鋁合金非常經(jīng)典

第二章鋁及其合金第一節(jié)工業(yè)純鋁、合金化及鋁合金的分類(lèi)、牌號(hào)和狀態(tài)符號(hào)一、工業(yè)純鋁1、物性

熔點(diǎn)660.24℃；密度2.7×103kg/m3；彈性模量（E）72000MPa

面心立方晶格a=0.4049nm；原子直徑0.286nm

相對(duì)電導(dǎo)率62％IACS（InternationalAnnealedCopperStandard）

電阻率2.66×10-8Ωm(歐姆米)(99.9%Al)；

順磁性（磁化率215）；第一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

2、力性純鋁進(jìn)行60～80％冷變形，σb雖然能達(dá)到150～180MPa，但δ已降低到1～1.5%，變脆第二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

3、化學(xué)性能鋁的化學(xué)活潑性極高，標(biāo)準(zhǔn)電極電位（－1.67伏）。鋁在空氣中表面生成5～10nm厚的Al2O3保護(hù)膜，在大氣中耐蝕。在濃硝酸中有極高的穩(wěn)定性，與有機(jī)酸及食品幾乎不反應(yīng)。在硫酸、鹽酸、堿、鹽中不穩(wěn)定。第三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。4、特點(diǎn)

質(zhì)量輕優(yōu)秀的導(dǎo)電、傳熱和塑性變形性能在大氣中有良好的耐蝕性強(qiáng)度低不適于作結(jié)構(gòu)材料第四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。二、鋁的合金化合金化原理主要固溶強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化固溶強(qiáng)化：元素溶解度大，與Al原子直徑差大，例如Mg和Mn時(shí)效強(qiáng)化：所加元素或形成的中間相，高溫時(shí)在Al中有較大的溶解度，隨溫度降低溶解度急劇變小。

常加入的元素為Zn、Mg、Cu、Si、Li。第五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。各種元素在鋁中的極限溶解度第六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。鋁合金中常見(jiàn)元素的原子直徑（原子間最緊密距離）第七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。鋁合金常加入的元素為Zn、Mg、Cu、Si、Li。在合金中可能形成：

θ－CuAl2S－Al2CuMgη－MgZn2T－Al2Mg3Zn3β－Mg2Siδ－AlLiβ－Mg2Al3鋁中的主要雜質(zhì)：Fe、Si為了改善合金的塑性和抗蝕性，合金中常加入Mn、Cr、Zr、Ti、Cu等微量元素。第八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。三、分類(lèi)、牌號(hào)和狀態(tài)符號(hào)(1)我國(guó)鋁及其合金過(guò)去的分類(lèi)和牌號(hào)：采用漢語(yǔ)拼音加阿拉伯?dāng)?shù)字表示

純鋁：LG工業(yè)高純鋁；L工業(yè)純鋁

變形鋁合金分類(lèi)及牌號(hào):（L）（類(lèi)）（序號(hào)）（狀態(tài)）第九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。純鋁第十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。國(guó)產(chǎn)變形鋁合金分五大類(lèi)，常見(jiàn)只有四大類(lèi)第十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。(2)美國(guó)變形鋁合金牌號(hào)及狀態(tài)牌號(hào)：用四位阿拉伯?dāng)?shù)字表示第一位數(shù)表示合金系（即加入最多的那種元素）第二位數(shù)表示原始合金或改進(jìn)合金，0為原始合金，改進(jìn)合金依次為1、2、3等最后兩位數(shù)表示具體合金牌號(hào)，對(duì)于純鋁表示小數(shù)點(diǎn)后兩位鋁含量（1145－99.45％Al，1200－99.00％Al）第十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。目前我國(guó)變形鋁合金牌號(hào)表示方法基本與美國(guó)相同,不同之處在于第二位不用阿拉伯?dāng)?shù)字,而是用英文字母：例如：7A04、7B04第十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。狀態(tài)：F－加工態(tài)（熱軋、擠壓）,不控制應(yīng)變硬化量O－退火再結(jié)晶狀態(tài)，強(qiáng)度最低、塑性最高W－固溶處理正在自然時(shí)效過(guò)程（不穩(wěn)定）H－冷作硬化狀態(tài)T－熱處理狀態(tài)第十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。應(yīng)變硬化狀態(tài)：H1－應(yīng)變硬化。H2－應(yīng)變硬化加不完全退火。H3－應(yīng)變硬化穩(wěn)定處理。H112－加工過(guò)程的應(yīng)變硬化（不控制應(yīng)變量）。H321－加工過(guò)程的應(yīng)變硬化（控制應(yīng)變量）。H116－特殊應(yīng)變硬化。第十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。熱處理狀態(tài)：

