铝及铝合金基础知识简介

铝合⾦基础知识⼯业⽣产⽤量仅次于钢铁，居有⾊⾦属⾸位。

特点：质轻，⽐强度和⽐刚度⾼，导电导热性好，耐腐蚀。

应⽤：宇航、航空等⼯业的主要原材料，建筑、运输、电⼒等各个领域。

1.纯铝纯铝的特性:纯铝呈银⽩⾊，密度2.7g·cm-3，熔点660℃，⾯⼼⽴⽅，⽆同素异构转变；●导电、导热性能好；●化学性质活泼，⼤⽓中⽣成致密氧化膜，防⽌继续氧化，⼤⽓中耐蚀性好；●碱、盐和⼤多数酸性溶液(如硫酸、盐酸等)中，易被腐蚀。

●易于加⼯制成各种制品。

●铝中常含许多杂质（主要是铁、硅，还有铜、锌、镁、锰、镍和钛等），随杂质含量↑，纯铝强度↑，导电性、耐蚀性和塑性↓纯铝的牌号及⽤途:牌号: “铝” 拼⾳第1字母“L”加⼀顺序号⾼纯Al：LG5－1，LG5纯度最⾼⼯业纯Al：L1－6， L6纯度最低纯铝不能热处理强化，唯⼀⼿段是冷加⼯硬化，强度低。

⽤途: 主要⽤作导电、导热材料，制备铝合⾦和⽤于化学⼯业。

2. 铝的合⾦化纯铝强度、硬度都很低，难以⽤作⼯程结构材料。

铝中适量加⼊某些合⾦元素，再经冷变形或热处理，可⼤幅度↑其⼒学性能（主要是强度、硬度）。

固态铝⽆同素异构转变，不能像钢⼀样借助于热处理相变强化。

合⾦元素的强化作⽤主要为固溶强化、沉淀强化、过剩相强化和细化组织强化。

固溶强化：合⾦元素加⼊纯Al中，形成铝基固溶体，使晶格发⽣畸变，↑位错运动阻⼒，↑强度。

合⾦元素的固溶强化能⼒与其本⾝性质及固溶度有关，总体讲固溶强化效果不⾼，因此铝的强化不能只依靠固溶强化。

⽤途: 主要⽤作导电、导热材料，制备铝合⾦和⽤于化学⼯业。

沉淀强化 : 主要强化⼿段，基体中造成较强烈应变场，↑位错运动阻⼒。

通过热处理（固溶时效）析出沉淀相实现强化，也称时效强化。

条件：①合⾦元素在铝中有较⾼的极限溶解度和明显的温度关系；②沉淀过程中形成性能好、均匀、弥散的共格或半共格过渡强化相。

Cu、Mg、Zn、Si、Li等主加元素在铝中均有较⾼溶解度，并随温度↓⽽急剧↓，但除铜外，与铝形成的沉淀相或因共格界⾯错配度低使应变场较弱，或因预沉淀阶段短，很快与基体丧失共格关系⽽形成⾮共格平衡相，难以充分满⾜上述沉淀强化条件。

铝合金焊接基础知识一、铝及铝合金焊接的特点及焊接性1、常见铝及铝合金的分类铝为银白色轻金属，纯铝的熔点为660℃，密度2.7g/cm3。

工业用铝合金的熔点约为560℃。

按照GB/T3190-1996或GB/T16474-1996的规定，纯铝和铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号；未命名为国际四位数字体系牌号的纯铝及其合金采用四位字符牌号。

城轨事业部目前常用的铝材主要有以下三种：①5083-H111，5表示为Al-Mg系，H111加工硬化状态：最终退火后又进行了适量加工硬化。

主要用于折弯件用的板材。

②6005A-T6，6表示为Al-Mg-Si系，T6热处理状态：固溶处理后再人工时效的稳定状态。

除牵引梁型材为6082之外，其余所有的型材均为6005A③6082-T6，绝大部分板材。

二、铝合金焊接基础知识1、定义：ISO857-1中对熔化极气体保护焊定义如下：使用丝状电极的MIG/MAG焊接原理图金属电弧焊，在过程中外部气源提供的气体形成的屏障将电弧和熔池与空气隔离。

