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18 铝合金 组织 性能 研究

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18铝和铝合金的组织性能研究,18,铝合金,组织,性能,研究

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毕业论文中文摘要铝和铝合金的组织性能研究摘要铝是产量仅次于铁的第二大金属， 铝工业是仅次于钢铁工业的第二大金属工业。由于铝具有比重小， 导热性、 导电性、 抗蚀性良好等突出优点， 又能与许多金属形成优质铝基轻合金， 所以， 铝在现代工业中的应用极为广泛， 可以说涉及人类生产生活的各个领域， 其重要性不言而喻。铝的应用有两种形式： 纯铝和铝合金。铝及铝合金材料、 制品在世界范围内的生产量和消费量巨大。铝是有色金属在生活当中应用最多的，本文通过对铝的力学性能，金相，加工方法，还有组织性能的分析， 铝合金新材料的发展是全世界铝产量和应用的量大幅度增加的关键。20世纪初时效硬化的发展突破了铝合金新材料发展的技术瓶颈，使铝合金材料的发展和应用较长时间处于高速增长期。材料分析技术和材料加工技术的发展又进一步完善和优化了铝合金系列和铝合金成分，铝基复合材料的出现和发展又为铝基材料性能潜力的发挥提供了新的途径。目前，全世界研究开发的铝合金已超过千种以上。关键词 铝的加工，铝的的力学性能，铝的金相研究毕业论文外文摘要 Aluminum and aluminum alloy processing technologyAbstractaluminum is the second largest metal production following iron ,as same as the aluminum industry. With a small specific gravity of aluminum, great thermal conductivity and electric conductivity and resistance to corrosion and also can make high quality aluminum alloy , so, aluminum is widely used in modern industry, and invoicing all aspects of human life. The application of aluminum have two forms: aluminum and aluminum alloy aluminum is the largest application non ferrous metal in our life. Through this paper , are analyzing the mechanical properties,metallographic,processing method, and the properties of organizationthe new material development is the key of world aluminum production and substantial increase At the dawn of 20th centuries, the development of age hardening is the breakthrough of aluminum alloy which set the aluminum alloy in a long term of rapid growth. The material analysis technology and material processing technology development have further improving and optimizing the aluminum alloy series and composition of aluminum alloy, the observation of