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铝及铝合金基础知识简介


电解铝
铝电解的原理是使直流电通过以氧化铝为原料、冰晶石为熔剂组成的电解质, 在 950-970℃下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。由于比重的差别在 阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底,而在阳极上析出二氧化碳和一氧化碳 气体。铝液从电解槽中吸出,经过净化除去氢气、非金属和金属杂质并澄清 后,铸成各种铝锭。
•3.影响时效的因素—化学成分 .影响时效的因素 化学成分
一种合金能否通过时效强化,首先取决于组成合金的元素能否溶解于固溶体以 及固溶度随温度变化的程度。如硅、锰在铝中的固溶度比较小,且随温度变化 不大,而镁、锌虽然在铝基固溶体中有较大的固溶度,但它们与铝形成的化合 物的结构与基体差异不大,强化效果甚微。
铝合金时效处理
•2.影响时效的因素 时间 影响时效的因素—时间 影响时效的因素
研究发现,某些铝合金如Al-Mg-Si系合金在室温停留后再进行人工时效,合 金的强度指标达不到最大值,而塑性有所上升。如ZL101铸造铝合金,淬火后 在室温下停留一天后再进行人工时效,强度极限较淬火后立即时效的要低 10~20Mpa,但塑性要比立刻进行时效的铝合金有所提高。
2005年 2005年 781 366 291 247 190 150 139 97
2006年 2006年 935 371 305 228 194 159 135 112
2007年 2007年 1260 396 308 256 196 165 136 122
铝生产体系
铝及铝合金的基础知识提纲
铝及铝合 金的简介
铝及铝合金的基础知识提纲
铝及铝合 金的简介 铝分类 我国铝的表 示方法
1
铝合金的 热处理
铝合金的 表面处理
时效强化
2
固溶处理
铝合金的热处理
•概念 概念 铝合金铸件的热处理就是选用某一热处理规范,控制加热速度升到某一相应 温度下保温一定时间并以一定得速度冷却,改变其合金的组织,其主要目的 是提高合金的力学性能,增强耐腐蚀性能,改善加工性能,获得尺寸的稳定 性。 •工艺过程 工艺过程 (1)固溶热处理-可溶相的溶解。 (2)淬火-过饱和固溶体的形成。 (3)时效-在室温下(自然时效)或高温下(人工时效或沉淀热处理)溶质 原子的沉淀析出。 •1.铝合金时效强化原理 . 铝合金的时效硬化是一个相当复杂的过程,它不仅决定于合金的组成、时效 工艺,还取决于合金在生产过程中缩造成的缺陷,特别是空位、位错的数量和 分布等。时效处理可分为自然时效和人工时效,自然时效是将铸件置于露天场 地半年以上,便其缓缓地发生形,从而使残余应力消除或减少,人工时效是将 铸件加热到550~650℃进行去应力退火。
阳 极 氧 化 原 理 图
电泳涂装
•原理 原理
1、电解(分解) 在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子OH,此反应造成阴 极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质, 涂膜沉积, 方程式为:H2O→OH+H 2、电泳动(泳动、迁移) 阳离子树脂及H+在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。 3、电沉积(析出) 在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物 ,沉积于被涂工件上。 4、电渗(脱水) 涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从 阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于 工件表面,而完成整个电泳过程。
变形铝及铝合金状态代号(引用《变形铝及铝合金状态代号》GB/T 16475) 命号原则: 基础状态代号用一个英文大写母表示,细分状态代号采用基础代号后跟一位 或多位阿拉伯数字表示。
铝及铝合金的牌号
5种基础状态代号
代号
名称
说明与应用 适用于在成型过程中,对于加工硬化和
F
自由加工状态
热处理条件无特殊要求的产品,该状态 产品的力学性能不作规定 适用于经过完全退火获得最低强度的加
铝及铝合金的基础知识提纲
铝及铝合 金简介 铝分类
1
我国铝的表 示方法
铝合金的 热处理
铝合金表 面处理
铝表示方法
2
铝的牌号
铝的表示方法
•国家标准 国家标准 变形铝及铝合金牌号表示方法 (引用《变形铝及铝合金牌号表示方法》 GB/T 16474),国际四位数字体系牌号可直接引用;未命名为国际四位数字 体系牌号的变形铝及铝合金,采用四位字符牌号命名(试验铝及铝合金采用前 缀X加四位字符牌号)。
O
退火状态 工产品 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使强度有所在
H
加工硬化状态 降低的附加热处理。H代号后面必须跟 有两位或三位阿拉伯数字 一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处
W
固溶热处理状态
理后,室温下自然时效的合金,该状态 代号仅表法产品处于自然时效阶段。