根据使用的保护气体类型，进一步划分为：当使用惰性气体时为熔化极惰性气体保护电弧焊（MIG）。

当使用活性气体时为活性气体保护电弧焊（MAG）。

1-母材2-电弧3-焊缝4-套筒5-保护气体6-导电嘴7-焊丝8-送丝轮原理：通过送丝马达由丝盘提供的焊丝，仅在离开焊枪前通过简短地接触导电嘴加载电流，以便电弧能在焊丝的端部和工件之间燃烧。

保护气体由保护气喷嘴流出覆盖焊丝。

这样保护了焊接金属，防止空气中的氧、氢、氮等的渗透。

保护气体除了保护熔池之外还有其他作用，比如它确定了电弧气氛的成分，从而也影响了电弧的导电性和由此决定的焊接特性。

此外它还对吸收和烧损过程以及形成的焊缝的化学成分有影响，即它由焊接冶金学方面的作用。

2 电流类型MIG焊接通常使用直流电源焊接，电极（焊丝）连接到电源的正极，工件连接到电源的负极。

3 焊接材料铝和铝合金焊接用焊材一般为实芯焊丝，焊材标准为EN ISO 18273。

图铝的电阻率虽然铝是一种非常活泼的常用金属，它在一般的氧化环境中却是很稳定的。

这水和其他氧化剂的新鲜铝表面上生成一薄层连续的氧化铝膜，具有很大的稳定性。

此层氧化铝的分子体积大约是氧化反应中所消耗的铝的体积倍。

所以此层氧化膜是处于压应力之下，一旦局部受到损伤，此层表面膜的厚度达到极限值，它与温度有关。

在室温下，。

在室温以及相对湿度时，所生成的氧化铝膜大约是在干燥氧气中的两倍。

在潮湿的环境中，通常生成两层氧化铝膜；紧贴在金属表面上的连续膜，气界面上转化为氢氧化合膜。

在较高的温度下以及在铝合金的表面上，生成结构上更加复杂的氧化膜。

可用阳极氧化的方法在铝材或铝器皿表面上涂覆色彩鲜艳的氧化膜，）为，电化学当量与酸碱溶液的反应以上的大片铝，可以抵御大多数酸类的腐蚀，图铝镁二元相图铝端（）从增高至，合金的强度得到提高，二元相图（图），在共晶温度室温下溶解度约。

金属间化合物可阻止晶粒长大。

锰固溶于铝中可提高合金再结晶温度，（）在，有较高的强度和良好的塑性。

图铝锰二元相图铝端二元合金中，不形成金属间化合物。

锌在铝中有很大的溶解度，。

固溶的锌起固溶强化作用。

在铝合金中（）可达可获得较大的固溶强化效果，能显著提高合金的强度。

图铝锌二元相图铝合金中的沉淀强化相铝合金中的沉淀强化相应满足以下的基本条件：沉淀强化相是硬度高的质点；沉淀相在铝基固溶体中高温下有较大的溶解度，随温度降低，能析出较大体积分数的沉淀相；沉淀相具有一系列介稳相，并且是弥散分布，在周围基体中产生较大的共格应变区。

图铝铜二元相图铝端在铝铜过饱和固溶体脱溶分解的过程中，产生一系列介稳相。

在自然时效过程首先在基体中产生铜原子的富集区（区），其点阵类型未变，图状态图中区及介稳相和溶解度线在时效时铝铜合金的硬度与时间关系）铝铜镁合金中，当（）（）时，出现相（全部为相。

