铝及铝合金ppt课件

第1章铝和铝合金，1.1概况1.2工业纯铝1.3铝合金1.4铝合金的应用，1，1.1概况，1825年丹麦化学家奥斯发现。 1827年，德国化学家威勒反复进行奥兹试验，不断改进了取铝的方法。 1854年德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制成铝锭。 地壳中的含量在7%以上，全部化学元素中的含量占第三位(仅次于氧和硅)，在全部金属元素中占第一位。 铝为银白色、密度2.702g/cm3、熔点660.37、沸点2467. 铝热法：铝从其它氧化物中取代金属。 例如，即使在8al3Fe3o4=4al2o39fe795kca的高温下，铝也与非金属反应，溶于酸和碱中。 但是，水、硫化物、浓硫酸、任何浓度的醋酸以及所有的有机酸类都不起作用。 铝以化合状态存在于各种岩石和矿石中，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾。 铝是氧化物和冰晶石(Na3AlF6)共熔电解制成的。 纯铝多用于电缆、日用器具，其合金质量轻而韧，是制造飞机、火箭、汽车的结构材料。 2， 1.2工业纯铝、1.2.1纯铝特性铝：原子序号13、原子量26.98、面心立方结构、熔点660、密度2.702、晶格常数4.05、原子径2.86、标准电极电位-1.67V的高耐大气腐蚀性：铝在大气中容易生成氧作用和牢固致密的氧化膜， 厚度约为50100，即使在能够防止铝氧化进行的熔融状态下，也能够维持氧化膜的保护作用。 因此，铝在大气中被抗蚀。 由于Al2O3膜具有酸、碱的二重性，因此纯铝在氧化性浓硝酸(8098% )下稳定性极高(优于NiCr系不锈钢)，而且在硫酸、盐酸、碱、盐、海水中不稳定。 良好的低温性能，无低温脆性：随着摄氏零度以下温度的下降，强度和塑性提高。 高导电性：在银、铜、金的后面。 高导热性：热交换器。 无磁：用于制造冲击不产生火花、仪表材料、电气设备屏蔽材料、易燃、易爆物品的生产器材等。 低强度、高塑性：强度80MPa130MPa、伸长率3050%、铝箔。 3、4、1.2.2铝中杂质的主要杂质是Fe和Si，其次是Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等。 Fe、Si含量及相对比率(铁硅比)对纯铝的性能有很大影响。 共晶温度时的临界溶解度为铁0.052%、硅1.65%，随着温度的下降急剧减少。 铝中存在少量的铁和硅会出现FeAl3和(Si )，它们的性质又硬又脆，使纯铝的塑性变差，特别是针状FeAl3的影响更大。 如果Fe、Si共存，就会出现FeAl3和(Si )相、(Fe3SiAll2)和(Fe2Si2Al9)。 WFeWSi、富Fe化合物(Fe3SiAl12 )。 WSiWFe、富Sip(Fe2Si2)、骨架状(Fe3SiAll2)、枝状(Fe3SiAll2)、粗针状(Fe2Si2Al9)。 这些相硬脆，铝塑性急剧下降，后者尤为严重。 硅含量控制更严格，Fe:si23。 铝中的铁硅比不同时，纯铝锭会产生裂纹。 当W(Fe Si )小于0.65%时，WFeWSi减小锭裂纹倾向。 W(Fe Si )超过0.65%时，共晶数增加，热裂纹用共晶液体填充容易愈合。 铁硅比的影响变小。 FeAl3、相的电位高于铝，破坏了纯铝表面氧化膜的连续性，降低了纯铝的耐腐蚀性，同时也降低了纯铝的导电性。1.2工业纯铝，5，6， 1.2工业纯铝、1.2.3纯铝品种、旧规格、新规格、LG1、LG2、LG3、LG4、LG5L2、L3、L4、L6、L4-1、L4-1、8a06:al :馀量、Si0.55、Cu0.10、Mg0.10、Zn-0 FeSi:0.0001.500注合计：0.15，1 a 85，1 a 90，1 a 93，1 a 97，1 a 99，1060，1050 a，1035，8 a 06，1 a 30，1100 LG 1，LG2，LG3，LG4，LG5，L2，L3，L4，L6，L4-1，l5-1， 7高纯铝： 89.999 -工业高纯铝： 99.95-99.996 -工业纯铝： 99.00-99.85 -高纯铝品牌Al含量%SiFeCuPbZnGaTiCdAgIn总量al-00 al-055399.9995 sifecuzntiga 5.0 (ppm ) 工业高纯铝牌Al含量uZnTi其他杂质的各种合计al99.99699.9960.00100.00100.00150.0010.004 al99.99399.9930.00150.00130.00300.00300.0010.0010 . 