變形鋁合金

1、二、變形鋁合金變形鋁合金1鋁合金的分類及牌號(hào)鋁與錳、鎂、銅、硅、鐵、鎳、鋅等合金元素組成的鋁合金具有較高的強(qiáng)度，能用于制作承受載荷的機(jī)械零件。根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類?？捎娩X合金相圖來(lái)說(shuō)明。鋁合金一般都具有如圖3所示的相圖。凡位于D′左邊的合金，在加熱時(shí)能形成單相固溶體組織，其塑性較高，適于壓力加工，因此稱為變形鋁合金。成分位于D′右邊的合金，具有共晶組織，塑性差，不適于壓力加工而適于鑄

2、造，因而稱為鑄造鋁合金。應(yīng)該指出，根據(jù)相圖只能算是大致劃分。變形鋁合金按熱處理強(qiáng)化的能力分為兩組，位于圖3中F點(diǎn)左邊的合金，因不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，稱為熱處理不能強(qiáng)化的鋁合金；成分在F和D′點(diǎn)之間的合金則稱為熱處理能強(qiáng)力的鋁合金。變形鋁合金還可按其主要性能特點(diǎn)分為防銹鋁、硬鋁、鍛鋁和超硬鋁等。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，防銹鋁用“LF”兩個(gè)字母和一組順序號(hào)表示，如LF21，LF5等。硬鋁、鍛鋁及超硬鋁分別用“LY”，“LD”及“LC”字母及一組順序號(hào)

3、表示。一些常用鋁合金的分類、牌號(hào)、化學(xué)成分及機(jī)械性能見表2。表2常用鋁合金的化學(xué)成分和機(jī)械性能類別代號(hào)化學(xué)成分（%）機(jī)械性能CuMgMnZn其他σbMPaδ(%)HB防銹鋁LF22.0～2.80.15～0.4Cr0.15～0.4165～22516LF33.2～3.80.3～0.6Si0.5～0.819615LF54.0～5.50.3～0.6Fe0.50Si0.502802070LF65.8～6.80.5～0.8Be0.0001～0.00

4、531415LF210.051.0～1.6Ti0.15Fe0.71302030硬鋁LY12.2～3.00.2～0.53002470LY63.8～4.31.7～2.30.5～1.0Be0.001～0.005Ti0.03～0.1544019LY103.9～4.50.15～0.30.3～0.520LY113.8～4.80.4～0.80.4～0.842018100LY123.8～4.91.2～1.80.3～0.947017105LY166.0～

5、7.00.050.4～0.8Fe(或Si)0.30Ti0.10～0.2360鍛鋁LD20.2～0.60.45～0.90.15～0.35Si0.5～1.23001085LD51.8～2.60.4～0.80.4～0.8Si0.7～1.242013105LD61.8～2.60.4～0.80.4～0.8Si0.7～1.2Ti0.02～0.138010100AlMn系合金中的第二相MnAl6與鋁的化學(xué)性質(zhì)接近，故含錳合金抗蝕性好。鎂對(duì)鋁合金的抗蝕

6、性損傷較小，而且有較好的固溶強(qiáng)化效果。防銹鋁承受壓力加工的能力很強(qiáng)，可施以冷壓力加工使之產(chǎn)生加工強(qiáng)化。它的可焊性也很好，可切削性較差（因太軟）。防銹鋁被用來(lái)制作抗腐蝕及受力不大的零部件，如油管、油箱、鉚釘?shù)?。?）硬鋁由表2可知，硬鋁基本上是AlCuMg系合金，還含有少量的錳。加入銅和鎂，除固溶強(qiáng)化作用外，還形成CuAl2(θ相)，Al2CuMg(S相)等強(qiáng)化相。錳的加入主要是為了改善合金的抗蝕性，也有一定的固溶強(qiáng)化作用，但錳的析出傾向

7、小，故不參與時(shí)效過程。各種硬鋁都可以進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，合金中的銅、鎂含量越高，時(shí)效強(qiáng)化效果越顯著，強(qiáng)度就越高，但塑性和抗蝕性則下降。根據(jù)合金的合金化程度、機(jī)械性能和工藝性能，硬鋁可分為鉚接硬鋁（LY1，LY10）、中強(qiáng)硬鋁（LY11），高強(qiáng)硬鋁（LY12，LY6）和耐熱硬鋁（LY2）等。硬鋁是目前航空工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類變形鋁合金，時(shí)效硬化能力強(qiáng)，熱處理后強(qiáng)度最高可達(dá)500MPa，被用來(lái)制作飛行器中的各種承力構(gòu)件等。硬鋁的抗蝕性差，特別在

8、海水中尤甚。這是因?yàn)樗休^高的銅，而含銅的固溶體和化合物的電極電位比晶粒邊界高，易引起晶間腐蝕。（3）超硬鋁超硬鋁以AlCuMgZn系為主，如LC4，LC6等。其時(shí)效強(qiáng)化相除θ相和S相外，尚有強(qiáng)化效果很強(qiáng)烈的MgZn2(η相)及Al2Mg3Zn3(T相)。淬火時(shí)效處理后的室溫強(qiáng)度可超過600MPa，是強(qiáng)度最高的一種變形鋁合金。這種合金的缺點(diǎn)是抗疲勞性能差，對(duì)應(yīng)力集中敏感，有明顯的應(yīng)力腐蝕傾向，耐熱性也低于硬鋁。（4）鍛鋁鍛鋁屬于AlM

9、gSiCu系和AlCuMgNiFe系合金。由表2可看出，在這類鋁合金中合金元素的種類雖多，但每種元素的含量都較少，因而具有良好的熱塑性，適宜制作航空用各類鍛件，特別是形狀復(fù)雜的大型鍛件。銅、鎂、硅等元素的加入，在合金中可以形成Mg2Si，Al2CuMg，CuAl2等化合物。加入鐵和鎳時(shí)，可以提高合金的使用溫度，故稱做耐熱鍛造合金。常用的鍛造鋁合金有LD2，LD5，LD6和LD10等。其供應(yīng)狀態(tài)一般是淬火加人工時(shí)效。對(duì)于需要在高溫下工作的

10、鋁合金，通常加入少量的過渡族元素錳、鉻、鋯、鈦，這類元素溶入基體能強(qiáng)烈提高再結(jié)晶溫度，當(dāng)彌散的第二相析出時(shí)，可有效地阻止再結(jié)晶過程及晶粒長(zhǎng)大。再結(jié)晶溫度也是反映耐熱性的一項(xiàng)指標(biāo)。變形鋁合金中過多的合金元素含量，會(huì)引起合金工藝塑性和抗蝕性能嚴(yán)重下降，甚至使合金的壓力加工難于進(jìn)行。所以變形鋁合金中的銅含量一般不超過5%，鎂含量不超過2.5%～5%鋅含量范圍為3%～8%，硅含量一般為0.5%～1.2%。鐵、硅等元素是變形鋁合金中的有害雜質(zhì)。3