在T后附有一位或多位數(shù)。對(duì)于T狀態(tài)，列出了在兩次操作之間或操作之后的室溫下可能發(fā)生自然時(shí)效時(shí)間。如果這段時(shí)間在冶金學(xué)上有重要意義的話，就應(yīng)對(duì)這段時(shí)間加以控制。數(shù)字1～10表示處理的具體程序。第十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。T1－從高溫成形過(guò)程冷卻和自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)T2－從高溫成形過(guò)程冷卻，然后冷加工和自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)T3－固溶處理、冷加工和自然時(shí)效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)T4－固溶處理，自然時(shí)效到基本穩(wěn)定的狀態(tài)T5－從高溫成形過(guò)程冷卻，然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)T6－固溶處理，人工時(shí)效到強(qiáng)度最高的狀態(tài)T7－固溶處理，人工時(shí)效到過(guò)時(shí)效狀態(tài)（穩(wěn)定化處理的狀態(tài)）T8－固溶處理后冷加工，然后進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)T9－固溶處理、人工時(shí)效、然后冷加工的狀態(tài)T10－從高溫成形工序冷卻，然后冷加工并進(jìn)行人工時(shí)效的狀態(tài)TX51－通過(guò)拉伸消除應(yīng)力的狀態(tài)TX52－通過(guò)壓縮消除應(yīng)力的狀態(tài)TX54－通過(guò)拉伸和壓縮相結(jié)合的方法消除應(yīng)力的狀態(tài)第十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第二節(jié)變形鋁合金簡(jiǎn)單地說(shuō)：硬鋁綜合機(jī)械性能好（不耐蝕）超硬鋁室溫強(qiáng)度最高鍛鋁熱塑性好防銹鋁耐蝕性好，易成形，焊接性好（強(qiáng)度低）第十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第二十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。一、硬鋁

1、一般特點(diǎn)較好的綜合機(jī)械性能σb＝420～60MPa，σ0.2＝280～300MPa，δ＝15～17％。耐蝕性低有晶間腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)力腐蝕（SCC）傾向小。

焊接性不好主要用于以鉚釘、螺栓、點(diǎn)焊為連接手段的結(jié)構(gòu)中?？蔁崽幚韽?qiáng)化第二十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。AlZnMg合金相圖第二十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。2、硬鋁的組織第二十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。在AlCuMg三元系合金相圖鋁角附近，按Mg含量增加，依次可能出現(xiàn)以下四個(gè)相：

θ：CuAl2

正方晶格S：Al2CuMg斜方晶格T：Mg32（CuAl）49立方晶格(也稱(chēng)CuMg4Al6)β：Mg2Al3面心立方第二十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

隨Mg含量增加，θ相減少，S相增加Cu/Mg≥8,主要是θ相Cu/Mg＝8～4，主要是θ＋S相Cu/Mg＝4～1.5，主要是S相，S相中Cu/Mg＝2.61θ相析出序列的GP區(qū)和θ′是圓片狀S相析出序列的GP區(qū)和S′是針狀強(qiáng)化效果：S→θ→T→β耐熱性：隨溫度升高，S相比θ軟化的慢，S相高溫強(qiáng)化效果好。第二十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第二十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

3、硬鋁的合金化成分范圍：Cu：2.5～6.0％，硬鋁的主要成分Mg：0.4～2.8％，主要作用生成S相Mn：0.4～1.0％，消除Fe對(duì)抗蝕性的有害影響，抑制再結(jié)晶產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，超過(guò)1％產(chǎn)生（MnFe）Al結(jié)晶相有時(shí)加：Ti細(xì)化鑄態(tài)晶粒Be提高氧化膜的致密性，防止Mg的燒損。第二十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。典型合金的化學(xué)成分：

