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铝合金的强化及热处理

第一章铝及铝合金

一、铝的物理性质

分子量26.98，密度2.7g/cm3，熔点660.24℃（99.996%），导电导热性仅次于铜，是铁

.

的3-4倍。膨胀系数24.58-25.45um/mK。

铝经合金化后，其强度比纯铝高3-4倍，由于铝合金的质轻而强度高，故其强度在所有的金属和合金

中，几乎名列前茅。

铝在室温下易形成一层致密的氧化膜（三氧化二铝，比重2.82—3.92），厚度几个纳米。

二、铝的化学性质

两性，与氧结合成氧化膜，在碱和盐溶液中抗蚀性差，

三、铝合金及分类

按合金的特性分：有防锈铝（纯铝及铝-锰、铝-镁系合金）、硬铝（铝-铜-镁-锰系）、超

硬铝、锻铝及特殊铝。

按合金状态图分：变形铝（分可热处理强化区和不可热处理强化区）和铸造铝。

变形铝合金：熔炼注成铸锭再经热挤压，合金总量一般小于5%，分可热处理和不可热

处理。

铸造铝合金：铸造方法浇注或压注成零件或毛坯，合金含量一般8-25%。

1.变形铝合金牌号的表示方法

工业纯铝（≥99.00%）1XXX系列

Al-Cu系合金2XXX系列

Al-Mn系合金3XXX系列

Al-Si系合金4XXX系列

Al-Mg系合金5XXX系列

Al-Si-Mg系合金6XXX系列

Al-Zn系合金7XXX系列

其他元素合金8XXX系列

备用系9XXX系列

2.铸造铝合金牌号的表示方法

用化学元素及数字表示，如ZAlSi7Mg表示铸造铝合金，平均含硅量为7%，平均含镁

量为小于1%。

还用合金代号表示，如ZL108，ZL111等，Z，L为铸，铝汉语拼音第一个字母，后面

第一个数字表示合金系列，其中1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金，

ZL后面第二位，第三位两个数字表示顺序号。优质合金在数字后面附加了字母“A”。.

第二章铝的合金化与强化方法

合金：就是以一种金属为基（大于50%），加入一种或几种元素，使之溶在一起，构

成一种新的金属组成物，以达到某种特性或良好的综合性能，这一过程也称合金化。

杂质在铝中以下列三种类型存在：与铝形成固溶体、呈化合物形式存在、以游离状态存在。

纯铝力学性能不高，在纯铝中加入某些合金元素，制成铝合金，其密度仍保持较小和抗

腐蚀好的特点，而力学性能比纯铝高得多。合金元素有：Cu、Mg、Zn、Si、Mn、Cr、Ni、

Co、Ti、Sr等及稀土元素。

合金元素因熔点高，大多制成中间合金，如Al-Si，Al-Ti等，中间合金的成分接近共晶

合金，它们的熔点与铝合金的熔点温度相近。

金属材料的力学性能指金属材料承受各种外力作用的能力；力学性能可分为常温静态性

能（静力强度、弹性、塑性、硬度等）、常温动态性能（疲劳强度、冲击韧性等）、高温力学

性能、低温力学性能和断裂韧性。

强度是指金属在外力作用下抵抗破裂的能力。

弹性指金属受外力而变形，一旦外力取消后，金属仍然恢复原状和尺寸的性能。

塑性指金属在外力作用下产生永久变形但未被破坏的性质。其大小以伸长率和断面收缩

率表示。

硬度指金属抵抗硬物压入的能力。

疲劳强度指金属趁承受重复和交变载荷作用的能力。

冲击韧性指金属抵抗冲击载荷的能力。

断裂韧性是近代对金属材料提出的强度和韧性的综合性能指标。

合金元素对铝的强化作用主要通过以下几个方面实现：固溶强化、时效强化、过剩相强

化、细化组织强化及变质处理、冷变形强化。

一、固溶强化

合金元素加入纯铝中形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。

固溶体是溶质