aluminum composite material give a potential way to their development. At present, the world of research and development has more than one thousand kinds of above aluminum alloy.Keywords Aluminum processing; The mechanical properties of aluminum; Aluminum metallographic research目录1绪论- 1 -1.1引言- 1 -1.2铝的性质- 2 -1.3生活中常用的铝合金- 3 -1.3.1铸造铝合金的分类- 3 -1.3.2铸造铝合金的变质处理- 4 -1.3.3变形铝合金- 4 -1.3.4 铝合金及其分类- 4 -1.4铝和铝合金的加工方法- 6 -1.5铝材在塑性成型加工工艺对性能的影响- 6 -1.6铝的应用- 8 -1.7我国铝加工技术的发展趋势- 10 -1.7.1我国铝加工技术的发展历史- 10 -1.7.2我国铝加工技术的现状- 10 -1.7.3我国铝加工技术的发展趋势- 10 -2铝和铝硅合金的组织性能研究- 11 -2.1实验方案- 11 -2.2实验过程- 11 -2.2.1母材的选取- 11 -2.2.2熔炼浇铸前的准备- 12 -2.2.3进行熔炼浇铸- 13 -2.3力学性能的测试- 14 -2.4 观察组织性能- 15 -3实验结果分析- 16 -3.1力学性能分析- 16 -3.1.1工业纯铝的力学性能的分析- 16 -3.1.2铝硅合金的力学性能的分析- 18 -3.2组织性能的分析- 22 -结论- 24 -参考文献- 25 -致谢- 26 -铝和铝合金的组织性能研究1绪论1.1引言铝是地壳中分布最广泛的元素之一。其平均含量为8.8%，仅次于氧和硅而局第三位,就金属而言，铝则是居第一位，在自然界中多成氧化物,氢氧化物和含氧的铝硅酸盐存在，极少发现铝的自然金属。铝是元素周期表第三周期的元素,元素符号AL，原子序数13，原子量26.98154,原子半径0.143nm，离子半径0.057nm金属铝最初是用化学法制取的，1825年丹麦化学家奥尔斯德（H.C.Oersted）使用钾汞齐与氯化铝交互作用获得铝汞齐，然后用蒸馏法除去汞，第一次制的金属铝而发现的。1866年，美国霍尔（HaLL）和法国埃鲁特（Heroult）不约而同地提出了利用冰晶石-氧化铝熔盐点解法炼铝的专利，开创了电解法炼铝阶段，20世纪初采用小型侧部导电的自熔阳极电解槽，20世纪50年代以后，大型预焙机的出现，使点解炼铝技术迈向了向大型化，现代化的新阶段。我国的铝工业是在新中国建立以后才真正建设和发展起来的。尤其是改革开放以来，我国的铝工业发展迅速，取得了令人瞩目的成就，在国民经济中占有重要的地位。在快速发展的同时，我国的铝工业也面临着不少的困难和问题。我国的铝土矿资源丰富，但存在着铝土矿品位低、品质差的“先天不足”。同时，我国铝工业的布局,规模、品种和结构上存在着一系列不合理现象，有待我们去进一步解决。目前为止，我国铝工业在生产工艺和技术装备上虽然取得了很大进步，但与国际先进水平相比，还有着较大差距。在我国已经加入WTO的今天，面临世界铝工业市场的激烈竞争，我国的铝工业企业必须加快技术革新，改善产品结构，提高产品质量，努力降低生产成本，惟有这样，才可能在国际竞争中立于不败。1 1.2铝的性质铝的性质有物理性质和化学性质（一）物理性质铝是元素周期表中第三周期主族元素，具有面心立方点阵，无同素异够转变。铝的密度为2.72g/cm3，约为铁的1/3,故铝基合金的密度都比较小，一般在2.52.88g/cm3之间，可与合金钢相比。铝是一种轻金属，具有银白色的金属光泽。主要特性是轻，某些合金的机械强度甚至超过结构钢。因此，铝合金具有很大的强度。铝在低温下的强度特性引人注目，它的强度随温度降低而增大。即使温度降低到-198，铝并不变脆。铝是一种优良的导电材料。铝的导电能力虽然只有铜的60%70%，但是按重量计算，铝能够更好地导电。以传导等量电流而论，铝的导电截面积大约是铜的1.6倍，然而铝的重量只有铜的50%。