铝加工基础知识

1、1 铝加工基础知识铝加工基础知识2第第 二二 部部 分分变形铝合金基础理论3变形铝合金基础理论一、铝的基本属性二、铝合金的牌号、状态和分类三、铝的强化方式四、铝的合金化规律4变形铝合金基础理论一、铝的基本属性5一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 1 晶体结构晶体结构 固态时铝为面心立方结构。常压下温度从4K至熔点是稳定的，无同素异晶转变。原子序数为13，原子量为26.9815。 6一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 1 晶体结构晶体结构 用衍射法测得纯铝液态和固态结构： 液态液态 配位数10-11，原子间距2.9610-10m。 固态固态 配位数12，原子间距2.8

2、610-10m。7一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 1 晶体结构晶体结构 在铝晶体中，存在两种间隙，即直径为1.17010-10 m 的八面体间隙和直径为0.6210-10 m 的四面体间隙，碳、氮、氢、硼、氧、氟、 氯等元素均可作为间 隙元素溶人铝中，但 固溶度极小。8一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 2 密度密度 铝在室温时的理论密度为2698.72 kg/m3。 不同纯度的铝固态和熔融态的密度见表2-1。表表2-1不同纯度铝的密度不同纯度铝的密度 密度/kgm-3 密度/kgm-3 纯度 % 退火状态 （20） 熔融态 （1000） 纯度 % 退火状态 （

3、20） 熔融态 （1000） 99.25 99.40 99.75 2727 2706 2703 2310 2291 2289 99.971 99.996 99.9998 2699 2698.9 2698.08 9一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 3 热学性能热学性能 熔点熔点 熔点对纯度敏感。常压下纯度为99.996%铝的熔点为660.37。 不同纯度铝的熔点如下：纯度 99.20 99.50 99.60 99.97 99.996熔点 657.0 658.0 658.7 659.8 660.24 10一、铝的基本属性u 纯铝的物理性能纯铝的物理性能 3 热学性能热学性能 熔化热

4、熔化热 纯铝的熔化热为10.460.13 kJ/mol。 沸点沸点 铝的沸点为2750 K。最大蒸发速度为0.71013个原子/s，高于这个速度就会发生爆炸。 11一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能 3 热学性能热学性能 热胀系数热胀系数 纯铝的体膨胀系数为68.110-6 K-1。 线膨胀系数列于表2-2。 12一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能表表2-2 纯铝纯铝(99.99%)的线胀系数的线胀系数温度温度/K/10-6K-1温度温度/K/10-6K-1温度温度/K/10-6K-12550751001500.53.58.112.017.120025029335040

5、020.2222324.124.950060070080090026.528.230.433.537.313一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能 4 电学性能电学性能 纯度为99.990%的铝在20的导电性能：电阻率为2.654810-8m；等体积的电导率为64.94% IACS。14一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能 4 电学性能电学性能 铝的导电性能对纯度和温度均十分敏感，99.996%或纯度更高的铝在1.11.2 K时可成为超导体。纯铝的电阻率与温度的关系见表2-3 。15一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能表表2-3 纯铝的电阻率与温度的关系纯铝的电阻率

6、与温度的关系 试样试样温度温度/K/cm99.99%Al,直径直径127m2733734735736737738739232.503.624.786.007.298.6310.1010.9016一、铝的基本属性u纯铝的物理性能纯铝的物理性能 4 电学性能电学性能 纯铝无光电效应，在工业纯铝中晶粒大小对导电性能的影响可勿略不计。退火材料的导电性能无各向异性，冷加工材料纵向的电导率比其他方向的电导率高0.5%1%。17一、铝的基本属性u纯铝的力学性能纯铝的力学性能表表2-4 纯铝退火状态的典型力学纯铝退火状态的典型力学Al/%Rm/MPaRp0.2 /MPaA50/%99.9999.8099.70