LY12（相當(dāng)2024）Al－4.3Cu－1.5Mg－0.6MnLY11（相當(dāng)2017）Al－4.3Cu－0.6Mg－0.6MnLY2Al－2.9Cu－2.2Mg－0.6Mn第二十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

4、硬鋁的熱處理

除生產(chǎn)工序中的熱處理外，硬鋁的主要熱處理是淬火時(shí)效淬火：原則是在防止過(guò)燒、晶粒粗化、包鋁層污染的前提下，盡可能采用較高的加熱溫度，以使強(qiáng)化相充分固溶，但硬鋁的固溶溫度范圍窄，非常容易過(guò)燒。第二十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。時(shí)效：除耐熱硬鋁LY2合金進(jìn)行人工時(shí)效，大多數(shù)硬鋁都是在自然時(shí)效狀態(tài)下應(yīng)用。硬鋁自然時(shí)效狀態(tài)下的抗蝕性（晶間腐蝕）優(yōu)于人工時(shí)效狀態(tài)。第三十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。硬鋁合金易產(chǎn)生晶間腐蝕的原因：含Cu的固溶體和Cu2Al相的電極電位都較高，當(dāng)Cu2Al在晶界沉淀時(shí)，晶界附近出現(xiàn)含Cu較低的貧化帶，該貧化帶電極電位較低，在腐蝕介質(zhì)中成為陽(yáng)極，而含Cu較高的晶粒內(nèi)部和析出相（Cu2Al）則為陰極。另外，晶界兩側(cè)的Cu貧化帶很窄（面積小），陽(yáng)極電流密度高，故遭到強(qiáng)烈腐蝕（即沿晶界腐蝕）。為了改善硬鋁的抗蝕性，除合金化、熱處理及其它措施（陽(yáng)極化、涂漆）外，在板材表面包覆一層純度大于99.5％的純鋁。純鋁的電極電位低于基體，可起陽(yáng)極保護(hù)作用。包鋁層厚度一般占板材厚度的4％，厚板可減至2％。第三十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。典型合金的熱處理

LY12：495℃WQ→自然時(shí)效6天（σb＝450MPa）或→室溫停3天→190℃×10h（σb＝500MPa）不同合金自然時(shí)效硬化的能力和速度不同。第三十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

5、硬鋁的性能和用途按強(qiáng)度和用途分為：鉚釘、中強(qiáng)、高強(qiáng)和耐熱硬鋁四大類(lèi)

鉚釘硬鋁：LY1、LY4、LY9、LY10，以線材供應(yīng)。LY1（剪切強(qiáng)度196MPa）和LY10（剪切強(qiáng)度265MPa）自然時(shí)效狀態(tài)工藝塑性良好，鉚接時(shí)間不受限制。LY4（剪切強(qiáng)度286MPa）和LY9屬于高強(qiáng)鉚釘硬鋁，在淬火后規(guī)定時(shí)間內(nèi)鉚接，LY4在2～6h內(nèi)鉚接，LY9在20min內(nèi)鉚接。

中強(qiáng)硬鋁：LY11：塑性好，以板、棒、型材應(yīng)用于各種工業(yè)，在航空工業(yè)中主要用于模鍛螺旋槳葉。高強(qiáng)硬鋁：LY12：強(qiáng)度最高，應(yīng)用最廣，用于制造主要受力件。板材：飛機(jī)蒙皮、壁板。型材：飛機(jī)隔框、翼肋、長(zhǎng)桁

耐熱硬鋁：LY2：較好的高溫性能，用于制造在較高溫度（150～250℃）下工作的構(gòu)件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓氣機(jī)葉片。第三十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

二、超硬鋁（Al-Zn-Mg-Cu系合金）

超硬鋁是在Al-Zn-Mg合金基礎(chǔ)上加Cu發(fā)展起來(lái)的，它的強(qiáng)度超過(guò)硬鋁，可達(dá)600～700MPa，所以稱(chēng)超硬鋁。第二次世界大戰(zhàn)后，才開(kāi)始大批生產(chǎn)和應(yīng)用。調(diào)質(zhì)的45鋼：σb＝780～850MPaσ0.2＝450～550MPa第三十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。1、Al-Zn-Mg系中強(qiáng)可焊鋁合金