00300.00 300.00500.0020.0020.0010.04Al 99.9559.950.020.020.010.0050.0050工业纯铝品牌al含量ugagm其他各种合计al 99.8599.850.120.05 0150.15al 99.8099.800.150.100.010.030.020.20al 99.7099.700.200.130.030.30al 99 60999.600.250.180.030.030.40al 99.500 050.030.50al 99.0099.000.500.450.020.050.051.00、1.2工业纯铝、8，9，1.2工业纯铝、1.2.4纯铝的应用，高纯铝主要用于科研、化工、电子工业及其他特殊用途。 日常生活用品是用1050A(L3)生产的。 大部分纯铝用于熔炼铝合金，低纯度的铝也可加工成各种半成品。 1A50食品、化学和酿造工业用挤出线圈、各种软管、烟花粉1A60所要求耐腐蚀性和成形性高的情况下，对强度的要求不高，化工设备的典型用途1070需要良好的成形性和高的耐腐蚀性，但是用于加工不需要高强度的部件，例如化工产品， 食品工业装置和储藏容器、薄板加工品、深冲或旋压凹形器、焊接部件、热交换器、印刷板、铭牌、反射器具1A45包装或绝热铝箔、热交换器1A99电解电容器箔、光反射蒸镀膜、10、超高纯度铝：5N5-6N的超高纯度铝(各杂质的最大含量为0.4ppm )优于铝半导体制造业用溅射靶：在制造芯片时，等离子体铝在硅晶片上形成薄且均匀且缺陷少的铝膜，然后在膜上涂布感光性树脂，通过曝光腐蚀不需要的部分(不感光的树脂)，是残留的需要极窄的铝的导电体。 集成电路布线：超高纯度铝中微量杂质铀和钍越少越好。 因为是放射性元素，所以持续放出粒子，集成电路发生故障，导致程序错误和混乱。 超高纯铝5N2U Th5ppb(wt% )、超高纯铝5N5U Th1ppb(wt% )超导电缆稳定材料：5N2和5N5靶已应用于平板显示器溅射靶。 电气电子材料：5N2超纯铝被用于制造CD、CD-ROM、CD-RW、数据盘、微型盘、DVD银盘等光电子存储介质。 银盘采用5N超纯铝溅射膜作为光反射层。 pmpartperthousand千分之一1 ppmpartpermillion百万分之一ppbpartperbillion10十亿分之一1 pptpartpertrillion兆分之一、1.2工业纯铝、11、2.2.1铝合金的品牌、分类和应用、2.2 这种铝合金加热到固溶线FD以上可形成单相固溶体，塑性好，适合冲压加工成形。 不能强化热处理的变形铝合金：相图中f点左侧的部分，组织为单相固溶体，其溶解度不随温度变化，不能强化热处理的可强化热处理的变形铝合金：相图中f与d之间的变形铝合金，固溶体的溶解度随温度显着变化，可强化热处理。 铸造铝合金：相图中d点以后的部分有共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合金的部分。铝合金所在相图的位置分类：铝合金：使铝合金变形，铸造铝合金，在纯铝中加入适量的其他元素，例如Si、Cu、Mg、Zn等，则为铝合金，为12、2.2铝合金、2.2.1铝合金旧的标准，新的标准，按铝合金添加合金元素的种类进行分类：添加合金元素后按铝合金的性能特征进行分类： 13，按新旧品种进行对照2.2.1铝合金的品种，分类和应用，2.2铝合金，14，防锈铝合金：5 a 02，5 a 03，5 a 05，5 b 05，5 a 00 5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1，主添加元素为Mn或Mg，为Al-Mg 5或al-Mn 010 Mn :提高合金的耐腐蚀性和固溶强化。 该合金为单相固溶体，具有较强的防腐蚀能力、较好的冷变形能力和焊接性能，不能强化时效，但可以强化变形。 