换言之，铝可节省用量。况且铝的价格远低于铜。故用铝代铜做导电材料可以节省投资费用。铝具有良好的导热性能。铝的热导率大约是不锈钢的10倍。因此铝是制造机器活塞、热交换器、冷却翅板、饭锅和电熨斗的理想材料。铝还具有良好的光和热的反射能力，所以铝用来制造反光镜，又可作绝热材料。铝没有磁性它不会产生附加的磁场，在精密仪器中不会起干扰作用。铝易于加工，可压成薄板或铝箔，或拉成铝线，挤压成各种异形的材料。可用一般的方法切割、钻孔和焊接铝。铝的电阻率，在温度50k以下时，低于高纯度的铜和银。铝在1.2k以下成为超导体。在100k以下，铝的电阻率对其纯度很敏感。铝的熔点与其纯度有关，并随铝的纯度的提高而升高，当纯度为99.996时，熔点为660.24。（二）化学性质虽然铝是一种非常活泼的常用金属，它在一般的氧化环境中却是很稳定的。这是因为暴露在氧气、水和其他氧化剂的新鲜铝表面上生成一薄层连续的氧化铝膜，它具有很大的稳定性。此层氧化铝的分子体积大约是氧化反应中所消耗的铝的体积倍。所以此层氧化膜是处于压应力之下，一旦局部受到损伤，立即能够弥补。在干燥的氧气中，此层表面膜的厚度达到极限值，它与温度有关。在室温下，其厚度为2.53.0nm。在室温以及100相对湿度时，所生成的氧化铝膜大约是在干燥氧气中的两倍。在潮湿的环境中，通常生成两层氧化铝膜；紧贴在金属表面上的连续膜，在固气界面上转化为氢氧化合膜。在较高的温度下以及在铝合金（特别是那些含镁和铜的铝合金）的表面上，生成结构上更加复杂的氧化膜。可用阳极氧化的方法在铝材或铝器皿表面上涂覆色彩鲜艳的氧化膜，使其美观又经久耐用。纯度为99以上的大片铝，可以抵御大多数酸类的腐蚀，但是可溶于王水中。因此，铝用来贮存硝酸、浓硫酸、有机酸以及多种其他试剂。但是铝的氧化膜可溶于碱液中，进行激烈的腐蚀反应，生成可溶性的碱金属铝酸盐和氢气：2AL+2OH-+6H2O2AL(OH)4-+2H2(g) 铝是两性的。它又能与矿物酸起反应，生成可溶性盐并放出氢气：2AL+6H2O=2AL(H2O)63-+3H2(g)在空气中加热铝粉，铝即燃烧，并产生眩目的亮光，生成氧化铝，每摩尔AL2O3的生成热为1075J，因此可用铝来还原多种金属氧化物。这一类的反应过程称为铝热还原，在铝热还原反应中生成所需的金属和氧化铝。因此在冶金工业上可用铝还原高熔点金属（如铬、钨）、碱金属和碱土金属（如锂、钙、锶、钡）。21.3生活中常用的铝合金1.3.1铸造铝合金的分类在现代铸造铝合金中，主要添加铜、镁、锰、锌、硅等元素与铝形成共晶相图，其合金牌号用“Z”开头，表示“铸造”，后面依元素的多少由大到小排列，数字表示该金属的百分含量，但铝一般不标出。另外还规定合金的代号，用“ZL”开头，表示“铸铝”，后面三位数字只表示不同的铝合金。（1）Al-Si系铸造铝合金Al-Si系铸造铝合金俗称硅铝明，该合金的铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。二元铝硅合金强度较低，且热处理不可强化，用于制造形状复杂，但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表的壳体等零件。多元铝硅合金用于制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电动机壳体、气缸盖、风机叶片、发动机活塞等零件。（2）Al-Cu系铸造铝合金Al-Cu系铸造铝合金具有较高的强度、耐热性，但耐蚀性较差，铸造性能也不好，主要用于制造较高温度下工作的要求高强度的零件，如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等。（3）Al-Mg系铸造铝合金Al-Mg系铸造铝合金的耐蚀性好，强度高，但铸造性能差，耐热性差。主要用于制造在腐蚀介质中承受一定冲击载荷的形状较为简单的零件，如舰船配件、泵体等。（4）Al-Zn系铸造铝合金Al-Zn系铸造铝合金的铸造性能好，强度较高，但耐蚀性较差，主要用于制造受力较小、形状复杂的汽车、飞机、仪器仪表零件以及重载大型零件。91.3.2铸造铝合金的变质处理铸造铝硅合金具有铸造性能好、线收缩系数小，热裂倾向小等优点，但是在未变质的时候，力学性能较差。