材料科学前沿铝合金.doc

材料科学前沿作业 学 院： 材料科学与工程学院 班 级： Y110302 姓 名： 毛红庚 学 号： s20110593 2012 年 3 月 6 日导师： 党惊知 研究方向： 液态成型及过程控制前言：材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。一、材料分类：1.从物理化学属性来分可分为无机物材料、有机物材料和不同类型材料所组成的复合材料。其中无机物材料分为金属材料、无机非金属材料。金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。 黑色金属包括铸铁、钢材，其中的钢材主要是作房屋、桥梁等的结构材料，只有钢材的不锈钢用作装饰使用，有色金属包括有铝及其合金、铜及铜合金：金、银等，它们广泛地用于建筑装饰装修中。 2.从用途来分可分为电子材料、航空航天材料、核材料 、建筑材料、能源材料、生物材料等。 3.按部位分类就是按材料在空间的使用部位来将材料分类，如内墙材料、外墙材料、顶棚材料地面材料等。但这种分法确立之后，我们遇到一种材料既可以用到室内，也可以用到室外。在室内，一种材料既可以用在地面、墙面，又可以用到顶棚上去，如石材、涂料等。如果一块石片贴到顶棚、墙面、地面上，人们就会对有些材料的分类归属产生疑问。由此看来，要想把材料分清楚，只有从材料的本质来分及化学组成上来分。4.其他分类方法，结构材料与功能材料；传统材料与新型材料。结构材料是以力学性能为基础，以制造受力构件所用材料；功能材料则主要是利用物质的独特物理、化学性质或生物功能等而形成的一类材料。一种材料往往既是结构材料又是功能材料，如铁、铜、铝等。传统材料是指那些已经成熟且在工业中已批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等，这类材料由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，所以又称为基础材料；新型材料是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。 二、铝合金铝合金是指以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。 纯铝的密度小，大约是铁的 1/3，熔点低（660），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性，易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好，但是纯铝的强度很低，故不宜作结构材料。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：形变铝合金能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的铝合金材，主要用于制造航空器材、建筑用门窗等，形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金；铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好），铸造铝合金在铸态下使用。铝合金的熔炼与浇注是铸造生产中主要环节。严格控制熔炼与浇铸的全过程，对防止针孔、夹杂、欠铸、裂纹、气孔以及缩松等铸造缺陷起着重要的作用。由于铝熔体吸收氢倾向大，氧化能力强，易溶解铁，在熔炼与浇铸过程中必须采取简易而又谨慎的预防措施国，以获得优质铸件。 三、铝合金的物质类别及分类 （一）铝合金的物质类别：1.铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。2.铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。 3.铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。 4.高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类 （二）铝合金的分类：一系:1000系列铝合金代表 1050、1060 、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。二系:2000系列铝合金代表2024、2A16（LY16）、 2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 三系:3000系列铝合金代表3003、3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。 四系:4000系列铝棒代表为4A01、4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好，具有耐热、耐磨的特性 五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化六系:6000系列铝合金代表6061，主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点，6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。 七系:7000系列铝合金代表7075，主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。八系:8000系列铝合金较为常用的为8011，属于其他系列，大部分应用为铝箔。 九系:9000系列铝合金是备用合金。 四、铝合金的用途 铝合金广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同，铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用，如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数 2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183-2532oc下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