铝及铝合金

铝是最常用和商业上可获得的金属。它很轻重量高的强度重量比使它成为从飞机到手电筒、夹具到几乎任何你可以用金属制成的东西的好选择。纯铝,主要见于1xxx系列的锻造铝合金,强度小,但具有高的导电性,反射率和耐蚀性.因此,各种各样的铝合金已经被开发出来。

铝是一种银白色的金属,具有很强的耐腐蚀性腐蚀就像黄金一样,具有相当的延展性。它是一种相对较轻的金属,与钢铁、镍、黄铜,铜比重为2.7。铝易于加工,可以有各种各样的表面光洁度.它还具有良好的电导率和导热性,并对热和光具有高度的反射性。在极高的温度(200-250°C)下,铝合金往往会失去一些强度。然而,在零下温度,他们的力量增加,同时保持延性使得铝成为一种非常有用的低温合金。

铝合金具有很强的抗腐蚀这是与大气反应形成的氧化皮的结果。这种腐蚀外壳保护铝不受大多数化学物质、风化条件甚至许多酸的影响,然而碱性物质已知会穿透保护外壳并腐蚀金属。

铝也有相当高的导电性,使它成为有用的导体。铜是应用更为广泛的导体,其导电性约为铝的161%。铝连接线在反复使用后容易松动,导致电弧和火灾,因此在建筑物中使用铝连接线时需要特别的预防措施和特殊设计。

铝是一种用途非常广泛的金属,可以铸造成任何已知的形式。它可以轧制、冲压、拉丝、纺丝、滚压、锤击和锻造。这种金属可以被挤压成各种形状,并可以在加工过程中进行车削、铣削和镗孔。铝可以铆接、焊接、钎焊或树脂粘合。对于大多数应用,铝不需要保护涂层,因为它可以看起来很好,但它通常是阳极氧化,以提高颜色和强度。

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非热处理合金

1100-商业纯铝。优秀的耐蚀性,可加工性和焊接性。14000到24000磅。

3003-含1.2%锰的合金。良好的和易性、焊接性和耐腐蚀性。抗拉强度量程17,000至30,000 psi。

5005-含8%镁的合金。优良的工作性、焊接性和耐腐蚀性。抗拉强度范围18,000至30,000 psi。

5052-含2.5%镁合金。非常好的耐蚀性,良好的和易性,焊接性和强度。抗拉强度在31000到44000 psi之间。

5083-含4.45%镁,. 65%锰和.15%铬。焊接性好,重量轻,性能好=耐腐蚀抗拉强度在40000到59000 psi之间。

5086-含4.0%镁,.45%锰和.15%铬。很好耐蚀性,良好的可操作性。抗拉强度在40000到54000 psi之间。

5454-含2.7%镁,0.8%锰和0.12%铬的合金。良好的成型性,焊接性和耐蚀性.常用于压力容器。抗拉强度36,000到47,000 psi之间。

可热处理合金

2011-是常用铝合金中最易加工的。

2024-含4.5%铜合金。公平可操作性和耐蚀性.用于结构应用。抗拉强度在30000到63000 psi之间。

6061-含1.0%镁和0.6%硅的合金。良好的成型性,焊接性和耐蚀性.非常好的机动性。收益率在7000到39,000 psi之间。

6101最适合中等强度和最大导电性的应用。

6063-成型性好,常称为建筑铝

6262被设计为一种铝合金,用于需要重大加工的操作。

7075-含锌,镁,和铬。成型性差,机械性能好。收益率在32000到76000 psi之间。

属性导致铝广泛使用的原因有:

  • 铝很轻;它的密度只有钢的三分之一。
  • 铝耐天气、普通大气气体和各种液体。
  • 铝可与各种各样的食品接触。
  • 铝具有高反射率,因此被用于许多装饰应用。
  • 铝合金的强度可以达到甚至超过普通结构钢的强度。
  • 铝具有高弹性,这在承受冲击荷载的结构中具有优势。
  • 铝在极低的温度下保持其韧性,而不会像碳钢那样变脆。
  • 铝易于加工和成型;它可以卷得很薄
  • 铝导电和导电几乎和铜一样好。