1.3.3变形铝合金变形铝合金按照性能特点分为防锈铝、硬铝、超硬铝以及锻铝等，按照GB/T16474-1996规定，变形铝合金的牌号用四位字符体系（28）来表示，牌号中的第一、三、四位用数字表示，第二位为英文字母，最后两位数字并没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金，第二位字母的含义与纯铝中的含义相同。常用铝合金的牌号、成分、力学性能51.3.4 铝合金及其分类铝合金是在纯铝中添加适量的合金元素，如铜、锰、硅、镁、锌等，形成二元或多元合金，提高铝的力学性能。铝合金通常按照加工方法分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。铸造铝合金是将熔融的合金液直接浇入铸型型腔成型，要求合金具有较好的铸造性能；变形铝合金是将铸锭经过压力加工，制成半成品或成品的过程，主要要求合金具有良好的塑性变形能力。表2-1常用的铝合金的代号，成分，性能及用途类别代号（牌号）化学成分（余量为铝）100铸造方法与合金状态力学性能（不低于）用途WSiWCuWMgWZnb/MPa5/%HBS铝硅合金ZL101(ZAlSi7Mg)6.57.50.250.45SB、T6225170适用于制造形状复杂、承受中等载荷的零件，如发动机缸体、抽水机壳体、仪表外壳等ZL102(ZAlSi12)10.013.0J、F155250铸态或退火态使用，形状复杂、低载荷的薄壁零件，如仪表壳体、盖子、机器罩、船舶零件等ZL105(ZAlSi5Cu1Mg)4.55.51.01.50.40.6J、T52350.570适用于形状复杂承受较高载荷的零件，如气缸体、气缸盖、发动机曲轴箱等。ZL108(ZAlSi12Cu2Mg1)11.013.01.02.00.41.0Mn0.30.9J、T622590汽车、拖拉机发动机活塞ZL110(ZAlSi5Cu6Mg)4.06.05.08.00.20.5J、T116590适用于形状复杂、承受高载荷、气密性要求高的大型铸件铝铜合金ZL201(ZAlCu5Mn)4.05.3Mn0.61.0Ti0.10.35S、T5335490适用于175300或室温下承受高负荷形状不太复杂的零件ZL203(ZAlCu4)4.05.0J、T5225370适用于形状简单，承受中等静载荷，工作温度不超过200的小型零件铝镁合金ZL301(ZAlMg10)9.511.0S、T42801060适用于承受高静载荷，暴露在大气或海水中的零件，如水上飞机、船舶配件，以及气它装饰用零部件ZL303(ZAlMg5Si1)0.81.34.55.5Mn0.10.4S、F145155适用于与腐蚀介质接触的较高温度（小于220）的航空、内燃机零件、各种壳体以及装饰件铝锌合金ZL401(ZAlZn11Si7)6.08.00.10.39.013.0J、T12451.590大型、复杂、承受高静载荷，不便于进行热处理的零件。ZL402(ZAlZn6Mg)0.50.655.06.5J、T1235470同ZL4011.4铝和铝合金的加工方法(1)铸造法铸造法就是利用铸造铝合金的良好流动性和可填充性，在一定温度、速度和外力条件下，将铝合金熔体浇注到各种模型中以获得具有所需形状与组织性能的铝合金铸件和压铸件的方法。铸造铝合金作为目前应用较为广泛的一类铝合金材料，其生产工艺过程主要包括合金的熔炼，铸造成型，热处理及表面处理等.10铸造铝合金作为目前应用较为广泛的一类铝合金材料，其生产工艺过程主要包括合金的熔炼，铸造成型，热处理及表面处理。其中合金熔炼涉及的主要内容有精炼处理，变质处理和细化处理等，铸造成型涉及的工艺方法有许多下图1-1，而合金的表面处理则包括机械精整，阳极氧化，镀层，化学抛光和电解抛光，化铣，修补，涂漆，喷丸和抛丸等。目前，国内外已对铸造铝合金的生产工艺进行了大量的研究开发，许多技术已经相当成熟，并在实际生产中得到大量应用。 (2)塑性成型法铝及铝合金的塑性成型法就是利用铝及铝合金的良好塑度、速度条件下，施加各种形式的外力，克服金属对于变形的塑性变形，从而得到各种形状、规格尺寸和组织性能的铝及铝箔、管、棒、型、线和锻件等的加工方法。