1-8铝及合金.ppt

Chapter8 铝及其合金 重点及基本要求 通常将铁、铬、锰及其合金称为黑色金属；除此以外的所有其它金属统称为有色金属。 轻金属: 比重小于3.5的金属称为轻金属；如铝、镁、铍、锂等。 重金属: 比重大于3.5的金属称为重金属；如铜 、锌、铅、镍等。 贵金属: 如金、银和铂等金属。 稀有金属: 如钨、钒、钼、铌、钛和锆等金属。 放射性金属: 如镭、铀和钍等金属。 8.1铝的合金化及铝合金的分类 一、工业纯铝 铝具有面心立方点阵，无同素异构转变。 铝的比重为2.72（g/cm3），约为铁的三分之一。 铝的熔点与其纯度有关，当纯度为 99.996%时，熔点为660.24℃。 铝具有优良的导电、导热性，其导电性仅次于银和铜，居第三位。 铝在大气中具有优良的抗蚀性。 铝在室温中即能与空气中的氧化合，表面生成一层薄而致密并与基体金属牢固结合的氧化膜，阻止氧向金属内部扩散而起保护作用。 铝的主要用途是配制铝基合金。 二、铝合金的分类 根据合金元素的含量和加工工艺特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金两类。 1、铸造铝合金 合金含量比变形铝合金高一些（B点附近合金）。 2、变形铝合金 变形铝合金是铸锭经过冷、热压力加工后形成的各种型材。合金元素含量比较低，一般不超过极限溶解度点的成分（D点以左合金）。 变形铝合金按其成分和性能特点可分为不能热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金。 不能热处理强化铝合金是合金元素含量小于状态图中 F点成分的合金，这类合金由于具备好的抗蚀性，故称为防锈铝。 可热处理强化铝合金的合金元素含量比防锈铝要高一些,成分相应于状态图中F与D之间的合金，通过热处理能显著提高机械性能,这类铝合金包括硬铝、超硬铝和锻铝。 三、铝合金的强化方式 1、固溶强化 纯铝通过加入合金元素形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。 根据合金化的一般规律，形成无限固溶体或高浓度的固溶体型合金时，不仅能获得高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能。 铝的合金化一般都形成有限固溶体,如铝-铜、铝-镁、铝-锌、铝-硅、铝-锰等二元合金均形成有限固溶体，并且都有较大的极限溶解度,能起较大的固溶强化效果。 2、时效强化 由于合金元素在铝中有较大固溶度，且随着温度的降低而固溶度急剧减小。故铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称作时效。 时效过程使合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。 淬火（又称固溶）+时效处理是铝合金强化的一种重要手段。 3、过剩相强化 当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。 在铝合金中过剩相多数为硬而脆的金属间化合物。它们在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用。使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。 合金中过剩相的数量越多，其强化效果越好，但过剩相过多时，由于合金变脆而导致强度急剧降低。 在二元铝硅合金中，其主要强化手段是通过过剩相强化。在铝硅合金中随着硅含量增加，过剩相（硅晶体）的数量增多，合金的强度、硬度相应提高。 4、细化组织强化 铸造铝合金中常加入微量元素（变质剂）进行变质处理来细化合金组织，提高强度和韧性。 变形铝合金中添加微量钛、锆、铍以及稀土等元素，它们能形成难熔化合物，在合金结晶时作为非自发晶核，起细化晶粒作用，提高合金的强度和塑性。 8.2铝合金的热处理与时效强化 一、退火 1、再结晶退火 适用于经过冷塑性变形的变形铝合金。将冷变形的铝合金加热到再结晶温度以上保温一定的时间后空冷，其目的是消除加工硬化，改善合金的塑性，以便进一步进行塑性成形，如冷轧板的中间退火。 2、去应力退火 在再结晶温度以下某一温度（通常的温度为180～300℃）保温后空冷，其目的是消除内应力，适当增加塑性，以利于随后进行小变形量的成形加工，同时保 留一定的加工硬化效果。这是不可热处理强化铝合金常用的热处理方法。 3、均匀化退火 又称扩散退火。将铸件加热到较高的温度（500～530℃）保温后炉冷或空冷。其目的 是为了消除铝合金铸锭或铸件的成分偏析及内应力，提高塑性，降低加工及使用过程中变 形开裂的倾向而进行的热处理。对于要进行时效强化的铸件，均匀化退火可与固溶处理合 并进行，原因在于淬火加热时即可达到均匀成分和消除应力的目的。 二、淬火（固溶处理） 加热到固溶线温度以上，保温后快冷，其强度、硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶处理（淬火）。其目的是为后续的时效处理作组织上的准备。 铝合金淬