5a055305%mg、0.30.6%Mn:270MPa、18% (退火状态)3a21愚人节01.01.6%mn:160mpa、23% (退火状态)、2.2.1铝合金的品牌、分类和应用、2.2铝合金、5A02飞机油箱和巴士船舶结构件5A03中等强度焊接结构冷压部件、焊接容器、焊丝可以代替5A025A05焊接结构部件，包括飞机表皮骨架5A06焊接结构、冷模锻部件、焊接容器受力部件、飞机表皮骨架部件5A12焊接结构部件、防弹背心甲板3A21飞机箱、油路管、铆钉线材等； 建筑材料和食品等工业设备等，15，2.2铝合金，在Al-Cu合金中加入合金元素Mg和Mn的Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mn系铝合金。 Al-Cu-Mg系硬铝通常被称为硬铝Al-Cu-Mn系硬铝，耐热硬铝可以通过热处理(固溶时效)强化，也可以变形强化。 硬铝有两点不足，一是抗蚀性差，合金中含有大量铜，但由于含有铜固溶体和化合物的电极电位高于晶界，容易发生晶界腐蚀，使用中需要铝阴极保护、涂装等防腐蚀对策。 二是硬铝固溶处理温度范围狭窄。 例如，2A12(LY12 )为495503. 低于该温度时固溶体的过饱和度不足，若高于影响时效的该温度，则容易发生晶界熔融。 2A12:3.84.9%Cu、1.21.8%Mg、0.40.8%Mn:480MPa、10% (固溶时效)、硬铝合金2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17LY1、LY2 LY11、LY12、LY6、LY16、ly17、2.2.1铝合金的品种、分类和应用， 16 2A01100结构铆钉2A02200300涡轮喷气发动机的轴向压缩机叶片2A06150250的飞机结构和125250的飞机结构铆钉2A10强度高于2 a 01，100的飞机结构铆钉2A11飞机中强度的飞机中等强度的螺栓和铆钉2A12飞机的表皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等， 建筑与交通运输工具结构件2A14的形状复杂的自由锻造件、模型锻造件2A16250300的飞机部件室温及高温下工作的焊接容器、气密舱2A17225250的飞机部件2A50形状复杂的中强度部件2A60飞机发动机气轮、导风车、风扇， 叶轮等2A70飞机外皮、飞机发动机活塞、导风车、轮盘等2A80飞机发动机压缩机叶片、叶轮、活塞、提升等工作温度高的部件2A90飞机发动机活塞2.2铝合金、硬铝合金、2.2.1铝合金17，2.2铝合金、硬质合金、7A03、7A04、7A09、7A10、7003LC3、LC4、LC9、LC10、LC12是Al-Zn-Mg-Cu系合金，含有少量铬和锰. 变形铝合金中力学性能最高，抗拉强度达到600700MPa。 硬质合金的热处理强化效果(固溶时效)最明显，热塑性好，加工成形容易，但缺陷敏感性大，疲劳极限低，抗蚀性差，高温下软化快。7A04:5.07.0%Zn、1.42.0%Cu、1.82.8%Mg、0.20.6%Mn600MPa、9%、7A09是飞机所要求强度高、耐腐蚀性强的高应力构造部件7A04飞机的表皮、螺钉以及受力部件，例如大梁侧梁、隔框、翼肋、起落架等， 2.2.1铝合金的品牌、分类和应用、18 2.2铝合金、锻造铝合金、6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6 LD11、LD30、LD31、铝有Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni等合金系. 这种合金的合金元素种类多，含量少，具有良好的热塑性和锻造性，可进行热处理强化。 Al-Mg-Si系合金：适用于制造飞机和发动机等形状复杂的型材和锻造品。Al-Cu-Mg-Si系合金：用于制造形状复杂且承受中等负荷的各种大型锻造品和模锻品，该合金具有应力腐蚀和晶界腐蚀的倾向， 不适用于薄壁部件的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金：由于含有大量的Fe、Ni，具有高耐腐蚀性，适用于制造发动机的活塞、涡轮叶片等高温和耐腐蚀的部件。 2.2.1铝合金的品种、分类和应用，19、 6005挤出型材和管材用于强度高的结构部件，例如梯子、电视天线6009、汽车车身板6010薄板，汽车车身6061用于一定强度、焊接性和耐腐蚀性高的各种工业结构部件，用于卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具