7、99.6099.5045606570851020263030504543433018一、铝的基本属性u纯铝的力学性能纯铝的力学性能图图2-1 铝的纯度与强度的关系铝的纯度与强度的关系19一、铝的基本属性u纯铝的力学性能纯铝的力学性能图图2-2 铝的纯度与硬度的关系铝的纯度与硬度的关系20一、铝的基本属性u纯铝的力学性能纯铝的力学性能 图图2-3 纯铝（纯铝（99.99%）应力）应力-应变曲线应变曲线1%/min；100%/min21一、铝的基本属性u 储量储量 铝是地球上储量最多的金属元素， 在地壳中，铝的丰度为8.2 g/kg, 仅次于氧和硅超过了铁。22一、铝的基本属性u 世界铝土矿储量世

8、界铝土矿储量 世界上90%以上的氧化铝是用铝土矿生产出来的。全世界已探明铝土矿储量有550750亿吨， 其中分布情况为加勒比地区和中美洲 20-30亿吨， 南美洲190-250亿吨， 欧洲 30-40亿吨，非洲150-200 亿吨，亚洲80-130 亿吨，澳洲70-100亿吨。23一、铝的基本属性u 中国铝土矿储量中国铝土矿储量 中国的铝土矿主要分布于河南、山西、贵州、山东和广西等地，多数为低铁高硅的一水硬铝型，主要杂质是高岭石中的Si02和少量的Fe203、Ti02；此外，浙江、安徽两省有以亿吨计的钾明矾石资源，云南等地有较丰富的霞石资源。 24一、铝的基本属性u 存在形式存在形式 铝的化学

9、性质活泼， 与氧亲和力大， 在自然矿物中不存在金属纯铝。自然界中铝矿物和含铝矿物有 250 多种，如刚玉 (Al2O3)、 一水软铝石(Al2O3H20)、一水硬铝石 (Al2O3H20)、三水铝石 (Al2O33H20 )、高岭石 (Al2O32Si022H20)、 红柱石(Al2O3Si02 ) 等等。25一、铝的基本属性u 铝的基本特性与主要应用领域铝的基本特性与主要应用领域 熔点低熔点低 熔点与纯度有关，99.996% 的铝其熔点为660.37 , 99. 97 %的铝为659.8，因此熔炼、铸造、加工比较容易。26一、铝的基本属性 密度小密度小 主要特点：主要特点： 铝的密度与温度和

10、纯度有关， 室温下纯度为99.996%铝的密度为 2698.9 kg/m3，而纯度为99.75%铝的2703kg/m3，约为铁的密度的35%，可制造轻结构，有“会飞金属”之称。27一、铝的基本属性 密度小密度小 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 用于制造飞机、 太空飞行器、轨道车 辆、桥梁、船舶、汽 车、高层建筑结构和质量轻的容器等。28一、铝的基本属性 可强化可强化 主要特点：主要特点： 纯铝强度不高，不如钢铁。冷加工硬化能使强度提高一倍以上，但塑性变低。 29一、铝的基本属性 可强化可强化 主要特点：主要特点： 纯铝可通过添加镁、锌、铜、锰、硅、锂、钪等各种元素进行合金化（变成铝合金）

11、，使其强度大幅提高，塑性下降较小。30一、铝的基本属性 可强化可强化 主要特点：主要特点： 有的铝合金还可进行热处理进一步强化，其强度可高于普通碳钢，有些铝合金的比强度甚至可与优质合金钢相媲美。31一、铝的基本属性 可强化可强化 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 用于制造桥梁（特别是吊桥、可动桥及军用浮桥）、飞机、建筑结构、集装箱、压力容器、小五金等。32一、铝的基本属性 塑性好，易加工塑性好，易加工 主要特点：主要特点： 铝可用任何一种铸造方法铸造。由于塑性好，可轧成薄板和箔，拉成管材和细丝，挤成各种型材，锻造成各种零件，适宜各种冷热塑性成形。 可高速进行车、铣、镗、刨等机械加工。33一