特點(diǎn)：高的時(shí)效硬化能力；中等強(qiáng)度（σb＝300～450MPa）；優(yōu)良的可焊性；好的熱變形性和抗應(yīng)力腐蝕性能；寬的固溶處理溫度范圍；低的淬火敏感性。第三十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第三十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第三十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第三十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第三十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

相組成：工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用的Al-Zn-Mg合金成分范圍處于：

α＋T和α＋T＋η相區(qū)當(dāng)Zn含量不變時(shí)，隨Mg含量增加合金中逐漸出現(xiàn)→η→T相。T相：Al2Mg3Zn3，立方晶格，a＝1.429～1.471nm。η相：MgZn2，六方晶格，a＝0.521nm，c＝0.86nm。Zn/Mg＝1～4，主要是T相。Zn/Mg>4，出現(xiàn)η相。Zn/Mg＝6～7，完全有η相組成。第四十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

時(shí)效序列：

無(wú)論合金是落在α＋T還是α＋η相區(qū)，實(shí)際上時(shí)效析出序列均如下：

球形GP區(qū)－η`－η－Tη`是部分共格的過(guò)渡相，六方晶格，a＝0.496nm，c＝0.868nm。110℃以下主要是GP區(qū)110～140℃主要是η`160～200℃主要是η270℃以上可出現(xiàn)T相第四十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

合金化：

Zn＋Mg的總量約4.5～7.6％（wt），Zn/Mg一般在2～3.8，（MgZn2中Zn/Mg＝5.38）通常加入的微量元素：Mn0.2～0.45％，顯著提高SCR，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。Cr≤0.3％，顯著提高SCR，增加淬火敏感性，產(chǎn)生剝落腐蝕。Zr0.15～0.3％細(xì)化晶粒，提高可焊性。Ti≤0.2％，細(xì)化晶粒，提高可焊性。Cu≤0.25％，顯著提高SCR，降低可焊性。該合金不采用自然時(shí)效制度，其原因有二：①Al-Zn-Mg系合金GP區(qū)長(zhǎng)大速度緩慢，自然時(shí)效過(guò)程需數(shù)月才能達(dá)到穩(wěn)定階段。②與人工時(shí)效比較，自然時(shí)效的抗應(yīng)力腐蝕能力差。第四十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。2、Al-Zn-Mg-Cu系超硬鋁

四十年代初，人們發(fā)現(xiàn)在Al-Zn-Mg系合金中加入<2％Cu能改善合金的塑性和抗蝕能力，再加入少量的Cr等微量元素可強(qiáng)烈提高抗應(yīng)力腐蝕性能，從此發(fā)展了Al-Zn-Mg-Cu合金，即超硬鋁。第四十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第四十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。超硬鋁的相組成：在Al-Zn-Mg系合金中加入Cu，主要強(qiáng)化仍然是η析出序列，但還可能出現(xiàn)S相（Al2CuMg）析出序列，當(dāng)Cu含量大于2％時(shí)，還可能出現(xiàn)θ（CuAl2）析出序列。通常認(rèn)為在125～150℃時(shí)效：Al-Zn-Mg-Cu系合金是在Al-Zn-Mg合金時(shí)效序列（GP－η`－η－T）的基礎(chǔ)上，又出現(xiàn)了Al-Cu-Mg合金的沉淀過(guò)程（GPB－S″－S′－S）第四十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

合金化：Zn和Mg主要強(qiáng)化元素Cu也起強(qiáng)化作用，但主要還是提高SCR，極限溶解度2％Zn＋Mg＋Cu一般在9.75～13.5％Mn、Cr、Zr、Ti的含量和作用與Al-Zn-Mg合金相似Fe和Si為雜質(zhì)第四十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。典型合金LC4