铝铜镁合金在固溶处理后时效时，）面上偏聚，形成区。

继续时效，由无序结构转变为有序］方向长大成为棒状，并与基体保持完全共格。

铝合金基础知识总结（1）铝 Aluminum属于周期系第Ⅲ族主族的一种金属元素。

化学符号Al，原子序数13，具有面心立方晶格。

是一种银白色的轻金属。

有延展性，密度2.6989t/m3，熔点661℃。

导电、导热性好，纯铝可用作超高压电缆。

化学性质活泼，溶于酸或碱而放出氢气。

在空气中表面形成致密的氧化膜，因而起了保护作用。

日用器皿多用铝制成。

铝合金质轻而坚韧，大量用作飞机、汽车、火箭的结构材料和建筑装璜材料。

铝在自然界以复杂的硅酸盐形态存在，在地壳中含量甚丰(8.8%) ，由铝的氧化物与冰晶石(Na3AlF6) 共熔电解制得。

（2）铝加工 Aluminum fabrication用塑性加工方法将铝坯锭加工成各种铝材的生产过程。

主要方法有轧制、挤压、拉伸和锻造等。

产品广泛用于航空、建筑、运输、电气、包装和日用品等工业部门，产量仅次于钢铁。

我国生产的铝材有七个合金系列，有板、带、箔、管、棒、型、线材和锻件等八类产品。

铝加工应保证产品达到稳定一致的尺寸精度、力学性能和良好的表面质量以及内部组织，这些质量要求主要依靠生产工艺和设备保证。

（3）铝合金 Aluminum以铝为基的合金的总称。

加入的主要合金元素为铜、硅、镁、锌、锰，其次为镍、铁、钛、铬、锂等。

品种很多，大都可以通过淬火、时效强化。

铝合金的密度低，单位重量铝合金的强度接近或超过优质钢，加之具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，在工业上用途很广。

一般分为两类：(1) 铸造铝合金。

在铸造状态使用，熔化温度低，铸造性能优良，常用来铸造形状较复杂的航空发动机零件等; (2) 变形(压延)铝合金。

能承受压力加工，力学性能高于铸造铝合金，广泛用作航空器材和日常生活器皿、建筑装璜材料等。

（4）铝矿石 Aluminum ore铝在地壳中含量甚多，在自然界中以化合态存在。

含铝的矿物有250余种，其中具有经济意义的有铝土矿、霞石、明矾石和高岭土。

铝土矿是工业上利用最广的铝矿石，其基本成分是含水氧化铝。

简明铝合金手册铝合金是一种重要的金属材料，具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点，在汽车、航空航天、建筑等领域广泛应用。

