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文档之家› 第3章金属材料有色金属及其合金清华大学工程材料
第3章金属材料有色金属及其合金清华大学工程材料
飞机前起落架
(4) 锻铝合金 锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-NiFe系合金。 2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A14(LD10)
合金元素种类多但用量少。 有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能, 并有较高的机械性能。 用于承受重载荷的锻件和模锻件。 要进行固溶处理和人工时效。
合于金铸造成生分产位,于称F -为D铸之造
间铝的合合金金。,可进行固溶
-时效强化。
铝合金分类示意图
1. 铝合金的时效
☆ 老师提示:重点内容
(1) 固溶处理
将(2成) 时分效位于D~F 之间的合
金加固热溶到处α理相的区过, 饱保和温α获固得溶单体相 α不固稳溶定体,,有迅分速解水出冷强,化在相室过温渡得 到到稳过定饱状和态的的α固倾溶向体。, 室这温种或处低理 方温式加称热时固,溶强处度理和。硬度会明显 升高。称为时效或时效硬化。
7A04(LC4)、7A09(LC9)等。锌、铜、镁与铝 形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、 Al2CuMg、AlMgZnCu等)。
固溶处理和人工时效后,很高的强度和硬度, 是强度最高的一类铝合金。 抗蚀性较差,高温下软化快。 用包铝法可提高抗蚀性。
制造受力大的重要构件, 例如飞机大梁、起落架等。
3. 铸造铝合金
用于焊接容器、管道,以及承受中等载荷的C合u金-M硬g铝系合2A金0,1另(L含Y1有) 少量锰。
可w(进Cu行)2时.6效%强、化w,(M可g热)0处.4理%强。化的铝合金,也 可效进速CM 少M 采主●合退w●w标高u行度((用 火要金量ngCC、准 合主、形 较uu用 元固 后TM))i金硬要C变 慢、44溶 变于 素gu..硬铝提强 。44B处 形制 含含可%%细铝2高化作量理加量形A、、化抗。铆中和工较成12ww晶1蚀A钉等自性低强(((1粒M M L性,,然能,化Y2塑,gg,1(常强时良相提L并))1性Y01)称度效好θ高起1..好652及铆和提,合%%一),s钉塑高时强金定、、相硬性强效度强固ww;铝 属度后低度溶((M M。 中和 切。。强nn等硬 削化))00水度 加作..66平, 工%%用。时 性。 。; 能
显著在降室低温。放置, 随着时间强度逐渐提高, 经4
天~5天后 σb可达420 MPa。
Al-Cu合金时效
(4) 时效规律: 时效温度高,强化效果小; 时效温度高,时效速度越快; 低温抑制时效的进行。
(5) 回归 自然时效后的铝合金,在230 ℃~250 ℃ 短时间加热后, 快速水冷至室温,重新变软。 在室温下又能发生自然时效。称为回归。
铝合金的固溶处理
自然时效 室温下进行。 人工时效 加热时进行。
举例:
Al-Cu合金 相图
(3含) 合4金%C发u生的时A效l-C的u条合件金,加热到550 ℃保 温后, 在水中快冷, θ相(CuAl2)来不及析出, 合合金金获在得高过温饱形和成的均α匀固的溶固体溶组体织。, 强度为
固σ溶b=体3中1溶0 M质P的a溶解度必须随温度的降低而
二、铝合金
(铝1)合变金形有铝较合高金的强成度分,低良于好D的的加合工金性,能加。热制
时造能承形受成较单大相载固荷溶的体机组器织零,件塑和性构较件好。,适于变形
加工,铝称合为金变分形变铝形合铝金合。金和铸造铝合金两类
(●不2)可铸热造处铝理合强金化的
铝合成金分成高分于低D 于的F合的金合,
金化由,。于不冷能却进时行有热共处晶理反强应 发●生可,热流处动理性强较化好的,铝适
性能不密,能度但进 比因行 纯太时 铝软效小而硬, 切强化削度,加比属工A于l性-不M能可n不合热良金处。高理,强具化有的高铝 合的抗金用蚀。于性焊和接塑件性、,容焊器接、性管能道良,好或, 但需切用削深加延工伸性、能弯 曲差等。可方冷法变制形造,的利低用载加荷工零硬件化、提制高品强以度及。铆钉等。
也较合好金。元素含量较多,强度和硬度较高,塑性及变 形加主工要性用能于较轧差材。、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大 型铆用钉于等制重作要航零空件模。锻件和重要的销、轴等零件。
铝合金应用举例:
铝合金型材
飞机用座椅轨道及航空零件
铝合金散热器
铝合金汽车车身
(3) 超硬铝合金 超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系 合金, 含有少量的铬和锰。
老师提示: 时效后的铝合金回归处理,软化 状态进行冷变形。可用铝合金铆钉随时进 行飞机的铆接和修理等。
2. 变形铝合金
(1) 防锈铝合金 主要合金元素是锰和镁。锰提高抗蚀能力,并
起固●3溶A强21化(L作F2用1。) 镁Al固-M溶n强合化金,同w时(M降n低)1密.4度%。 好。锻抗●5蚀造A退性05和火(L强后F5是度) 单比A相纯l-固铝M溶高g合体, 有金,良抗好w蚀的(性M塑能g性)高5和%,焊塑接性
3.4 有色金属及其合金
3.4.1 铝及铝合金
特点: (1) 密度小、比强度高 纯铝密度为 2.7g/cm3,为铁的1/3。铝合金密 度小,强度与低合金高强钢强度相近,比强度 比一般高强钢高得多。 (2) 有优良的物理、化学性能 铝的导电性好,仅次于银、铜和金,在室温 时的导电率约为铜的64%。 铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力,磁 化率极低,接近于非铁磁性材料。
(3) 加工性能良好 铝及铝合金(退火状态)的塑性很好,可以 冷成形。 切削性能也很好。 超高强铝合金成形后可通过热处理获得 很高的强度。 铸铝合金的铸造性能极好。
由于上述优点,铝及铝合金在电气工程、 航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有 广泛的用途。
一、纯铝
1. 高纯铝 纯度 99.93~99.99% , 牌号 L01、L02、 L03、L04,编号越大,纯度越高。 用于科学研究及制作电容器等。 2. 工业高纯铝 纯度 98.85~99.9%,牌号 L0、L00 。 用于制作铝箔、包铝、冶炼铝合金的原料。 3. 工业纯铝 纯度 98.0~99.0% ,牌号 L1、L2、L3、L4、 L5,编号越大,纯度越低。 用于制作电线、电缆、器皿及配制合金。