（Fe和Si分別小于0.5）

超硬鋁的熱處理：人工狀態(tài)下使用。LC4合金：470℃WQ

單級(jí)時(shí)效（T6）：120℃×24h,強(qiáng)度高（σb≈550MPa）、SCC敏感

雙級(jí)時(shí)效（T74）：120℃×3h＋160℃×3h，稍過(guò)時(shí)效，強(qiáng)度降低10％，SCC不敏感

第四十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。外的幾國(guó)種典型合金

發(fā)展方向：

提高Zn和Cu、降低Fe和Si、以Zr代替Mn和Cr

第四十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。超硬鋁的特點(diǎn)和應(yīng)用：

特點(diǎn)：強(qiáng)度最高；抗蝕性低（有SCC傾向）；焊接性不好；缺口敏感性強(qiáng)；耐熱性比硬鋁差。應(yīng)用：可生產(chǎn)板材、型材及模鍛件應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。第四十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。三、鍛鋁Al-Mg-Si及Al-Mg-Si-Cu系）1、Al-Mg-Si合金

特點(diǎn)：

突出的特點(diǎn)是有優(yōu)良的熱塑性，適于生產(chǎn)鍛件。另外：

中等強(qiáng)度，良好的耐蝕性和可焊性（沒(méi)有SCC）易進(jìn)行陽(yáng)極氧化著色或上琺瑯（Cu對(duì)陽(yáng)極氧化不利）

第一個(gè)工業(yè)Al-Mg-Si合金是美國(guó)1923年的專(zhuān)利（51S合金，0.6％Mg，1％Si）

6063合金：0.68Mg，0.4Si，Cu、Cr、Mn、Ti均<0.1％第五十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-Mg-Si合金的組織強(qiáng)化相是Mg2Si（β相）Al-Mg-Si合金的組織可用Al—Mg2Si偽二元相圖來(lái)研究在共晶溫度，Mg2Si在Al中的極限溶解度為1.85％第五十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第五十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第五十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。時(shí)效序列：針狀GP區(qū)—有序針狀GP區(qū)—β′（六方）—β（六方）Al-Mg-Si合金（Mg2Si>1.2％）的Tc溫度很高（190℃），在150～160℃時(shí)效組織是由針狀GP區(qū)或棒狀β′相組成，很少出現(xiàn)PFZ，也不在位錯(cuò)形核或沉淀。第五十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-Mg-Si合金的成分：

Mg2Si中Mg／Si＝1.73，通常Mg＋Si<2％合金隨Mg2Si相對(duì)量增大，強(qiáng)度升高。Mg過(guò)剩會(huì)降低Mg2Si在α固溶體中的溶解度Si過(guò)剩無(wú)此作用，一般保持Si含量高于Mg應(yīng)考慮Si容易與Mn和Fe形成雜質(zhì)相（FeMnSi）Al6，消耗Si。因此，Si含量應(yīng)適當(dāng)提高。Al-Mg-Si合金有明顯的時(shí)效停放效應(yīng)，添加Cu可減輕該效應(yīng)。（Mg2Si含量小于1％時(shí)無(wú)停放效應(yīng)），添加Cu使Al-Mg-Si合金的室溫強(qiáng)度和耐熱性明顯增加，但塑性和耐蝕性下降。Mn提高Al-Mg-Si合金強(qiáng)度、韌性、耐蝕性，Cr有相同作用。Ti可消除鑄錠中的柱狀晶，并細(xì)化晶粒，改善工藝塑性。第五十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-Mg-Si合金的熱處理：

鍛鋁可進(jìn)行自然時(shí)效或人工時(shí)效，但自然時(shí)效速率慢（需10天以上），而且強(qiáng)化效果比人工時(shí)效差（約差30～50％）。鍛鋁一般在人工時(shí)效狀態(tài)下使用520～530℃WQ150～170℃×10～12h第五十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。應(yīng)用：特點(diǎn)：中等強(qiáng)度，σb≈300MPaMg2Si＝0.8～1.2％，σb<300MPa如6063擠壓后噴水淬火，不必固溶處理，σb＝250MPa建筑型材、裝潢用材、家具、升降梯、汽車(chē)構(gòu)件。

Mg2Si≥1.4％，σb>300MPa如6061擠壓后重新固溶處理水淬（T6），σb＝316MPa飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、直升飛機(jī)螺旋槳葉、形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件。第五十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。2、Al-Mg-Si-Cu合金Al-Mg-Si-Cu系合金是在Al-Mg-Si系基礎(chǔ)上發(fā)展出來(lái)的。