12、、铝的基本属性 塑性好，易加工塑性好，易加工 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 用于受力结构件框架， 一般用品及各种容器、光学仪器及其他形状复杂的精密零件。34一、铝的基本属性 抗腐蚀、耐气候性好抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：主要特点： 铝表面上极易生成致密而牢固的氧化铝(Al203)薄膜，而且一被破坏后会立即生成，保护铝不被腐蚀。这层保护膜只有在卤素离子或碱离子的激烈作用下才会遭到破坏。 35一、铝的基本属性 抗腐蚀、耐气候性好抗腐蚀、耐气候性好 主要特点：主要特点： 因此，铝可在大气、普通水，多数酸和有机物中使用。采用缓蚀剂，也可耐弱碱液腐蚀。 选用适宜的合金，在工业地区、海岸地区使用

13、，可保持优良的耐久性。36一、铝的基本属性 抗腐蚀抗腐蚀 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 门板、车辆、船 舶外部覆盖材料、厨 房器具、化学装置、屋顶瓦板、电动洗衣机、海水淡化、化工石油、材料、化学物品的包装等。37一、铝的基本属性 导热、导电性好导热、导电性好 主要特点：主要特点： 铝的导热、导电性仅次于金、银和铜，约为钢铁的三到四倍。 38一、铝的基本属性 导热、导电性好导热、导电性好 主要特点：主要特点： 室温下电工铝的等体积电导率可达62%IACS，若按单位质量导电能力计算， 其导电能力为铜的一倍。热导率 (0100) 为 22.609 W/(mK)。 电阻率 (20) 为 26.

14、7nm，电阻温度系数为0.1(nm)K-1。39一、铝的基本属性 导热、导电性好导热、导电性好 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 电线、母线接头、炊具、热交换器、汽车散热器、电子原件等。40一、铝的基本属性 无低温脆性无低温脆性 主要特点：主要特点： 铝在摄氏零度以下，随着温度的降低，强度和塑性不仅不会降低，反而提高。 41一、铝的基本属性 无低温脆性无低温脆性 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、液氧、液氮、液氢等的生产装置。42一、铝的基本属性 反射性强反射性强 主要特点：主要特点： 铝的抛光表面对白光的反射率可达80%以上，纯度越高，反射率越高，高纯铝

15、经点解抛光后，反射率可达94% （银为92%）。 43一、铝的基本属性 反射性强反射性强 主要特点：主要特点： 同时，铝对红外线、紫外线、电磁波、热辐射等都有良好的反射性能。44一、铝的基本属性 反射性强反射性强 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 用于制做照明器具、反射镜、屋顶瓦板、抛物面天线，冷藏车、冷冻库、投光器、冷暖器隔热材料以及氧和氢的生产装置等。45一、铝的基本属性 无磁性、冲击不生火花无磁性、冲击不生火花 主要特点：主要特点： 铝是非磁性体；受冲击时不产生火花，这对某些特殊用途十分可贵。46一、铝的基本属性 无磁性、冲击不生火花无磁性、冲击不生火花 主要应用领域举例：主要应用领

16、域举例： 舰船上所用的罗盘、天线、操舵室的器具，电气设备的屏蔽材料，易燃、易爆物生产器材等。47一、铝的基本属性 有吸音性有吸音性 主要特点：主要特点： 铝对声音时非传播体，有吸收声波的性能。 48一、铝的基本属性 有吸音性有吸音性 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 配制阻尼合金、室内装饰天棚板、高架公路、高速铁路的隔音网等。 我国高铁京津线两侧的隔音墙即采用5754合金制造。49一、铝的基本属性 耐核辐射耐核辐射 主要特点：主要特点： 铝对高能中子来说，具有与其他金属相同程度的中子吸收截面，对低能范围内的中子，其吸收截面小，仅次于铍、镁、锆等金属。铝耐核辐射的最大优点是对照射生成的感应放