本手册将简明介绍铝合金的基础知识、分类、特性及其在各个领域的应用。

一、铝合金概述铝合金是以铝为主要成分，添加其他金属元素而形成的合金。

铝合金主要由铝、铜、锌、锰等元素组成，其中铝的含量一般在90%以上。

铝合金具有轻质、高强度、导热性好、抗腐蚀、可加工性好等特点，因此受到广泛的关注和应用。

二、铝合金分类根据合金元素的添加方式和铝合金的性能特点，铝合金可以分为几类。

常见的分类有铝铜合金、铝锌合金、铝锰合金、铝镁合金等。

每种合金具有不同的特性和应用范围。

1. 铝铜合金铝铜合金以铜为主要合金元素，具有较高的强度和耐热性，广泛应用于航空航天和汽车制造业。

2. 铝锌合金铝锌合金以锌为主要合金元素，具有良好的耐腐蚀性和可塑性，常用于船舶制造和建筑领域。

3. 铝锰合金铝锰合金以锰为主要合金元素，具有良好的抗锈蚀性和可焊性，常用于食品包装和建筑材料等领域。

4. 铝镁合金铝镁合金以镁为主要合金元素，具有轻质高强度的特点，广泛应用于航空航天、汽车制造和体育用品等领域。

三、铝合金特性铝合金具有许多独特的特性，使其成为各个领域重要的材料。

1. 轻质高强度铝合金相对于其他金属材料来说具有较低的密度，因此重量轻但强度高，特别是铝镁合金具有更高的比强度。

2. 良好的导热性铝合金具有良好的导热性，使其在散热领域得到广泛应用。

例如，在电子设备和汽车发动机等领域，铝合金的散热性能非常重要。

3. 抗腐蚀性铝合金具有良好的抗腐蚀性，可以在潮湿和腐蚀性环境下长期使用。

此外，铝合金还可以通过阳极氧化等处理方法提高其耐腐蚀性能。

4. 可加工性好铝合金可以通过挤压、拉伸、锻造等加工工艺进行塑性变形，制成各种形状的零件和产品。

此外，铝合金还可以进行焊接、铆接等连接工艺。

四、铝合金应用由于铝合金的优良特性，它在各个领域有着广泛的应用。

1. 汽车制造铝合金在汽车制造中被广泛使用，可以降低汽车的自重，提高燃油效率。

第一章铝及铝合金的基础知识第一节铝及铝合金的性质在有色金属中，铝是应用最广泛的一类金属。

其产量仅次于钢铁。

铝的发现，至目前还只有二百多年的历史。

但由于它具有资源丰富，生产成本低，用途广泛等特点，因此铝工业在近百年的时间内得到了迅猛的发展，随着科学技术的发展及人民生产水平的提高，铝箔应用也越来越广泛。

它已经渗透到了人们的日常生活中。

铝及铝合金的性质，概括起来，主要有以下几个方面：１比重小。

含铝量为99.5%的工业纯铝的比重为2.7克/立方厘米,只有铁和铜的三分之一左右。

２导电性好。

铝箔电阻系数（２０℃）为2.67微欧毫米/米，相当于铜导电能力的６０－６５％。

但相同体积铝的重量只有铜的三分之一，因此按体积计算，铝的导电能力优于铜。

３良好的导热性。

铝箔导热系数（０－１００℃）为0.54卡/厘米·秒·度,比铁的导热率约大三倍。

工业上许多热变换器散热材料，如目前很大的空调器散热片，都是铝及铝合金制成。

４强度高。

铝中加入少量的锰、镁、铜、铁等，具有良好的机械性能。

５良好的塑性。

适合于各种加工，可压成薄板可箔，拉成细丝，磨成细粉和挤压成复杂开头的型材。

６良好的抗腐蚀．性能。

纯铝在空气中，其表面会迅速跟氧结合，生成一层致密的氧化铝薄膜（ＡＬ２Ｏ３），此层致密的薄膜可以防止里面的铝继续氧化，对铝的内部起到保护作用。

７反射能力很强。

铝箔反射率在８５％以上。

８铝具有银白色光泽、无毒、保鲜性好、防腐、防温、防干燥、不透气、不透光，因此，铝箔被广泛地用作各种食品、药用、香烟的包装上。

９焊接性能较差。

第二节铝及铝合金的牌号及状态铝及铝合金的牌号及状态以往都是采用国内统一的表示方法，即汉语拼音加顺序号，自９６年起，这种表示方法已经停止使用，目前采用的是国际四位数字体系的表示方法。

１合金牌号合金牌号采用的是四位数字体系表示方法，其中：第一位代表合金的系列，如第一位数字为１，则代表为纯铝系列，第一位数字为２－８，则代表不同系列的铝合金。

1,国外压铸铝合金的成分及特征：JIS ALCOA 主要化学成分规格规格Si(硅) Cu(铜) Mg(镁) Zn(锌) Mn(锰) Fe(铁) Ti(钛) Ni(镍) Sn(锡) Al(铝) ADC1 A13 11/13 0.6↓0.3↓0.5↓0.3↓ 1.3↓-- 0.5↓0.1↓余量ADC3 A360 9/10 0.6↓0.4/0.6 0.5↓0.3↓ 1.3↓-- 0.5↓0.1↓余量ADC4 360 9/10 0.6↓0.4/0.6 0.5↓0.3↓ 2.0↓0.5↓0.1↓余量ADC5 218 0.3↓0.2↓4/11 0.1↓0.3↓ 1.8↓-- 0.5↓0.1↓余量ADC6 214 1.0↓0.12↓ 2.5/4 0.4↓0.4/0.5 0.8↓-- 0.1↓0.1↓余量ADC7 43 4.5/9.5 0.6↓0.3↓0.5↓0.3↓ 1.3↓-- 0.5↓0.1↓余量ADC8 85 4.5/7.5 2.0-4.5 0.3↓ 1.0↓0.3↓ 1.3↓0.5↓0.3↓余量ADC9 85 4.5/7.5 2.0-4.0 0.3↓ 1.0↓0.5↓ 2.0↓0.5↓0.3↓余量ADC10 A380 7.5/9.5 2/4 3/4 0.3↓ 1.0↓3.0↓0.5↓ 1.3↓-- 0.5↓0.3↓余量ADC12 384 10.5/12 1.5/3.5 0.3↓ 1.0↓0.5↓ 1.3↓-- 0.5↓0.3↓余量Al-Si 母合金20.1 0.04 0.03↓0.04↓0.03↓0.3↓5↓余量380 7.5/9.5 3/4 0.3↓ 3.0↓0.5↓ 1.3↓-- 0.5↓0.3↓余量铝合金机械属性机械性能合金代号合金状态抗拉强度伸长率ADC1 压铸热处理296 2.5ADC3 压铸热处理317 5.0ADC4 压铸热处理324 3.0ADC5 压铸热处理310 8.0ADC6 压铸热处理-- --ADC7 压铸热处理-- --ADC8 压铸热处理-- --ADC9 压铸热处理-- --ADC10 压铸热处理330 3.0ADC12 压铸热处理325 1.0AC1A 铸态157 5AC2A 铸态177 2AC3B 铸态157 1AC3A 铸态177 5AC4A 铸态177 3AC4B 铸态177 --AC4D 铸态-- --AC5A 铸态216 --AC7A 铸态216 12AC7B 铸态-- --AC8A 铸态177 --AC8B 铸态177 --AC8C 铸态1771.2铝合金：1.2.1比重：铝合金用于压铸工业的主要原因是——轻。