第一個(gè)工業(yè)Al-Mg-Si合金是美國(guó)1923年的專(zhuān)利（51S合金，0.6％Mg，1％Si），6063：0.68Mg，0.4Si，Cu、Cr、Mn、Ti均<0.1％。

突出的特點(diǎn)是有優(yōu)良的熱塑性，適于生產(chǎn)鍛件。另外，中等強(qiáng)度，良好的耐蝕性和可焊性（沒(méi)有SCC）易進(jìn)行陽(yáng)極氧化著色或上琺瑯（Cu對(duì)陽(yáng)極氧化不利）我國(guó)的Al-Mg-Si-Cu合金都是Si過(guò)剩型合金。一般特點(diǎn)：與Al-Mg-Si合金相同，加Cu后著色困難，

原因是在陽(yáng)極氧化時(shí)有Cu從樣品表面沉淀。

Cu↗，σb↗，δ↘，抗蝕↘第五十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-Mg-Si-Cu合金的組織主要強(qiáng)化相為Mg2Si（β）序列還可出現(xiàn)Cu4Mg5Si4AlX（W）序列當(dāng)Cu含量非常高時(shí)才能出現(xiàn)S和θ序列第五十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。合金化：Al-Mg-Si合金加Cu后出現(xiàn)含Cu相，它參與時(shí)效強(qiáng)化，故鍛鋁的強(qiáng)度隨Cu含量提高而增加。Cu的作用：提高強(qiáng)度和耐熱性，降低塑性和抗蝕性，降低自然時(shí)效速度，抑制停放效應(yīng)。第六十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。熱處理：

熱處理特點(diǎn)與Al-Mg-Si合金相同，但隨Cu含量升高淬火溫度降低，540→500℃第六十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。應(yīng)用：LD2工藝塑性好，σb＝330MPa抗蝕性接近LF21，用于直升機(jī)旋翼、形狀復(fù)雜的鍛件。LD10強(qiáng)度高（接近硬鋁）共晶組織多，鑄錠熱裂傾向小，有好的熱塑性。生產(chǎn)承受重載荷的鍛件和模鍛件。

第六十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。幾種典型的Al-Mg-Si-Cu合金第六十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第六十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。3、耐熱鍛鋁（Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金）

在Al-Cu-Mg基礎(chǔ)上加1％Fe和1％Ni，形成Al9FeNi相（為穩(wěn)定化合物彌散質(zhì)點(diǎn)），起彌散強(qiáng)化作用。LD7（2618）：2.2Cu、1.6Mg、

1.25Ni、1.25Fe、0.05Ti使用溫度范圍150～225℃內(nèi)燃機(jī)活塞，壓氣機(jī)鼓風(fēng)機(jī)的渦輪葉片，高溫工作的鍛件。第六十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。四、防銹鋁包括ALMn系和AlMg系合金共同特點(diǎn)：強(qiáng)度比純鋁高，優(yōu)秀的抗蝕性和可焊性，不能熱處理強(qiáng)化。第六十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

1、Al-Mn系合金第六十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。LF21（3003），1.0～1.6％Mn，Mn再高出現(xiàn)MnAl6，對(duì)軋制不利。由于MnAl6的電極電位與純鋁相近，因此有少量MnAl6合金仍有好的抗蝕性。退火態(tài)σb＝130MPa，σ0.2＝50MPa，δ＝23％抗蝕性好與純鋁相似，塑性好，易于沖壓成形。這類(lèi)合金退火時(shí)易產(chǎn)生不均勻的粗大晶粒組織，原因是Mn在鑄造時(shí)產(chǎn)生晶內(nèi)偏析，低Mn處再結(jié)晶溫度低，晶粒易長(zhǎng)大，造成退火材晶粒尺寸不均勻。加少量Fe有好的作用。但一般要求Fe+Mn≤1.8％。第六十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。應(yīng)用：退火、半硬、硬狀態(tài)應(yīng)用以管、板、型材應(yīng)用于焊接用品、炊事用品，航空上廣泛用于要求沖壓、受力不大的零件。Al-Mn合金中加1％Mg損害表面質(zhì)量，但有固溶強(qiáng)化作用，可提高強(qiáng)度10％（如3004）