纯铝柔软、韧性好、耐腐蚀、导电性高,见表1。因此,它被广泛用于箔和导体电缆,但与其他元素的合金是必要的,以提供更高的强度所需的其他应用。

表1。铝的典型性能

财产 价值
原子序数 13
原子量(g/mol) 26.98
3.
晶体结构 面心立方
熔点(°C) 660.2
沸点(°C) 2480
平均比热(0-100℃)(cal/g.°C) 0.219
导热系数(0-100°C) (cal/cm。°C) 0.57
线性膨胀系数(0-100℃)(x10-6/℃) 23.5
20°C时的电阻率(µΩcm) 2.69
密度(克/立方厘米) 2.6898
弹性模量 68.3
泊松比 0.34

锻铝合金和铸铝合金的名称

合金的主要元素有铜、锌、镁、硅、锰和锂。少量添加的铬、钛、锆、铅、铋和镍也被制造出来,铁总是少量存在。锻造合金有300多种,常用合金有50种。它们通常由一个四位数的系统来识别,这个系统起源于美国,现在被普遍接受。表2描述了锻造合金的系统。铸造合金有类似的名称,并使用五位数系统(表2)。表3列出了一些广泛使用的合金的名称、特点、常用用途和形式。

表2。合金锻铝合金和铸造铝合金的名称。

主要合金元素 造成
无(99%+铝) 1 xxx 1 xxx0
2 xxx 2 xxx0
3 xxx
4 xxx 4 xxx0
5 xxx 5 xxx0
镁+硅 6 xxx 6 xxx0
7 xxx 7 xxx0
8 xxx
未使用的 9 xxx0

表3。一些常见的铝合金,它们的特性和常用用途。

合金 特征 共同使用 形式
1050/1200 良好的成型性、焊接性和耐腐蚀性 食品和化工行业。 S, P
2014年,一个 热治疗。strength.Non-weldable高。耐蚀性差。 机身。 E、P
3103/3003 不可以治愈的。米edium strength work hardening alloy.Good weldability, formability and corrosion resistance. 车辆镶板,暴露在海洋大气中的结构,矿用笼子。 S、P、E
5251/5052 不可以治愈的。米edium strength work hardening alloy.Good weldability, formability and corrosion resistance. 车辆镶板,暴露在海洋大气中的结构,矿用笼子。 S, P
5454 * 不可以治愈的。使用温度从65-200°C。良好的焊接性和耐腐蚀性。 压力容器和道路罐车。运输硝酸铵、石油。化工厂。 S, P
5083 * / 5182 不可以治愈的。良好的焊接性和耐腐蚀性。非常耐海水和工业环境。一种低温(退火)用的优良合金 65°C以下的压力容器和道路运输应用。船舶建筑结构一般。 S、P、E
6063 * 热治疗。米edium strength alloy.Good weldability and corrosion resistance.Used for intricate profiles. 建筑挤压(内部和外部),窗框,灌溉管道。 E
6082 * 6061 * / 热治疗。米edium strength alloy.Good weldability and corrosion resistance. 受力结构构件,桥梁,起重机,屋顶桁架,啤酒桶。 S、P、E
6005年,一个 热治疗。属性very similar to 6082.Preferable as air quenchable, therefore has less distortion problems.Not notch sensitive. 薄壁宽挤压。 E
7020 热治疗。时效自然硬化,因此焊接后热影响区的性能会恢复。易受应力腐蚀。良好的弹道威慑性能。 装甲车,军用桥梁,摩托车和自行车架。 P, E
7075 热治疗。高强度,不可焊接。耐蚀性差。 机身。 E、P

其中:* =最常用的合金,S =薄板,P =板材,E =挤压变形合金名称

这些合金分为两种截然不同的类别

1.那些从加工硬化中获得其特性的。
2.依赖于固溶热处理和时效硬化的。加工硬化铝合金

1000、3000和5000系列合金的性能可以通过冷加工调整,通常是通过冷轧。

这些合金的性能取决于冷加工的程度,以及在冷加工之后是否进行退火或稳定热处理。用一个标准化的命名法来描述这些条件。

它使用字母O、F或H后面跟着一个或多个数字。它在表4中以摘要形式显示,在表6中定义。

表4。加工硬化铝合金的标准命名法。

新的符号 描述 老废话
象征
O 退火、软 O
F 是伪造的
H12 应变硬化,四分之一硬 H2
H14 应变硬化,半硬 H4
H16 应变硬化,四分之三硬 编辑
H18 应变硬化的,完全坚硬的 H8
H22 应变硬化,部分退火四分之一硬 H2
H24 应变硬化,部分退火半硬 H4
H26 应变硬化,部分退火四分之三硬 编辑
H28 应变硬化,部分退火完全硬 H8
H32 应变硬化和稳定,四分之一硬 H2
H34 应变硬化和稳定,半硬 H4
H36 经过应变硬化稳定,四分之三硬度 编辑
H38 应变硬化稳定,完全坚硬 H8