17、射能衰减很快。50一、铝的基本属性 耐核辐射耐核辐射 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 防核辐射材料。51一、铝的基本属性 美观美观 主要特点：主要特点： 铝及其合金由于反射能力强，表面呈银白色光泽。经机加工后就可达到很高的光洁度和光亮度。如果经阳极氧化和着色，不仅可以提高抗蚀性能，而且可以获得五颜六色、光采夺目的制品。铝也是生产涂漆材料的极好基体。 52一、铝的基本属性 美观美观 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 建筑用壁板、器具装饰、装饰品、标牌、门窗、幕墙、汽车和飞机蒙皮、仪表外壳及室内外装修材料等。53一、铝的基本属性 耐化学品耐化学品 主要特点：主要特点： 对硝酸、冰醋酸、过

18、氧化氢等化学药品不反应，有非常好的耐药性。 54一、铝的基本属性 耐化学品耐化学品 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 用于化学装置、酸和化学制品包装等。 55一、铝的基本属性 无毒无毒 主要特点：主要特点： 铝本身没有毒性，它与大多数食品接触时溶出量很微小。同时由于表面光滑、容易清洗 、故细菌不易停留繁殖。56一、铝的基本属性 无毒无毒 主要应用领域举例：主要应用领域举例： 食具、食品包装、鱼罐、鱼仓、医疗器械、食品容器等。57一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉。p1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强

19、度要求不高，化工设备是其典型用途。58一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具。59一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p1145 包装及绝热铝箔，热交换器。p1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜。p1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材。60一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品。p2014 应用于

20、要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件。 61一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件。p2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。p2036 汽车车身钣金件 。62一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2048 航空航天器结构件与兵器结构零件。p2124 航空航天器结构件。p2218 飞机发动机和柴油

21、发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 。63一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270300。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力。p2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料。p2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 。64一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2A01 工作温度小于等于100的结构铆钉。p2A02 工作温度200300的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片。p2A06 工作温度150250的飞机结构及工作温度125250的航空

22、器结构铆钉。65一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100的航空器结构铆钉。p2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉。 66一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件。p2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件。p2A16 工作温度250300的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱 。67一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2A17 工作

23、温度225250的航空器零件。p2A50 形状复杂的中等强度零件。p2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等。68一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等。 p2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件。p2A90 航空发动机活塞 。69一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的

24、各种压力容器与管道。70一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件 。71一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等。p3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等。72一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5005 5005与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳

25、极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致。 73一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等。 74一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等。 75一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用

26、于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合 。 76一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等 。 77一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等 。 78一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结

27、构与海上设施、运输槽罐。p5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件 。 79一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜。p5254 过氧化氢及其他化工产品容器。p5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝 。 80一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道。p5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料。p5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件。p5652 过氧化

28、氢及其他化工产品贮存容器 。81一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织。p5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件 。82一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金。p5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架。p5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件 。p5A12 焊接结构件，防弹甲板 。83一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p6005 挤压

29、型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等。p6009 汽车车身板。p6010 薄板：汽车车身 。84一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 。p6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 。85一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p6066 锻件及焊接结构挤压材料。p6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材。p6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热

30、器材等。86一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用 。p6201 高强度导电棒材与线材。p6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 。87一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件。p6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道。p6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 。p6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件。88一、铝的基本属性u常用合金的典

31、型用途常用合金的典型用途p7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒 。89一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置 。p7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高 。90一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合

32、金的典型用途p7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高 。91一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层。p7075 用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造 。92一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T74材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落

33、腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高。p7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件 。93一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件。p7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等。 94一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7150 大型客机的上翼结构，机体板梁凸缘，上面外板主翼纵梁，机身加强件，龙骨梁，座椅导轨。强度高，抗腐蚀度良好，是7050的改良合金，在T651状态下的强度比7075合金的高1015% ，

