铝合金(非常经典)ppt课件

第二章铝及其合金，第一节工业纯铝，合金化和铝合金的分类，品牌和状态符号一，工业纯铝1，物性熔点660.24； 密度2.7103kg/m3； 弹性模量(E)72000MPa面心立方晶格a=0.4049nm； 原子直径0.286nm的相对电导率62 % iacs (internationalannealedcopperstandard )电阻率2.6610-8m (欧姆) (99.9%Al )顺磁性(磁化率215 )、1、2、力性、纯铝为6080%冷变b可达150180MPa，可降至11.5%，变脆，2、3、化学性能、铝化学活性极高，标准电极电位(-1.67伏)。 铝在空气中的表面生成510nm厚的Al2O3保护膜，在大气中显示出耐腐蚀性。 浓硝酸极其稳定，与有机酸和食品几乎没有反应。 在硫酸、盐酸、碱和盐中不稳定。 3、4、特征、重量轻且优异的导电、传热和塑性变形性能，在大气中良好的耐腐蚀性强度不适合结构材料，4、2、铝的合金化、合金化原理主要是固溶强化和时效强化固溶强化：元素溶解度大，Al原子直径之差大，如Mg和Mn的时效强化：添加元素和形成中间相，高温时在Al中溶解度大常添加的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。 5、各种元素在铝中的极限溶解度，6、铝合金常见元素的原子直径(原子间最紧密的距离)，7、铝合金常见元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。 合金中可能添加了Mn、Cr、Zr、Ti、cu等微量元素，以改善- cual2s-al2c umg- mgzn2t-al2mgzn 3- mg2si- Alli- mg2al 3铝中的主要杂质： Fe、si合金的塑性和耐腐蚀性。 (1)中国铝及其合金的过去分类和品牌：用汉语拼音和阿拉伯数字表示纯铝： LG工业高纯铝； l工业纯铝变形铝合金的分类和品牌：(L )(类)(编号) (状态)、9、纯铝、10、国产变形铝合金分为五类，常见的有四类，11 )、(2)美国变形铝合金的品牌和状态， 品种：以四位阿拉伯数字表示第一位的合金系(即添加最多的元素)第二位表示原始合金或改良合金，0表示原始合金改良合金依次为1、2、3等最后两位表示具体的合金品种，相对于纯铝，小数点以下的两位的铝含量(1145-99.45%Al， 1200-99.00%Al )、12、13，但目前我国的变形铝品牌，其显示方法基本上与美国相同，第二位不是阿拉伯数字，而是字母：例如7A04、7A04、14、状态：F-加工状态(热轧、挤出)， 不控制应变硬化量O-退火再结晶状态，强度最低，塑性最高的W-固溶处理是自然时效过程(不稳定) H-冷作用硬化状态T-热处理状态，15，应变硬化状态：H1-应变硬化。 对H2-应变硬化施加不完全退火。 H3-应变硬化稳定处理。 H112-加工过程中的应变硬化(不控制应变量)。 H321-加工过程的应变硬化(控制应变量)。 H116-特殊应变硬化。 16、热处理状态：t后面有一位或多位。 对于t状态，显示了两次操作期间或操作后室温下可能发生的自然时效时间。 如果这个时间在冶金学中有重要意义的话，就必须控制这个时间。 数字110表示处理的具体步骤。17， T1-从高温成形工艺冷却和自然时效大致稳定的状态T2-高温成形工艺的冷却，之后从冷加工和自然时效大致稳定的状态T3-固溶处理，从冷加工和自然时效大致稳定的状态T4-固溶处理，从自然时效大致稳定的状态T5-高温成形工艺的冷却， 之后人工时效状态T6-固溶处理强度比人工时效高的状态T7-固溶处理、人工时效为时效状态(稳定化处理的状态) T8-固溶处理后进行冷加工，人工时效的状态T9-固溶处理、人工时效， 之后冷加工的状态T10-从高温成形工序冷却，然后冷加工进行了人工时效的状态TX51-通过拉伸去除了应力的状态TX52-通过压缩去除了应力的状态TX54-通过将拉伸和压缩组合的方法去除了应力的状态，18，第二节变形铝合金，简单地硬铝综合机械性能好(无耐腐蚀性)硬铝室温强度最高的锻炼铝热塑性防锈铝耐腐蚀性好，容易成形，焊接性好(强度低)，19，20一，硬铝，一般特征好的综合机械性能b=42060MPa，0.2=1 耐腐蚀性低则有粒间腐蚀现象，应力腐蚀(SCC )倾向小。 焊接性差主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构。 