(3)深加工法深加工法就是将铸造法或塑性成形法所获得的半成品进处理或表面改性处理，机械加工或电加工，焊接或其他接合方拉伸、弯曲或其他冷加工方法，复合或腐蚀等方法加工成成品方法。31.5铝材在塑性成型加工工艺对性能的影响 (1)热变形对铸态组织的改善铝合金在高温下塑性高、抗力小，加之原子扩散过程加剧，伴随有完全再结晶，有利于组织的改善。在3向压缩应力状态占优势的情况下，热变形能最有效地改变铝及铝合金的铸态组织。给予适当的变形量，可以使铸态组织发生下述有利的变化。一般热变形是通过多道次的反复变形来完成的。由于在每一道次中硬化和软化过程是同时发生的。变形破碎了粗大的柱状晶粒，通过反复的变形，使材料的组织成为较均匀细小的等轴晶粒。同时，还能使某些微小的裂纹得以愈合。由于应力状态中静水压力的作用，可促进铸态组织中存在的气泡焊合，缩孔压实，疏松压密，变为较致密的组织结构。由于高温原子热运动能力加强，在应力作用下，借助原子的自由扩散和异扩散，有利于铸锭化学成分的不均匀性相对地减少。通过热变形，铸锭组织改善成了变形组织（或加工组织），使其具有较高的密度、均匀细小的等轴晶粒及比较均匀的化学成分，因而塑性和抗力的指标都有明显的提高。(2)热变形制品晶粒度的控制热变形后制品晶粒度的大小，取决于变形程度和变形温度（主要是加工终了温度）。在完全软化的温度范围内加工铝及铝合金材料时，为了获得均匀细小的晶粒，每道次的变形量应大于临界形程度。通常每道次的变形量应大于10%，如2024合金的临界变形程度，在变形速度大时（如冲击变形时）为2%8%，在变形速度小时（如在液压机上模锻或挤压时）应大于10%。(3)热变形时的纤维组织在热变形过程中，金属内部的晶粒、杂质和第二相及各种缺陷将沿最大延伸主变形方向被拉长、拉细，而形成纤维方向的强度高于材料其他方向的强度（如有挤压效应时更为明显），材料表现出不同程度的各向异性。此外，热变形时也可能同时产生变形结构及再结晶结构，它们也会使材料出现方向性及不均匀性11(4)热变形过程中的回复与再结晶热变形过程中，在应力状态作用下，铝及铝合金材料一般发生动态回复与再结晶。铝及铝合金在热变形过程中的回复铝及铝合金在热变形过程中的堆垛层错能较大，自扩散能较小。在高温下，位错的滑移和攀移比较容易进行。因此，动态回复是它们在热变形过程中的惟一软化机构。高温变形后，对铝合金材料立即观察，在组织中可看到大量的回复亚晶。将动态回复的组织保持下来，已成功地用来提高6063合金建筑挤压型材的强度。研究证明：发生动态回复有一个临界变形程度识有达到此值时才能形成亚晶；形成亚晶的变形程度与变形温度与变形速度有关。当变形达到稳态后，亚晶也保持一个平衡形状（针状、条状或等轴状等）；亚晶的取向一般分散在1070的宽广范围内；热变形达到稳态后，亚晶的平均尺寸有一个平衡值。铝材在热变形后的力学性能仅取决于最终的亚晶尺寸，而与其他变形条件无关，因而有可能采用控制变形条件的方法，来获取所需要的亚晶尺寸，然后通过足够快的冷却速度来抑制产生静态再结晶，而将该组织保持下来。铝材热二、变形过程中的再结晶热变形进入稳态后，铝材内部发生全面的动态再结晶，随着变形的继续，回复与再结晶又反复进行，其组织状态已不随变形量的增加而变化。但是，由动态再结晶而导致软化的铝材，其组织一般难于保持，因为就在热变形完结后，静态再结晶即迅速发生而替代了那种“加工结构”。所以，热变形过程中的再结晶，包括与变形同时发生的动态再结晶和各道次之间，变形完结后冷却时所发生的静态再结晶。但热变形时起软化作用的主要还是动态再结晶。研究结果表明：）动态再结晶的临界变形程度很大；）动态再结晶易于在晶界及亚晶界处形核；）由于动态再结晶的临界变形程度比静态再结晶大得多，因此，一旦变形停止，马上会发生静态再结晶；）变形温度愈高，发生动态再结晶与静态再结晶所需时间就愈短。应控制变形条件，以获得最佳的织结构。61.6铝的应用铝是第二大金属，产量和用量仅次于钢铁。铝的密度小，导电、导热和反光性能良好，铝有良好的抗腐蚀性能，铝和多种铝合金有很好的延展性，可以进行各种塑性加工，铝有熔点低、铸造性能好等特性。1956年世界铝产量开始超过铜而居有色金属的首位。近20年，建筑、汽车、包装用铝成为西方工业发达国家的三大用途。