34、断裂韧性高10%，抗疲劳性能好，两者的抗SCC性能相似。95一、铝的基本属性u常用合金的典型用途常用合金的典型用途p7055 大型飞机的上翼蒙皮、张桁、水平尾翼、龙骨梁、座轨、货动滑轨。抗压和抗拉强度比7150高10% ，断裂韧性、抗蚀性与7150相似。96一、铝的基本属性u “铝铝”的危害的危害铝的不当使用也会产生一些副作用。有资料报道：铝盐可能导致人的记忆力丧失。澳大利亚一个私营研究的研究结果显示：广泛使用铝盐净化水可能导致脑损伤，造成严重的记忆力丧失，这是早老性痴呆症特有的症状。97一、铝的基本属性u “铝铝”的危害的危害研究人员对老鼠的实验表明，混在饮水中的微量铝进入老鼠的脑中并在那里

35、逐渐积累，给它们喝一杯经铝盐处理过的水后，它们脑中的含铝量就达到可测量的水平！98一、铝的基本属性u “铝铝”的危害的危害世界卫生组织提出人体每天的摄铝量不应超过每千克体重1毫克，一般情况下，一个人每天摄取的铝量绝不会超过这个量。99一、铝的基本属性u “铝铝”的危害的危害但是，经常喝铝盐净化过的水，吃含铝盐的食物，如油条、粉丝、凉粉、油饼、易位罐装的软饮料等，或是经常食用铝制炊具炒出的饭莱，都会使人的摄铝量增加，从而影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。100一、铝的基本属性u “铝铝”的危害的危害 铝及其化合物对人类的危害与其贡献相比是无法相提并论的，只要人们切实注意， 扬长避短，

36、它对人类社会将发挥出更为重要的作用。 101变形铝合金基础理论二、铝合金的牌号、状态 和分类102二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 铝及铝合金的常用分类方法： A、按合金相图分类 B、前苏联引进的分类方法 C、四位数字分类法103二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 A、按合金相图分类、按合金相图分类 根据铝及铝合金中所加元素多少，对性能影响情况，可借用相图给予大致分类。 铝中加入元素后，会形成图2-4 的示意相图，根据这个相图进行分类。 104二、铝合金的牌号、状态和分类图图2-4 铝合金状态图示意图铝合金状态图示意图 105二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 铝中加入1个

37、合金元素，就能使其组织结构和性能发生改变，适宜做各种加工材或铸造零件。 经常加入的合金元素有铜、镁、锌、硅、锰等等。这些合金元素在固溶体中的溶解度一般是有限的，而且随温度的升高或降低而变化。106二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 元素溶在铝中的形成铝基固溶体（），不溶在铝中的一般化合物（金属间化合物）。 合金元素在固态铝中的溶解度，大多数情况下，温度升高溶解度增加；温度降低溶解度减小。107二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 可以利用不同方式的加热冷却过程形成热处理制度退火、淬火和时效，使其性能改变。 通过淬火时效，使强度、硬度提高称为强化。 通过加热，使冷作硬化恢复变软称为退火

38、。108二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 形成固溶体合金时，有利于压力加工和锻造； 合金元素或化合物与铝形成共晶体，可以使合金流动性变好，有利于铸造。109二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 因此，把铝及铝合金分为：变形铝合金（图2-4中I）和铸造铝合金（图2-4中)两大类。 其中变形铝合金又分工业纯铝（1）、热处理不可强化的铝合金（2）和热处理可强化的铝合金（3）。110二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 （1） 工业纯铝指图2-4中 。 纯铝分工业高纯铝如1A99和普通工业纯铝，如1060、1050A和1100等。111二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 高纯铝是

39、纯度高，可达99.85% 99.99% Al，其特点是传热导电性能和塑性变形能力好，有很好的抗腐蚀性能。 普通工业纯铝，根据所含元素和杂质多少，分为很多牌号，性能有差异，可根据用途选用。112二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 变形铝合金 热处理不可强化的铝合金（图2-4中） 热处理可强化的铝合金（图2-4中）113二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 热处理不可强化的铝合金（图2-4中） 这类台金基本上是固溶体组织，有第二相也不多，不能通过淬火时效使其强化。就是含有比较多的合金元素，热处理强化效果不大而不被利用的合金均属这一类。114二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 热处理