在可热处理强化、21、AlZnMg合金相图、22、2、硬铝组织、23、AlCuMg三元系合金相图铝角附近，Mg含量增加，:CuAl2正方晶格S:Al2CuMg斜方晶格T:Mg32(CuAl)49立方晶格(也称为cual4al6): mg2al 6 随着24 Mg含量的增加，相减少，s相增加的Cu/Mg8，主要是相Cu/Mg=84，主要是 S相Cu/Mg=41.5，主要是s相，s相Cu/Mg=2.61相析出序列的GP区和是圆板状s相析出序列的GP区和s 是针状强化效果： s1.5 25、26、3、硬铝的合金化、成分范围： Cu:2.56.0%、硬铝的主要成分Mg:0.42.8%、主要作用下生成s相Mn:0.41.0%，消除Fe对耐腐蚀性的有害影响，抑制再结晶引起的挤出效果，产生超过1%的al结晶相27、典型合金的化学成分： LY12 (相当于2024 ) al-4.3 Cu-1.5 mg-0.6 mnly 11 (相当于2017 ) al-4.3 Cu-0.6 mg-0.6 mnly2al-2.9 Cu-2.2 mg-0.6 Mn，28， 4、硬铝的热处理，除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效淬火：原则上在防止过烧、晶粒粗大化、包复铝层污染的基础上，采用尽可能高的加热温度使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围狭窄，非常过烧、29、时效：除耐热硬铝LY2合金外均进行人工时效，大部分硬铝在自然时效状态下应用。 硬铝在自然时效状态下的耐腐蚀性(晶间腐蚀)优于人工时效状态。 30、硬铝合金易发生晶间腐蚀的原因：含Cu的固溶体和Cu2Al相的电极电位高，Cu2Al在晶界沉淀时晶界附近出现含Cu的低贫困带，该贫困带的电极电位低，在腐蚀介质中成为阳极，含Cu的高晶内和析出相(Cu2Al )成为阴极。 另外，晶界两侧的Cu贫化带狭窄(面积小)，阳极电流密度高，因此受到强腐蚀(即沿晶界腐蚀)。 为了改善硬铝的耐腐蚀性，除合金化、热处理及其他措施(阳极化、涂装)外，在板材表面包复纯度99.5%以上的纯铝。 纯铝的电极电位低于基体，起到阳极保护的作用。 铝包复层的厚度一般占板材厚度的4%，厚板可减少到2%。 31、典型合金的热处理与LY12:495WQ自然时效6天(b=450MPa )或室温停止3天19010h(b=500MPa )的合金的自然时效硬化的能力速度不同。32、5、硬铝的性能和用途根据强度和用途分为铆钉、中强、高强和耐热硬铝4种铆钉硬铝： LY1、LY4、LY9、LY10，由线材供给。 LY1(剪切强度196MPa )和LY10 (剪切强度265MPa )自然时效状态的工艺塑性良好，铆接时间不受限制。 LY4(剪切强度286MPa )和LY9是高强度铆钉的硬铝，淬火后在规定时间内铆接，LY4铆接在26h内，LY9铆接在20min内。 中硬铝： LY11 :塑性好，以板、棒、型材应用于各种工业，航空工业主要锻造螺旋桨叶。 高强度硬铝： LY12 :强度最高，应用最广，用于主要受力部件的制造。 板材：飞机表皮，壁板。 型材：飞机隔板、翼肋、长桁耐热性铝： LY2 :用于制造在高温(150250)下工作的部件，例如航空发动机内的压缩机叶片。33、2、硬质合金(Al-Zn-Mg-Cu系合金)、硬质合金是在Al-Zn-Mg合金中加入Cu而发展的，其强度超过硬质合金，达到600700MPa，因此被称为硬质合金。 二战后，大量生产和应用开始了。 调质后的45钢：b=780850MPa0.2=450550MPa、34、1、Al-Zn-Mg系中可强焊接的铝合金，特征：高时效硬化能力中强度(b=300450MPa )优异的焊接性良好的热变形性和耐应力腐蚀性能广泛的固溶处理温度范围低的烧结35，36，37，38，39，相组成：工业上实用化的Al-Zn-Mg合金成分的范围，在 T和 T 相区，Zn含量不变的情况下，随着Mg含量的增加，合金中逐渐出现T相。 t相： Al2Mg3Zn3，立方晶格，a=1.4291.471nm。 相： MgZn2、六方晶格、a=0.521nm、c=0.86nm . Zn/Mg=14，主要是t相。 出现Zn/Mg4、相。 Zn/Mg=67，完全由相构成。 40、时效序列：合金落在 T和 相区任何一个区域，实际时效析出序列如下：球形GP区-T为部分共格的过渡相，六方晶格，a=0.496nm，c=0.868nm . 