(1)轻工业目前轻工业是中国消费铝大户，“七五”和“八五”期间轻工业耗铝量约占全国铝消费量的32.8%和22.5%，以日用五金、家用电器、日用玻璃和日用化工用铝最多，分别占轻工业耗铝量的52%、31%、5%和3%。西方工业发达国家轻工业用铝所占比例要小。(2)电气行业中国高压输电线路几乎都是钢芯铝绞线，另外变压器线圈、感应电动机转子、母线排等也多用铝，还有铝电力电缆、铝布电线、铝电磁线等。电线电缆用铝量约占电气行业用铝量的75%85%。“七五”及“八五”期间电气行业耗铝量约占全国铝消费量的24.3%和13.8%。“八五”期间由于铝价过于坚挺，以铝代铜势头减弱，年均用铝量没有明显增加，所占比例相对下降。(3)机械制造业机械制造业主要使用铝合金，“七五”及“八五”期间耗铝量约占全国铝消费量的8.1%和6.7%，也是一个重要的用铝行业。(4)电子行业电子行业用铝广泛，民用产品及基础器件收音机、扩大机、电视机及电容、电位器、扬声器等，军工产品雷达、雷达侦察干扰设备，战术导弹加套设备、卫星地面站加套设备等均大量用铝。“七五”及“八五”期间电子行业耗铝量均占全国铝消费量的3.4%和3.6%。(5)汽车行业目前国外生产1台汽车平均耗铝量约70kg，而且还有不断增加的趋势。“七五”和“八五”期间中国生产1台汽车平均耗铝量分别为38.7kg和22.1kg，比国外少得多，除了近几年大量使用进口零部件在国内进行组装因素外，说明中国汽车行业用铝的潜力很大，包括科技进步，进一步提高汽车零部件的国产化率和铝合金化率。(6)冶金行业铝主要用于炼钢脱氧、铁合金和特种钢生产的添加剂。大体上炼万吨钢需消耗铝，一般普通钢耗铝量。不锈钢耗铝量高达。随着冶金行业产品结构调整，增加高效钢和锈钢产量比例，用铝量还会增多。(7)建筑行业中国从20世纪70年代开始生产建筑铝型材，经过80年代和90年代两次出现生产铝型材热潮，铝型材生产厂家从70年代12家发展到目前的上千家，铝型材产量从1980年0.47万吨增加到1997年88.6万吨，其中近半数用在建筑行业上，制作铝门窗、结构件、装饰板、铝幕墙等，应用潜力很大。(8)包装材料全铝易拉罐是当今全球包装行业中备受青睐的包装材料，目前全球年消费易拉罐1500亿只，耗铝高达300万吨。中国全铝易拉罐生产能力超过100亿只，包括啤酒、碳酸饮料、非碳酸饮料在内，约需用制罐特薄铝板带30万吨/年。香烟包装是铝箔最大用户，目前中国1万箱精装烟消耗铝箔，年需用铝箔4万吨左右。糖果、药品、茶叶、饮料、酱菜、营养品、小食品、牙膏、化妆品的包装也需用大量的铝箔。(9)其他行业用铝行业很多，铁路耗铝用于机车、车辆、客车制造，铁路电气化也要用铝。公路、港口、内河航运和民用航空也消耗铝。航空、航天、造船、石油及国防军工部门更需要高精尖铝合金材料。1.7我国铝加工技术的发展趋势1.7.1我国铝加工技术的发展历史 1949年以前，我国铝合金及其加工业几乎是空白，装机水平和工艺技术都十分落后。1949年以后，铝工业获得了新生。1956年我国第一家大型综合性铝加工企业东北轻合金加工厂正式投产，初步形成了从采矿、冶炼到加工的完整的铝工业体系，为开拓和发展铝加工业奠定了良好的基础。19681977年是我国铝加工业的开拓阶段，我国自己设计、自己制造设备、自己建筑安装的西北铝加工厂和西南铝加工厂分别于1968年和1970年相继投产，依靠自力更生完成了我国铝加工企业的较合理的布局，并在全国范围内建设了一批（近100家）中小型铝加工厂和铝制品厂，铝材总产量达73kt/a基本上满足了当时国防和国民经济对铝材的需求，但生产规模、工艺装备和工艺技术、产品品种和质量等方面与国外差距甚大，没有形成自己的铝合金产品系列，许多新材料和高档产品仍依赖进口。1.7.2我国铝加工技术的现状2001年我国铝加工的主机生产能力已超过3500kt/a。拥有各种挤压机2800余台，其中最大的125MN卧式挤压机,300MN立式模锻水压机安装在西南铝加工厂；拥有800多台套轧机，其中从国外引进的连续铸轧机20余台，板材冷轧机40余台,铝箔轧机40余台；还拥有大量的熔铸、热处理、表面处理生产线和深加工生产线等，很多设备具有国际一流水平。但总的来看，我国的铝加工技术与国际先进水平仍有一定的差距：生产规模小而分散，大多数设备的装机水平不高，开工率不足，产品的品种和规格不全，很多高技术产品和高档产品仍依赖进口。