铝及铝合金.ppt

第1章 铝及铝合金 1.1 概述 1.2 工业纯铝 1.3 铝合金 1.4 铝合金应用 铸造有色金属及其合金牌号表示方法统一如下: ① 铸造有色纯金属的牌号为 Z +该金属元素符号+ 纯度百分含量数字(或用一短横加顺序号)。 如ZAl99.5和ZTi-1。 ② 铸造有色合金的牌号为 Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符号用RE表示。 优质合金在牌号后标注字母“A”。 铸造铝合金 包括： Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号 Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号 Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号 Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号 ⑴ Al-Si系铸造铝合金 在普通铸造条件下， ZL102组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和?固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀的共晶体加一次?固溶体组织，以提高性能。 加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。 ⑵ Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。 ⑶ Al-Mg系铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差,耐热性低。 ⑷ Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。 ⑶平衡相θ ： θ是正方点阵：a＝b＝0.905nm，c＝0.486nm，一般与基体不共格，但亦存在一定的结晶学位向关系，其界面能高，形核功也高。为减小形核功，往往在晶界处形核，所以平衡相形核是不均匀的。 淬火态，单相固溶体，铜原子在基体中混乱分布 时效初期，单相固溶体中形成保持共格界面的GP区 时效后期，形成半共格界面的过渡相 高温时效，固溶体中析出非共格界面的平衡相 Al－4％Cu： 自然时效初期有一段孕育期，强度提高不明显，维持在250MPa左右，孕育期后3～5天强度明显提高，增至400MPa左右，并趋于稳定。 人工时效曲线：随着加热温度的提高，时效强化的速度加快，但强化效果变差。 2.2.3 铝合金的固溶时效强化 2.2 铝合金 2.2 铝合金 共析钢淬火与铝合金固溶的区别 工艺操作相同，即加热、保温和快冷。 共析钢退火态组织为珠光体，淬火加热时转变为单相奥氏体，淬火过程中奥氏体转变为马氏体。 共析钢淬火后形成的马氏体硬而脆， 铝合金退火态组织为固溶体及分布其上的强化相，固溶加热时固溶体基体因强化相的溶入而引起成分变化，其晶体结构并未改变，固溶冷却过程中，晶体结构也完全不发生变化，仅是将高温固溶体强制冻结到室温。 铝合金固溶后的基体仍保持了铝合金原有的良好塑性，并原有的强化相溶入基体使塑性进一步提高，强度因基体合金元素浓度的提高而提高 共析钢的淬火 铝合金的固溶处理 2.2.3 铝合金的固溶时效强化 2.2.2 铝合金的强化 2.2 铝合金 2.2 铝合金 2.2.4 铝合金的合金化 铝合金强化是以Al与合金元素间形成的金属间化合物在固溶体中的溶解度变化为基础。各元素在铝中的极限溶解度： Zn（31.6→2）、Mg（17.4→1）、Cu（5.65→0.5）、Mn（1.82）、Si（1.65）、 Ag（56.5）、Ge（7.2）、Li（4.2）、Ti（1.3） Zn、Mg、Cu、Si与Al组成的二元和三元化合物在Al中的溶解度随温度的降低而强烈地减小，故可通过热处理来提高强度，能形成这种化合物或强化饱和固溶体。 Al—Zn—Mg—Cu系，为热处理强化型Al合金。 Al—Mg、Al—Si和Al—Mn等，加入的台金元素虽然也有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不大，只能以退火或冷作硬化状态应用，故称之为非热处理强化型铝合金。 Cr、Mn、Zr等在Al中的溶解度很小，但明显改善合金强度和抗蚀性、抑制再结晶和细化晶粒。 铝锭 2.2.4 铸造铝合金 2.2 铝合金 铸 造 铝合金 铝锌系 合 金 铝镁系 合 金 铝铜系 合 金 铝硅系 合 金 铸造、机械性能良好 高温强度高（耐热），易腐蚀 强度、塑性高，耐腐蚀，铸造时易氧化 强度高，易腐蚀，价格低 2.2.4 铸造铝合金 2.2 铝合金 又称硅铝明。其中ZL10