40、不可强化的铝合金特点是塑性及压力加工性能好，抗腐蚀，如防锈铝。 115二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 防锈铝分两类： 一类是 Al-Mg 系的，如 5A02，合金含2.5%Mg；5A03合金含3.5%Mg；5083合金含4.5%Mg等。 另一类是Al-Mn系的，如3A21合金，含1.0-1.6%Mn。合金中虽然有 MnAl6 第二相，但是 MnAl6电极电位与纯铝的实际上相等，其抗蚀性能与纯铝差不多，塑性也好。116二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 （2）热处理可强化的铝合金（图）热处理可强化的铝合金（图2-4中中） a、硬铝合金 b、锻铝合金 c、超硬铝合金117二、铝合金

41、的牌号、状态和分类u 分类分类 a、硬铝合金、硬铝合金 属Al-Cu-Mg系合金。 根据含铜、镁的不同又分很多种，如LY1（2A01）合金，生产铆钉线材用。LY2（2A02）合金属耐热硬铝，可在不高于300下使用。LY11（2A11）合金为中等强度的硬铝。LY12（2A12）合金是硬铝中典型的合金，有良好的综合性能，强度高，有一定的耐热性。118二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 b、锻铝合金、锻铝合金 属 Al-Mg-Si-Cu 系。 如LD2（6A02）合金有中等强度，良好的塑性，在热态和冷态都易于成形。 在人工时效状态下有轻微的晶间腐蚀倾向， 但比同类的 LD5（2A50）、 LD

42、10（2A14）合金等为小，还有好的可焊性。广泛应用于制造中等强度大型结构件以及常温下工作的锻件。119二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 b、锻铝合金、锻铝合金 LD10（2A14）是锻铝中的典型合金，其特点是强度高，有好的热塑性，锻造性能好，还有较好的耐热性和可焊性。 LD30（6061） 有中等强度，良好的塑性、 可焊性和抗蚀性，可阳极氧化着色等，适于作建筑装饰材料。120二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 b、锻铝合金、锻铝合金 LD31（6063）有高塑性，可高速挤压成结构复杂、薄壁、中空的各种型材或锻造成结构复杂的锻件。热处理强化后有中等强度、高的冲击韧度，对缺口不敏感

43、。121二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 c、超硬铝合金、超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系。 其特点是强度高，热处理强化效果好。LC4(7A04)是历史悠久和广泛应用的超高强度合金。LC9(7A09)是飞机制造业应用较多的超高强度合金， 它还有较好的低温强度。122二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 图图2-52-5铝及铝合金的分类图铝及铝合金的分类图 123二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 B、前苏联引进的分类方法、前苏联引进的分类方法 我国原来引进前苏联的铝加工材分类方法，即热处理不可强化型铝合金和热处理可强化型铝合金两大类。 热处理不可强化型铝合金包括工业纯铝

44、、Al-Mn系、Al-Mg系和Al-Si系合金。热处理可强化型铝合金包括Al-Cu系、Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系等合金。124二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 B、前苏联引进的分类方法、前苏联引进的分类方法 在这个分类基础上，根据合金性能，把Al-Mn系和Al-Mg系合金又称作防锈铝，Al-Cu系（实际上是Al-Cu-Mg系）合金称为硬铝，Al-Mg-Si系（包括Al-Mg-Si-Cu系）合金称为锻铝，Al-Zn-Mg-（Cu）系合金称为超硬铝。125二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 B、前苏联引进的分类方法、前苏联引进的分类方法 在实际工作中，也有把变形铝合金分为