铝合金基础知识一、常用术语1.1合金：由基体元素、合金元素和杂质元素组成的一种金属物质。

1.2杂质：存在于金属屮但并非是有意加入或保留的金属或非金属元索。

1.3变形铝合金：主要通过塑性变形加工成产品的合金。

1.4纯铝：铝含量至少为99.0%且Si和Fe含量不大于1%,其余元素含量不大于0.1%。

1.5型材：延其纵向全长，横断面均一，且横断面形状不同于棒材、管材、线材、板材等压力产品，型材乂可分为空心型材和实心型材。

1.6热处理：将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构来控制其性能的一种热加工工艺。

1.7加工硕化：金属材料在再结晶温度以下发生塑性变形时強度和硕度升高，而塑性和韧性降低的现象。

1.8变质处理：在铝合金液屮加入微量钠或钠盐作为变质剂，进行变质处理，细化晶粒可以显著提高其强度和塑性。

1.9淬火：将加热到高温的合金置入液态或气态介质中或与固体相接触，使合金快速冷却的一种热处理方法。

1.10固溶处理：通过高温加热使铝合金中的强化相溶入基体，随后快速冷却以抑制强化相在冷却过程中重新析出，以获得铝基过饱和固溶体的过程。

1.11均质（均匀化退火）：均匀化退火是通过高温下常时间保温，原子充分扩散而使铸锭枝晶偏析消除达到成分、组织均匀，改善室温下塑性以及冷、热加工工艺性能, 降低铸锭热轧开裂的危险。

同时，均匀化退火可降低变形抗力，提高设备生产效率。

均匀化退火的工艺制度，包括退火温度、加热速度、保温时间及冷却速度。

1.12时效处理：在一定的温度下，保持一定的时间，过饱和固溶体发生分解（称为脱溶），引起铝合金强度和硕度大幅度提高，这种热处理过程称之为时效。

在室温下自然停放一定的时间，铝合金强度及硬度提高的方法称为自然时效。

人为的将铝合金制品在高于室温下的某一温度，保温一定的时间，以提高铝合金强度及硕度的方法称人工时效。

时效强化的实质是从过饱和固溶体中析岀许多非常细小的沉淀物颗粒（一般是金属化合物，也可能是过饱和固溶体中的溶质原子在许多微小地区聚集）, 形成一些体积很小的溶质原子富集区。

变形铝合金的状态代号1．范围本标准规定了变形铝合金的状态代号。

本标准适用于铝及铝加工产品。

2．基本原则2．1基础状态代号用一个英文大写字母表示。

2．2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。

2．3基本状态代号基本状态分为5种，如表达式所示代号名称说明与应用F 自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定O 退火状态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。

H代号后面跟有两位或三位阿拉伯数字。

W 固熔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(不同于F、O、H状态)适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。

T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。

3．细分状态代号．1 H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。

．1．1 HXX状态．1．1．1 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—单纯加工硬化处理状态。

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。

H2—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；对于其它合金，H2与对应的H1具有相同的最小极限抗拉强度值，但延伸率比H1稍高。

H3—加工硬化及稳定化处理的状态。

适用于加工硬化后经热处理或由于加工过程中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（除非经稳定化处理）的合金。

H4—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。