第2章-常用金属材料及制备.ppt

一、铝及铝合金性能特点 密度小(2.7 )，比强度高 加工性能良好: 塑性好（退火状态），能通过冷、热压力加工制成各种型材 具有优良的物理、化学性能：导电性、导热性及耐大气腐蚀性能良好， 二、铝合金的强化 时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。 在室温下进行的时效称自然时效；在加热条件下进行的时效称人工时效。 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰 ②细晶强化 A.改善冷却条件，增大冷却速度 B.变质处理 二元铝硅合金不能进行有效的时效强化，固溶强化效果也不好，铸态组织很粗，合金强度很低。若在浇注前向液态合金中加入变质剂，进行变质处理，则可以细化晶粒，提高力学性能。 传统变质剂是钠盐的混合物。 可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类. 1、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。生产上通常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 这类合金可以时效强化，且强化效果可以保持到较高温度，使合金具有较高热强性；但由于合金中只含少量共晶体，故铸造性能差，抗蚀性和比强度低于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。 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。 2、常用变形铝合金 ① 防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是 不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。 常用的Al-Mn系合金有 LF21（ 3A21 ），其抗蚀性和强度高于纯铝 常用的Al-Mg系合金有 LF5（ 5A05 ），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高。 主要用于制造各种耐蚀性薄板容器（如油箱）、蒙皮及一些受力小的构件。 ② 硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。 ③ 超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金. 耐蚀性差。常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主要用于工作温度不超过120-130℃、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等. ④ 锻铝合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 元素种类很多，但含量少，通常要进行时效强化。 具有良好的热塑性，可锻性好，力学性能高， 常用于制造形状复杂的大型锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等. 配料计算 炉料处理 熔炼设备选用 熔炼工具处理 熔炼工艺过程控制 ZL101合金的典型熔炼工艺 ①熔炼前准备工作：A．清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；B．预热熔炉及熔炼工具到200-300℃，然后喷涂料；C．清理和预热炉料；D．准备熔剂和变质剂； ②配料计算（演示） ③装料次序及装料：A．回炉料；B．铝硅中间合金或ZL102合金；C．铝锭； ④精炼及熔化：装完料后升温熔化炉料，等炉料全部熔化后，除净熔渣，加入熔剂，当温度升到680℃时，将预热到200-300℃的金属镁块或Al-Mg中间合金块压入熔池，时间为3-5min升温到730-740℃，用占炉料总重量的0.7-0.5%的 六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液中精炼合金液，总时间为10-15min。待精炼剂反应完后，静置1-2min，取试样做炉前分析。如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。 ⑤变质处理：当合金液的温度达到730-750℃时，用炉料总重量的1.5-2.5%的三元变质剂作变质处理，总时间为15-18min。 ⑥浇注：当温度达到760℃时，扒渣出炉，用坩锅或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇入铸型中，同时浇注化学成分、力学性能等试样。 铝合金配料练习题 为了获得以下成分铸造铝合金1Kg，熔炼时应如何配料？ 8.0wt%Si，2.8wt%Cu，0.5wt%Mg，0.15wt%Ti，其余为Al； 注：1）可供选择的原材料包括：纯铝