45、工业纯铝、光亮铝合金、易断屑铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金和超高强度铝合金、锻造铝合金和特殊铝合金等等。126二、铝合金的牌号、状态和分类u 分类分类 C、四位数字分类方法、四位数字分类方法 现在，我国按主要合金元素，四位数字分类方法，即工业纯铝为1XXX系，Al-Cu合金为2XXX系，Al-Mn合金为3XXX系，Al-Si合金为4XXX系，Al-Mg合金为5XXX系，Al-Mg-Si（Al-Mg2Si）合金为6XXX系，Al-Zn-Mg-Cu合金为7XXX系，Al-Li等合金为8XXX系，备用合金组为9XXX系。 这就是GBT 16474-1996标准分类方法。

46、127二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1、术语、术语 l）合金元素alloying element（GB/T 8005） 为使金属具有某种特性，在基体金属中有意加入或保留的金属或非金属元素。128二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1、术语、术语 2）杂质 impurity（GB/T 8005） 存在于金属中的但并非有意加入或保留的金属或非金属元素。129二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1、术语、术语 3）组合元素combination of ele

47、ments 在规定化学成分时，对某两种或两种以上的元素总含量规定极限值时， 这两种或两种以上的元素统称为 一组组合元素。130二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1、术语、术语 4）极限含量算术平均值 arithmetic mean of limits 合金元素允许的最大与最小百分含量的算术平均值。131二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 3 四位字符体系牌号命名方法四位字符体系牌号命名方法 四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。1

48、32二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 3 四位字符体系牌号命名方法四位字符体系牌号命名方法 牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，如表2-6所示。除改型合金外，铝合金组别按主要合金元素（6XXX系按Mg2Si）来确定。主要合金元素指极限含量算术平均值为最大的合金元素。 当有一个以上的合金元素极限含量算术平均值同为最大时，应按 Cu、 Mn、 Si、 Mg、Mg2Si、Zn、其他元素的顺序来确定合金组别。133二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 3 四位字符体系牌号命名方法四位字符体系牌号命名方法 牌号

49、的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况， 最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。134二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法表表2-6 牌号组别及系列牌号组别及系列135二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1) 纯铝的牌号命名法纯铝的牌号命名法 铝含量不低于99.00%时为纯铝，其牌号用1XXX系列表示。牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。136二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号

50、表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 1) 纯铝的牌号命名法纯铝的牌号命名法 牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。如果第二位的字母为A，则表示为原始纯铝；如果是BY的其他字母（按国际规定用字母表的次序选用），则表示为原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。137二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 2）铝合金的牌号命名法）铝合金的牌号命名法 铝合金的牌号用2XXX8XXX系列表示。牌号的最后两位数字没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。138二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 2）铝合

51、金的牌号命名法）铝合金的牌号命名法 牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况。如果牌号第二位的字母是 A，则表示为原始合金； 如果是BY的其他字母（按国际规定用字母表的次序选用），则表示为原始合金的改型合金。139二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 2）铝合金的牌号命名法）铝合金的牌号命名法 改型合金与原始合金相比，化学成分的变化，仅限于下列任何一种或几种情况： 一个合金元素或一组组合元素形式的合金元素，极限含量算术平均值的变化量符合表2-7的规定。140二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法表表2-7 极限

52、含量平均值极限含量平均值 原始合金中的极限含量原始合金中的极限含量算术平均值范围算术平均值范围/%极限含量算术平均值极限含量算术平均值的变化量不大于的变化量不大于/%1.20.151.02.00.202.03.00.253.04.00.304.05.00.355.06.00.406.00.50注：改型合金中的组合元素极限含量的算术平均值，应与原始合金中相同组合元注：改型合金中的组合元素极限含量的算术平均值，应与原始合金中相同组合元素（构成该组合元素的各单个元素）的算术平均值之和相比较。素（构成该组合元素的各单个元素）的算术平均值之和相比较。 141二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌

53、号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 2）铝合金的牌号命名法）铝合金的牌号命名法 增加或删除了极限含量算术平均值不超过0.30%的一个合金元素；增加或删除了极限含量算术平均值不超过0.40%的一组组合元素形式的合金元素。142二、铝合金的牌号、状态和分类u 铝及铝合金的牌号表示方法铝及铝合金的牌号表示方法 2）铝合金的牌号命名法）铝合金的牌号命名法 为了同一目的，用一个合金元素代替了另一个合金元素。 改变了杂质的极限含量。 细化晶粒的元素含量有变化。143二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） 1 范围范围 标准规定了变形

54、铝及铝合金的状态代号。 标准适用于铝及铝合金加工产品。144二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） 2 基本原则基本原则 1) 基础状态代号用一个英文大写字母表示。 2) 细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。145二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） 3 基础状态代号基础状态代号 基础状态分为5种，详见表2-8。146二、铝合金的牌号、状态和分类表表2-8 基础状态代号基础状态代号 代号代号名名 称称 说说 明明 与与 应应

55、 用用F自由加工状态自由加工状态 适用于在成形过程中，对加工硬化和热处理条件无特殊要求的产适用于在成形过程中，对加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，对该状态产品的力学性能不作规定。品，对该状态产品的力学性能不作规定。O退火状态退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。H加工硬化状态加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。H代号后面必须代号后面必须跟有两位或跟有两位或3为阿拉伯数

56、字。为阿拉伯数字。W固溶热处理状态固溶热处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。T热处理状态热处理状态（不同于（不同于F、O、H） 适用于热处理后，经过适用于热处理后，经过(或不经过或不经过)加工硬化达到稳定状态的产品。加工硬化达到稳定状态的产品。 T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。147二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 164

57、75-1996） 4 细分状态代号细分状态代号 1）H的细分状态的细分状态 在字母H后面添加两位阿拉伯数字（称作 HXX 状态），或三位阿拉伯数字（称作HXXX状态）表示H的细分状态。148二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） HXX状态状态 a. H后面的第1位数字表示获得该状态的基本处理程序，如下所示： H1单纯加工硬化状态单纯加工硬化状态 适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态。149二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996）

58、H2加工硬化及不完全退火的状态加工硬化及不完全退火的状态 适用于加工硬化程度超过成品规定要求后，经不完全退火，使强度降低到规定指标的产品。对于室温下自然时效软化的合金，H2与对应的H3具有相同的最小极限抗拉强度值；对于其他合金，H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值，但伸长率比H1稍高。150二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） H3加工硬化及稳定化处理的状态加工硬化及稳定化处理的状态 适用于加工硬化后经低温热处理或由于加工过程中的受热作用致使其力学性能达到稳定的产品。H3状态仅适用于在室温下逐渐时效软化（除非经

59、稳定化处理）的合金。151二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） H4加工硬化及涂漆处理的状态加工硬化及涂漆处理的状态 适用于加工硬化后，经涂漆处理导致了不完全退火的产品。152二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） b. H后面的第后面的第2位数字表示产品的加工硬化程度位数字表示产品的加工硬化程度 数字8表示硬状态。通常采用O（退火）状态的最小抗拉强度与表2-9规定的强度差值之和，来规定HX8状态的最小抗拉强度值。153二、铝合金的牌号、状态和分

60、类表表2-9 HX8状态与状态与O状态的最小抗拉强度差值状态的最小抗拉强度差值O状态的最小抗拉强度状态的最小抗拉强度/MPaHX8状态与状态与O状态的最小抗拉强度差值状态的最小抗拉强度差值/MPa404560658085100105120125160165200205240245280285320325556575859095100105110115120154二、铝合金的牌号、状态和分类u 变形铝及铝合金状态代号（变形铝及铝合金状态代号（GB/T 16475-1996） b. H后面的第后面的第2位数字表示产品的加工硬化程度位数字表示产品的加工硬化程度 对于O（退火）和HX8状态之间的状态，