表5所示。表4中使用符号的说明。

术语 描述
冷加工 这个命名法用字母H后跟数字表示施加在金属上的冷加工程度。第一个数字表示如何实现脾气。
H1x 应变硬化只获得所需的强度,无需补充热处理。
H2x 应变硬化和部分退火。这些名称适用于应变硬化超过所需最终量,然后通过部分退火将强度降低到所需水平的产品。对于室温时效软化的合金,H2x回火与相应的H3x回火具有相同的最小极限抗拉强度。对于其他合金,H2x回火与对应的H1x回火具有相同的最小极限抗拉强度和略高的延伸率。
H3x 应变硬化和稳定。这些名称适用于应变硬化的产品,其机械性能通过低温热处理或在制造过程中引入的热量而稳定。稳定性通常提高延展性。这个名称只适用于那些合金,除非稳定,在室温下逐渐老化软化。
H4x 应变硬化和漆或油漆。这些名称适用于应变硬化的产品,并可在涂装或上漆操作后的热固化过程中进行部分退火。
H之后的第二个数字表示最后的应变硬化程度,数字8通常表示最硬。
H后面的第三个数字,当使用时,表示两位数脾气的变化。当回火的控制程度或机械性能或两者的控制程度不同,但与添加了它的两位数H回火名称的控制程度相近,或当某些其他特性受到显著影响时,就使用它。
完全软退火的情况用字母O表示,“作为制造的”即未接受后续处理的材料表示为F。
为了说明;可以看出,3103-0表示一种特定的铝锰合金在退火,软的条件下,而3103-H16表示同一合金应变硬化到四分之三硬。

为了说明这一点,由表2和表4可以看出,3103-0是软退火条件下的铝锰合金,3103-H16是同一合金的四分之三硬度。

随着成分的灵活性,冷加工程度和退火和温度的变化,可以获得广泛的机械性能,特别是在板材产品。固溶热处理和时效硬化铝合金

2000、4000、6000、7000和8000系列合金以这种方式响应。

合金成分的广泛选择,固溶热处理温度和时间,温度淬火速率,人工时效处理的选择和最终产品的变形程度,允许获得广泛的性能。一套标准命名系统被使用,基于字母T在合金名称后面跟着一个数字,来描述各种情况。这些定义在表6中。

表6所示。铝和铝合金热处理名称的定义。

术语 描述
T1 从高温成型过程中冷却并自然陈化至基本稳定的状态。
此名称适用于经过高温成型工艺冷却后未经过冷加工的产品,或在压扁或矫直过程中冷加工的效果对机械性能没有影响的产品
T2 从高温成型过程中冷却,冷加工和自然老化到基本稳定的状态。
此名称适用于通过高温成型工艺冷却后冷加工以提高强度的产品,或在压扁或矫直过程中冷加工的效果对机械性能有影响的产品。
T3 溶液热处理,冷加工和自然老化到基本稳定的条件。
此名称适用于在固溶热处理后冷加工以提高强度的产品,或在压扁或矫直中冷加工的效果对机械性能有影响的产品。
T4 溶液经过热处理和自然陈化至基本稳定的状态。
此名称适用于在固溶热处理后未进行冷加工的产品,或在压扁或矫直过程中进行冷加工的效果不影响机械性能的产品。
T5 从高温成型过程中冷却,然后人工老化。
此名称适用于经过高温成型工艺冷却后未经过冷加工的产品,或在压扁或矫直过程中冷加工的效果不影响机械性能的产品。
T6 溶液热处理,然后人工陈化。
此名称适用于在固溶热处理后未进行冷加工的产品,或在压扁或矫直过程中进行冷加工的效果不影响机械性能的产品。
T7 T7溶液热处理过久/稳定
这个名称适用于在固溶热处理后人工老化的产品,使其超过最大强度点,以控制机械性能以外的一些重要特性。

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