1.7.3我国铝加工技术的发展趋势（1）大合并，上规模。淘汰规模小、设备落后、开工不足和产品质量低劣的企业，建成几个具有国际一流水平的大型综合性铝加工企业。（2）产品结构大调整，向中、高档和高科技产品发展。淘汰低劣产品，研制开发高新技术产品，替代进口，满足市场需求。（3）大搞科技进步、技术创新和信息开发，建立技术开发中心。更新工艺，使铝加工技术达到国际一流水平。（4）体制与机制调整，与国际铝加工工业接轨，把我国的铝加工工业和技术推向国际市场。创建我国完整的铝加工技术体系和自主知识产权体系。目前，我国已掀起铝加工发展的第三次高潮。在建和拟建的大批具有一定规模（100KT/a以上）和较高装备水平，如铝板带箔生产线（1+3、1+4热连轧生产线等）、大型的（100MN，95MN，80MN挤压机）高水平的挤压生产线以及多条精密模锻生产线和深加工生产线，同时大力开发新产品和新技术，不断提高产品质量，提高生产效率和经济效益，可以预料，在不久的将来，铝及铝加工业将成为我国的支柱产业之一，我国将成为世界的铝及铝加工业大国和强国。8结论：通过本次实验让我对铝的性质和组织有了深刻的理解，也对铝材的铸造和力学性能的分析,还有金相的分析，让我了解了铝的许多作用，并且面对现在的发展趋势，铝是我们生活和生产当中必不可少的重要金属。对它的力学性能的研究和合金的研究，让铝能给够给我们更大的用途，这次的实验让我了解并且还学到了很多知识。2铝和铝硅合金的组织性能研究2.1实验方案1选取工业纯铝和铝硅合金在箱式电阻炉里熔炼。2进行浇铸，浇铸成棒状。3加工铸件。4进行力学性能测试5观察显微组织2.2实验过程2.2.1母材的选取本实验旨在研究铝和铝硅合金的组织性能研究，其选材为工业纯铝和铝合金门窗料表2-1铝合金材料料化学成分成分ZnmgMnCrCuFeSiZrTiAl%4.61.40.230.120.050.250.060.110.0392.77表 2-2 工业纯铝材料的化学成分成分ZnmgMnCuFeSiZrTiAl%0.10.051.00.20.70.60.050.1597.15图 2-1 所选取的铝和铝合金材料2.2.2熔炼浇铸前的准备选用一根直径d=2cm的通心的钢管，截去长度L=15cm，然后从中间抛开，把两边的毛刺磨平，用铁丝困紧，这样就做出一个管状的模具 图 2-2 加工圆柱模具图 2-3 实验仪器，直径d=20mm的管状模具和陶瓷坩埚2.2.3进行熔炼浇铸把铝切成小块装入坩埚里，然后放入箱式电阻炉。本实验用箱式电阻炉，按照实验工艺参数设置好炉温后，等炉子加热到指定温度后，放入渗硼罐子，并计时。要定时对炉子进行查看，确保各种参数的稳定，做好各种数据的记录和整理。然后待验品熔成液体取出，静止一会，去掉表面的氧化膜，进行浇铸，待液体冷却成型后，打开模具取出铸件。最后实验结束后，关掉炉子，关掉电源。图 2-4将实验材料熔炼成溶液图2-5 浇铸模型，取出模型2.3力学性能的测试工业纯铝的力学性能除与纯度有关外，还与材料的加工状态有关，不同状态的工业纯铝的力学性能也不同。由于铝的塑性很好，富有延展性，便于各种冷，热加工。纯铝的热加工温度为400500，下面我们来对99.95%的工业纯铝和铝硅合金做个拉伸力学性能的测试的比较下面我们用拉伸力学实验仪器来测一下棒状材料的工业纯铝和铝硅合金的抗拉强度，和屈服强度，断后伸长率，见下图。 图2-6使用拉伸实验机测抗拉强度2.4观察组织性能观察组织性能时，要用金相显微镜。首先要进行磨光。磨光过程是试样制备最重要的阶段，除使试样表面平整外，主要是使组织损伤层减少到最低程度甚至毫无损伤。在磨制试样时步骤如下，首先用240号的粗砂纸磨平试样表面，然后用再用200、400、600、800号金相砂纸磨光。（1）磨光时施加的压力大小要合适，在更换下道细砂纸时不必减少压力，因为在合适的范围内施加的压力大，磨光速率也大，而对损伤层的影响并不大。但是用力不宜过大，时间也不宜过长，以免试样表面产生新的损伤层，给抛光带来困难。（2）磨样时要注意：在第一张砂纸上试样始终朝一个方向磨，换下一道砂纸的时候将试样旋转90同样只朝一个方向磨，直到将在上一道砂纸上磨出的磨痕磨光为止。