28.8 13.8 13.5 2.7 2.4 16.3 1.59 0.9 0.74 0.4 0.21 0.08 0.025 70.0 56.6 17.4 7.2 5.7 4.2 1.65 1.8 1.3 0.8 0.40 0.28 0.050
除Ag，Ge外，其他均是常见合金化元素 ➢Zn、Mg 、Cu 、Li（正开发）、 Si （铸铝） ，有时也包括Mn ， 可作 主加元素，起固溶强化、弥散强化作用； 作为起弥散强化作用的强化相主要有Al2Cu、Al2CuMg、MgZn2、 Al2Mg3Zn、Mg2Si、δ（Al3Li）、Al2CuLi等
第3 章 有色金属及其合金
整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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概述
金属材料习惯上可分为有色金属和黑色金属（钢 铁）；
有色金属及其合金种类很多，但产量小，总产量 也远远小于钢铁的产量；
纯铝强度低，σb=80-100MPa, σ0.2=30-50MPa, δ=35-40%, HB=25-30,
即使是冷变形60-80%, σb=150-180MPa,但 δ=1-1.5%，难以满足需要，
需合金化。
（1）提高强度的途径
共晶含量少或无， 高温和低温塑性高， 强度高
铸造性好，流动性 好，易填充，不易 冷热裂
热处理可强化铝合金
1.3 铝及铝合金简介
（一）纯铝
纯铝具有密度小、导电导热性好、加工工艺好、耐蚀性好等优点，但
强度低，故，它多用于电线电缆以及强度要求不高的用具或器皿。
（工业纯的、高纯的亦用于科研配置合金）
纯铝中的主要杂质为Fe、Si（Fe+Si<1.0%）
➢ Fe、Si固溶于铝晶格，导致晶格畸变，导电、导热、耐蚀性变差；
（镁及镁合金的冲击）
（3）加工工艺好
铸造性好，强度低，塑性好，能通过铸造或塑性加工制成各种形状的产 品（铸件、挤压件、锻件、轧制产品等）
（4）耐蚀性好
表面可生成致密的Al2O3氧化膜，且耐高温，可起保护作用，在Cl-或OH中Al2O3氧化膜会破坏。可作管道（天然气、输油）、容器、餐具等
1.2 铝的合金化与分类
有色金属及其合金有特殊的性质，成为现代工业 不可替代的材料（Al、Ti、Mg、Cu、Au、Ag、Ni、 Co、Zn、Pb、Mo、W、Zr、Hf等等）
这里，主要介绍Al、 Cu、Ti、Ni、Co 、Mg。
第一节 铝及铝合金
1.1 铝及铝合金的主要特征 1.2 铝的合金化与分类 1.3 铝及铝合金简介 1.4 铝及铝合金的热处理简介 1.5 铝及铝合金牌号与状态符号
因此，铝及铝合金在航天航空工业，交通运输，兵器军工等领域有着广泛 的用途，对航天器、汽车、高速磁悬浮列车、火箭导弹等的轻量化起着积极的推
动作用。 （镁及镁合金的冲击）
（2）导电导热性好
（电导率60-65%IACS（标准铜的为标准），热导率2.27w/(mK)）
仅次于Au、Ag（金融）、Cu，远优于Fe、Ti等，在工业金属，仅次于 Cu，可替代Cu，作电线、电缆或用于其他电器元件
多有利于铸造)。
纯铝可分为工业纯铝和高纯铝
可视为合金
➢ 工业纯铝（Al大于99.0%， L1(99.85%), L2, L3, L4, L5, L6(98.8%) ） ➢ 高纯铝（Al大于99.93%，L01(99.93%), L02, L03, L04(99.996%) ）
a、少量元素晶界偏聚有利于普遍脱溶； b、MnAl6虽在晶界析出，但它的电极电位与基体相近。
➢Zr、V、 Cr、Ti、 B、 Be，有时也包括Mn ，溶解度小，随温度变化大， 可作辅加元素，起细晶、补充强化、提高再结晶温度（以Mn最明显）、提 高耐热性、产生组织强硬化效应、改善抗蚀性（Be影响表面）等作用； ➢微量地加Ag、加Sc、加RE等是目前铝合金微合金化的研究方向； ➢Fe 、 Si通常在铝合金中为杂质，但在Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni、AlSi(IM) 中例外。 (相对而言的概念、不应有时，有了且有害，即为杂质)
铸造铝合 Al-Cu系
金
Al-Mg系
Al-Zn系
热处理不可强化铝合金
高纯铝（Al ＞ 99.93%）
工业纯铝（Al ＞ 98.8%）
防锈铝 Al-Mn系, Al-Mg系 硬 铝 Al-Cu-(Mg)系 锻 铝 Al-Mg-Si-(Cu)系,
Al-Cu-Mg-Fe-Ni系 超硬铝 Al-Zn-Mg-(Cu)系
➢加工硬化
➢细晶强化
➢固溶强化 ➢弥散强化
主要的
因此，从合金化的角度看，可选择的元素应有如下特点：固溶度大（低 温） ，或高温极限固溶度大，而低温的小，或可形成作为结晶晶核的第 二相颗粒或钉扎晶界的稳定相颗粒。
（2）常见合金化元素
合金元素在铝中的极限固溶度（At%、Mass% ） Zn Ag Mg Ge Cu Li Si Mn Ti Cr V Zr Fe
➢ Fe、Si与Al形成Al12Fe3Si（网状、骨骼状，Fe>Si ） 、Al8Fe2Si（网状） 、 Al9Fe2Si2（脆、针状，Fe<Si） 、Al13Fe4 （针状）、Si（块状） ，导致铝的 强度提高，塑性、导电性、耐蚀性下降；铸造性能下降，有裂纹倾向(防止：
Fe+Si<0.6%时，Fe>Si，包晶多有利于形核； Fe+Si>0.6%时，Fe<Si，共晶
1.1 铝及铝合金的主要特征
铝及铝合金是最重要的有色金属材料之一，产量占有色金属的 一半。 （1）密度小
纯铝密度约为2.7g/cm3, 常见铝合金的密度处于2.63-2.85g/cm3 , 而Al-4Li,
2.4g/cm3 , Al-12Fe, 3.06/cm3 , 比Cu、Fe及其合金轻得多。
这样，铝及铝合金的比强度（强度/密度的比值）高（LY1 2的比强度约为 17.4，而40Cr的约为12.8 ），
科技发 展 打破这 个 合金设 计 的框架 ， Rapid solidification ， Mechanical alloying 等，出现了Al-Fe-V-Si、Al-Fe-Ce、Al-CrZr-Mn、Al-Zr-V-Ti等合金。
（3）铝及铝合金分类
纯铝
变形铝及
铝 铝合金及铝Fra bibliotek铝合金
合
金 Al-Si系