110以下时GP区域110140主要是160200，主要是270以上时出现t相，41、合金化：Zn Mg总量约为4.57.6%(wt )、Zn/Mg一般为23.8、(MgZn2中Zn/Mg=5.38 )通常添加的微量元素： Mn0.20. 38 Cr0.3 %，SCR显着提高，淬火敏感性增加，发生剥离腐蚀。 zr使Zr0.150.3%晶粒微细化，提高了可焊性。 Ti0.2%，使晶粒微细化，提高可焊性。 Cu0.25 %，显着提高了SCR，降低了可焊性。 该合金不采用自然时效制度，其原因是Al-Zn-Mg系合金GP区生长速度慢，自然时效过程达到稳定阶段需要几个月。 与人工时效相比，自然时效的耐应力腐蚀能力差。 42、2、Al-Zn-Mg-Cu系硬质合金，40年代初，在Al-Zn-Mg系合金中添加2%Cu可以改善合金的塑性和耐腐蚀性，再添加少量的Cr等微量元素可以强烈提高耐应力腐蚀性能，从此Al-Zn-Mg-Cu合金、硬质合金得到了发展。43、44、硬质合金的相组成：在Al-Zn-Mg系合金中添加Cu，主要强化为析出系列，但也有可能出现s相(Al2CuMg )析出系列，Cu含量超过2%时，也有可能出现(CuAl2)析出系列。 通常认为，在125150时效： Al-Zn-Mg-Cu系合金除了Al-Zn-Mg合金的时效序列(GP-T )之外，Al-Cu-Mg合金的沉淀过程(gpgb-s-s-s )、45、合金化：作为Zn和Mg的主要强化元素的Cu也发挥强化作用， 主要提高SCR临界溶解度2%Zn Mg Cu一般为9.7513.5%Mn、Cr、Zr、Ti的含量和作用与Al-Zn-Mg合金类似的Fe和Si为杂质，46、典型的合金LC4、LC4合金： al-6zn-2.3 mg-1.7 Cu-0.2 Cr-0.4 MnLC4合金： 470WQ单级时效(T6):12024h，强度高(b550 MPa )，SCC敏感二级时效(T74):1203h 1603h，时效，强度降低10%，SCC不敏感，47，其他几个代表性合金的发展方向：提高Zn和Cu，Fe和SCC不敏感改变48，硬质合金铝的特点和应用：强度最高，抗蚀性低(有SCC倾向)，焊接性差，缺陷敏感性强，耐热性差于硬铝。 应用：可生产的板材、型材及模锻件可应用于飞机结构，如翼梁、表皮、起落架、大梁。49、3、锻铝Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu系)、1、Al-Mg-Si合金的特点：具有优良的热塑性，适于锻件的生产。 另外，以中等强度，良好的耐腐蚀性和焊接性(无SCC )容易进行阳极氧化着色和搪瓷(Cu不利于阳极氧化)的第一工业Al-Mg-Si合金，美国的1923年的专利(51S合金、0.6%Mg、1%Si)6063合金：0.68Mg、0.4Si、Cu、Cr、Mn、Ti均为1.2% 的Tc温度高(190)，在150160时效组织由针状GP区或棒状相构成，PFZ少，位置也少，54，Al-Mg-Si合金的成分：Mg2Si中Mg/Si=1.73，通常Mg Si2%合金随着Mg2Si的相对量增大而强度提高。 Mg过剩没有降低固溶体中Mg2Si的溶解度Si过剩的作用，但一般认为将Si含量保持在高于Mg是因为Si容易与Mn和Fe形成杂质相(FeMnSi)Al6，消耗Si。 因此，Si含量应适当提高。 Al-Mg-Si合金具有明显的时效停车效果，添加Cu可减轻此效果。 (Mg2Si含量不足1%时无停车效果)，添加Cu后Al-Mg-Si合金的室温强度和耐热性显着增加，但塑性和耐腐蚀性降低。 Mn能提高Al-Mg-Si合金的强度、韧性、耐腐蚀性，对Cr也有同样的作用。 Ti去除铸锭中的柱状晶，细化晶粒，改善工艺塑性。 55、Al-Mg-Si合金热处理：锻铝可以自然时效或人工时效，但自然时效速度慢(需10天以上)，且强化效果不如人工时效(约3050% )。 锻铝一般在人工时效状态下使用520530WQ1501701012h、56，应用：特征：中强度，b300MPaMg2Si=0.81.2%，b300MPa，例如6061挤出后对水淬火进行再固溶处理(T6)，b=316MPa 57、2、Al-Mg-Si-Cu合金、Al-Mg-Si-Cu系合金是基于Al-Mg-Si系开发的。 第一工业的Al-Mg-Si合金在美国的1923年的专利(51S合金、