热处理状态 (不同于F、 适用于热处理后,经过(或不经过)加 T O、H 状态) 工硬化达到稳定状态的产品
铝及铝合金的基础知识提纲
铝及铝合 金的简介 铝分类 我国铝极氧化
2
电泳涂装
3
粉末喷涂
4
氟碳喷涂
阳极氧化
•原理 原理
实质上就是水电解的原理。当电流通过时,将发生以下的反应: 在阴极上:2H++2e=H2 在阳极上:4OH-4e=2H2O+O2 析出的氧不仅是分子态的氧,还包括原子氧,以及离子氧,通常在反应中以 分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的氧所氧化,形成无水的Al2O3膜: 4AL+3O2=2AAl2O3+3351J
•标号细则 标号细则
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)。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别,牌号的第 二位数字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。
牌号系列与组别的关系
牌号系列
组别
牌号系列
组别
1XXX
纯铝(铝合金含量不小于99%) 6XXX 以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si 相为强化相的铝合金
2XXX
以铜为主要合金元素的铝合金
3XXX
以锰为主要合金 元素的铝合金
7XXX
以锌为主要合金元素的铝合金
4XXX
以硅为主要合金 元素的铝合金 以镁为主要合金 元素的铝合金
8XXX
以其它为主要合金元素的铝合金
铝生产工艺
氧化铝生产工艺
由于我国铝土矿资源的80%以上为高铝、高硅,难溶出的一水硬铝石,对这 种资源,不能沿用国外普遍采用的常规拜耳法生产氧化铝。我国氧化铝的生 产工艺主要有如下几种: 1.烧结法:针对我国铝土矿难溶的特点的传统方法。目前,烧结法生产氧化 铝仍占全国总产量的约40%,但生产工艺也在不断改进中。 2.混联法:即低铝硅比的矿石用于烧结法,高铝硅比的矿石用于拜耳法,在 两个工艺流程中有物流的交叉。 3.选矿—拜耳法: 就是通过选矿的方法将铝土矿中的含铝矿物与含硅矿物有 效地分离,从而提高含铝矿物中铝硅A/S比(铝硅比)。使得高A/S比的含铝 矿物能够用拜耳法经济地处理。 这种选矿和拜耳法联合生产氧化铝的方法就是选矿--拜耳法,这将为今后 我国氧化铝工业的发展起到重大作用。
纯铝的含义
纯铝分冶炼品和压力加工品两类,前者以化学成份Al表示,后者用汉语拼 音LV(铝、工业用的)表示。
铝如何产生
拜 耳 法 工 艺 流 程 图
铝如何产生
碱 石 灰 烧 结 流 程 图
铝如何产生
电解铝生产流程图
铝生产工艺
氧化铝生产工艺 目前全球的氧化铝产品中,有90%以上采用拜耳法生产。该方法由K.J. 拜耳 在1889~1892年提出而得名。拜耳法适用于处理低硅铝矿石,特别是用在 处理三水铝石型粘土矿时,工艺流程简单,建设投资少,操作方便,产品质 量高。根据处理的铝矿石类型不同,发展成两种不同的处理方法,处理三水 铝石型铝土矿所需溶出温度比较低(140~145℃),溶出液浓度也比较低 (120~140g/l Na2Ok),这种处理方法称“美洲”拜耳法;而处理一水软铝石和 一水硬铝石型铝土矿溶出温度要在200℃以上(240~260℃),溶出液浓度也较 高(180~250g/l Na2Ok),这种处理方法称为“欧洲”式拜耳法。
电解铝产量排名
万吨 中国 俄罗斯 加拿大 美国 澳大利亚 巴西 挪威 印度
2002年 2002年 438 335 271 269 183 132 105 67
2003年 2003年 555 348 279 270 187 138 119 81
2004年 2004年 667 360 259 252 190 145 133 85
1
铝分类
我国铝的表 示方法
铝合金的 热处理
铝合金的 表面处理
铝的分类
2
主要用途
铝分类
高级纯铝(铝的含量99. 93%-99.999%) 1、按照铝锭的主成份含量分 工业高纯铝(铝的含量99.85%-99.90%) 工业纯铝(铝的含量98.0%-99.7%)
铝土矿 2、按照铝锭的生产过程分 氧化铝 电解铝
电泳涂装
电 泳 涂 装 原 理 图
粉末喷涂
•概念 概念
在喷枪与工件之间形成一个高压电晕放电电场,当粉末粒子由喷枪口喷出经过放 电区时,便补集了大量的电子,成为带负电的微粒,在静电吸引的作用下,被吸 附到带正电荷的工件上去。当粉末附着到一定厚度时,则会发生“同性相斥”的作 用,不能再吸附粉末,从而使各部分的粉层厚度均匀,然后经加温烘烤固化后粉 层流平成为均匀的膜层。 典型的粉末静电喷涂工艺流程如下:上件→脱脂→清洗→去锈→清洗→磷化→ 清洗→钝化→粉末静电喷涂→固化→冷却→下件 。 主要工序只有前处理、静电喷涂和烘烤三个工序。 静 电 粉 末 喷 涂
•2.铝合金的命名 . 铝合金的牌号用2XXX~8XXX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。牌号的第二位的字母表示原始铝合金 的改型情况。如果牌号第二位的字母为A,则表示为原始合金;如果是B~Y 的其它字母,则表示为原始合金的改型。
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