每换一次砂纸都必须将试样清洗干净，不允许把上道工序的残留磨料带到下道工序去，经过这样磨光的试样，肉眼观察非常光滑，就像平面镜一样能产生反射，然后置于显微镜下观察，只有呈现出一个方向的细磨痕。（3）磨样品时需要一直加水冲洗。试样经磨制后，及时进行抛光，常用的抛光方法主要有机械抛光、电解抛光和化学抛光。本实验采用机械抛光，在机械抛光中抛光盘由电动机带动，上面铺以抛光布。粗抛采用帆布呢或粗呢，精抛用绒布、细呢或丝绸，本试样采用绒布作为抛光布。抛光膏为在水中加入粒度为0.3-1.0微米的Gr2O3悬浮液，配比为5-10克/升。抛光时间不宜过长，以磨痕全部消除呈镜面即可停止，清洗干燥后备用。试样经抛光之后进行侵蚀，试样的侵蚀属于电化学侵蚀，晶粒之间、晶粒与晶界之间、各相之间甚至同一晶粒的不同部位之间。电势较低；电。其原因是抛光镜面在电化学侵蚀作用下，变得凹凸不平，从而对入射光线形成有选择的有规律的漫反射，显示出晶粒晶界、相和组织结构。对于单相合金来说，可以显示晶界和晶粒位相。同位相束中板条晶在金相侵蚀时以相同的方式受到侵蚀，在光学金相视场中形成均匀的块状结构。对于多相合金，相界具有类似的电化学效应，相界溶解较快。在相界与相，相邻的相之间产生不同的侵蚀速度，在抛光表面形成凹洼或着色，显示出相和组织。抛光表面在侵蚀前应该保持清洁，无水迹和油污。不同的材料显示不同的组织，应该选择合适的侵蚀液。侵蚀方法有表面侵入法和表面擦拭法。操作时均应使侵蚀液均匀侵蚀样品表面，侵蚀时间的长短，依样品材料的不同而不同。侵蚀时间在相当程度上取决于制作经验，一般侵蚀到表面稍微发暗即可，侵蚀好的样品应立即用酒精擦洗干净，干燥后即可进行金相观察。本实验试样所采用的浸蚀剂为96%C2H5OH+5%HF，在腐蚀的时候一定要注意观察侵蚀力度，避免侵蚀不够或者过度侵蚀。3实验结果分析3.1力学性能分析3.1.1工业纯铝的力学性能的分析图2-7工业纯铝被拉断的试件试样图2-8工业纯铝被拉断试件的断面图3-1工业纯铝的拉伸实验曲线图图2-2是用速度V=0.05KN/S的拉伸实验仪器拉断材质为铝，直径d=13.95mm，面积SO=152.8mm2的试件的曲线图，测试拉断试件的最大拉力FM=16.65KN,下面计算杆件的断后伸长率，拉前的长度L0=75mm，拉后的长度L1=91.5mm，断后伸长率的计算公式如下：=L1-L0LO100%所以所的出来的断后伸长率=22%，所算出来的断后伸长率5%,所以杆件为塑性材料。下面是拉伸实验仪器所得出的实验数据：试件批号2011.5.31试件编号1.1材质铝试验日期2011-5-31试验人 刘海试件形状圆材尺寸(mm)13.95So(mm2)152.8Z(%)100Fm(kN)16.65Rm(MPa)109Fp(kN)11.05Rp(MPa)72E(GPa)0.54注释：Fm=最大拉伸力Fp=规定非比例延伸力E=拉伸弹性模量Rp=规定非比例延伸强度Rm=抗拉强度Z%=断面收缩率SO=试件面积由上述数据可的，工业纯铝的强度低，塑性很好，硬度很低，可以铸造，压力加工，机械加工成各种形状，并且无低温脆性。3.1.2铝硅合金的力学性能的分析铸造AL-Si合金中的合金元素主要包括Si，Mg，Cu和Fe等，其中Si是AL-Si合金中的第二主体合金元素，Mg和Cu则是AL-Si合金中比较重要的合金强化元素，下面对常用的AL-Si合金的力学分析:图3-2铝硅合金被拉断的试件试样图3-3铝硅合金试件被拉断断面图3-4铝硅合金拉伸实验曲线图直径d=15.9mm，面积SO=198.6mm2的试件的曲线图，测试拉断试件的最大拉力FM=26.5KN,下面计算杆件的断后伸长率，拉前的长度L0=25mm，拉后的长度L1=27.3mm，断后伸长率的计算公式如下：=L1-L0LO100%所以所的出来的断后伸长率=9.2%，所算出来的断后伸长率5%,所以杆件为塑性材料。下面是拉伸实验仪器所得出的实验数据：试件批号2011.5.31试件编号1.3材质铝硅合金规格试验日期2011-5-31试验人 刘海试件形状圆材尺寸(mm)15.9So(mm2)198.6Z(%)100Fm(kN)26.50Rm(MPa)133Fp(kN)15.88Rp(MPa)80E(GPa)0.43由上述数据可以看出来铝硅合金的塑性虽然比工业纯铝的低，但是也是很好的，他的强度和硬度都比工业纯