3004合金：1.2Mn，1.0Mg，生產(chǎn)飲料罐。第六十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。

2、Al-Mg系合金特點(diǎn)：密度比純鋁輕，強(qiáng)度比純鋁和Al-Mn高。退火態(tài)：LF3σb＝196MPaLF5σb＝274MPa在大氣和海水中抗蝕性比純鋁好在酸性和堿性介質(zhì)中抗蝕性比LF21差好的塑性、可焊性和拋光性能第七十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第七十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Mg在Al中的溶解度極限17.4％（450℃），Al-Mg系合金中的β相（Mg2Al3）也有沉淀過(guò)程：

α′－GP區(qū)－β′－β（Mg2Al3）但由于Mg原子尺寸大，GP區(qū)周?chē)忻芗目瘴辉疲珿P區(qū)與母相不發(fā)生共格應(yīng)變，無(wú)明顯時(shí)效硬化效應(yīng)。含Mg高時(shí)，β相有強(qiáng)烈沿晶界沉淀現(xiàn)象，造成剝落腐蝕（exfoliationcorrosing）第七十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。通常使用的Al-Mg合金含Mg≤5％，該類(lèi)合金冷作后如不進(jìn)行120～150℃穩(wěn)定化處理，在室溫可發(fā)生時(shí)效軟化。LF2（2.4Mg）：內(nèi)燃機(jī)、柴油機(jī)的油管，焊接油箱，艦船上部。LF3（3.5Mg）：用于焊接結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于5154。當(dāng)Mg>5％時(shí)，β相沿晶沉淀形成連續(xù)網(wǎng)（尤其Mg>8％），合金變脆，產(chǎn)生SCC和剝落腐蝕。采用形變熱處理解決第七十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。高M(jìn)g合金的缺點(diǎn)：由MgO組成的氧化膜不致密，不起保護(hù)作用，抗蝕性低、易SCC和剝落腐蝕，產(chǎn)生鈉脆（不能用鈉鹽作熔煉劑）。第七十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。幾種常用變形鋁合金的主加成分第七十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。五、Al-Li合金目前的Al-Li合金是指添加2～3％Li的各種鋁合金，除理論研究外，都是三元或三元以上的鋁合金。優(yōu)點(diǎn)：密度?。考?wt％Li合金密度降低3％）彈性模量高，剛度大（每加1wt％Li合金彈性模量增加6％）淬火時(shí)效析出大量δ′（Al3Li）使合金大大強(qiáng)化。缺點(diǎn)：材料生產(chǎn)困難，（Li與一般材料都反應(yīng)，價(jià)格是一般鋁合金的2～3倍），斷裂韌性低，廢料回收難于管理。第七十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。淬火時(shí)效析出大量δ′（Al3Li）

使合金大大強(qiáng)化高強(qiáng)相當(dāng)于2000系和7000系高的抗疲勞性比其它鋁合金高高的耐熱性比鋁銅合金好抗蝕性比7000系好較好的超塑性第七十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-Li合金二元相圖

虛線代表亞穩(wěn)δˊ溶解度曲線第七十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。δˊ，立方結(jié)構(gòu)，LI2有序結(jié)構(gòu)（Cu3Au型）

點(diǎn)陣常數(shù)a=0.4047nm

第七十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。含～2.5wt％Li的Al-Li-Cu-Mg合金在190℃時(shí)效

對(duì)應(yīng)不同的Cu、Mg含量時(shí)合金得到的沉淀產(chǎn)物第八十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。幾種典型的Al-Li合金第八十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第三節(jié)鑄造鋁合金特點(diǎn)：比重小，比強(qiáng)度高。有良好的抗蝕性和鑄造工藝性(可進(jìn)行各種成型鑄造)熔點(diǎn)低、熔煉工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單。第八十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。一、分類(lèi)和牌號(hào)按GB1173－74鑄鋁分四大類(lèi)。Al－Si（ZL1XX）Al-Cu（ZL2XX）Al-Mg（ZL3XX）Al-Zn（ZL4XX）第八十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。美國(guó)鑄造鋁合金的分類(lèi)和牌號(hào)用四位數(shù)字表示，但第三位數(shù)字后有小數(shù)點(diǎn)，

第一位數(shù)表示合金系，

第二和第三位數(shù)表示牌號(hào)，

小數(shù)點(diǎn)后0表示鑄件，1表示鑄錠，當(dāng)對(duì)原始合金或雜質(zhì)中限修改時(shí)，在數(shù)字前按字母順序加A、B、C、D等（但不包括I、O、Q和X），X表示實(shí)驗(yàn)合金。第八十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。1xx.x－純度99.00％的純鋁2xx.x－以加Cu為主3xx.x－以加Si為主，還加Cu和／或Mg4xx.x－Si5xx.x－Mg7xx.x－Zn8xx.x－Sn9xx.x－其他6xx.x－未使用系列第八十五頁(yè)，共一百零四頁(yè)。例如:

第八十六頁(yè)，共一百零四頁(yè)。二、Al-Si系鑄造鋁合金俗稱(chēng)“硅鋁明”，應(yīng)用最廣的一類(lèi)鑄造鋁合金。特點(diǎn)：最好的鑄造性能。（線收縮小，流動(dòng)性好，熱裂傾向?。┲械葟?qiáng)度、較好的抗蝕性

Al－Si系合金的共晶點(diǎn)靠近Al端。共晶成分Al－11.7％Si（577℃）第八十七頁(yè)，共一百零四頁(yè)。第八十八頁(yè)，共一百零四頁(yè)。ZL102（共晶合金）Si易呈粗大的針狀形態(tài)分布，強(qiáng)度低（160Mpa）機(jī)械性能差，熱處理強(qiáng)化效果不大，一般只進(jìn)行退火，退火制度（300℃3h，空冷或隨爐冷）共晶組織：隨過(guò)冷度增大，組織變細(xì)，強(qiáng)度高，機(jī)械性能變好。ZL102：用鐵模生產(chǎn)薄壁件，可得滿(mǎn)意的機(jī)械性能。如果用砂?；蚝癖诩?，組織粗大，機(jī)械性能不好。第八十九頁(yè)，共一百零四頁(yè)。為了提高Al-Si合金的機(jī)械性能，

可采用如下手段：變質(zhì)處理： 目的：細(xì)化Si相，改變Si相形態(tài)變質(zhì)劑：NaSb（銻）RE（Sr鍶）(效果越來(lái)越好)Sr對(duì)改善共晶Si的形態(tài)最有效。第九十頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Al-12Si合金變質(zhì)處理前400第九十一頁(yè)，共一百零四頁(yè)。Na變質(zhì)處理后，400

強(qiáng)度提高30％第九十二頁(yè)，共一百零四頁(yè)。時(shí)效強(qiáng)化：加入合金元素：Cu、Mg除起變質(zhì)作用外，還能時(shí)效強(qiáng)化。加入形成（CuAl2），S（Al2CuMg），（Mg2Si）的元素。在Al-Si中加Mg形成，同時(shí)加入Mg和Cu形成和S第九十三頁(yè)，共一百零四頁(yè)。固溶強(qiáng)化：加入合金元素例如：加少量Mn，除起固溶處理強(qiáng)化作用外，還能使粗針狀的（Fe2Si2Al9）轉(zhuǎn)化為骨骼狀的（AlMnFeSi），減輕雜質(zhì)對(duì)合金的有害影響。第九十四頁(yè)，共一百零四頁(yè)。退火態(tài)使用：ZL102Al-Si200℃以下使用人工時(shí)效：

ZL101Al-7Si-0.3Mg，200℃以下使用

ZL104Al-9.25Si-0.22Mg－0.35Mn200℃以下使用

ZL105Al-5Si-0.45Mg-1.25Cu250℃以下使用

ZL103在ZL105的基礎(chǔ)上提高Cu，增添Mn

ZL108—（活塞合金）相當(dāng)于在102基礎(chǔ)上加入1.5Cu0.7Mg0.6Mn（ZL108需作變質(zhì)處理），550℃6h淬火，205℃8h時(shí)效

ZL10912Si1.0Cu1.2Mg1.0Ni相當(dāng)于