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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
1．退火
(1) 再结晶退火—加热到再结晶温度以上保温后空冷， 以消除加工硬化，改善合金的塑性。完全退火
(2) 低温退火--消除内应力，适当增加塑性，通常 在180～300℃保温后空冷。不完全退火
(3) 均匀化退火--消除铸锭或铸件的成分偏析及内应 力，提高塑性，通常在高温长时间保温后空冷。
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金 §2 铜及其合金 §3 钛及其合金 §4 轴承合金 §5 其它非铁合金
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第九章 非铁金属及其合金
绪论
除铁之外的其它金属称为非铁金属：
轻金属ρ＜4.5g/cm3如Al、Mg、K、Na、Ca等。
重金属ρ＞4.5g/cm3如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等。
Al-Cu-Mg-Si系： 热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的
零件；一般在淬火加人工时效后使用；常用 LD2(6A02)、LD5(2A50)、LD6(2B50)、LD10(2A14) 等；主要制造要求中等强度、高塑性和耐热性的 锻件、模锻件，如各种叶轮、导风轮、接头、框 架等。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
一、工业纯铝（分类）
按纯度——高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝 高纯铝：有L05～L01五种，数字越大，纯度越高；
工业高纯铝：有LG1～LG5，数字越大，纯度越高；
工业纯铝：有L1～L7七种，数字越小，纯度越高。
用途：工业纯铝主要配制铝合金，高纯铝主要用于科学 试验和化学工业。纯铝还可用来制造导线、包覆材料、 耐蚀和生活器皿等。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
2．淬火（固溶处理）
将铝合金加热到固溶线以 上保温后快冷，使第二相来 不及析出，得到过饱和、不 稳定的单一α固溶体。淬火 后铝合金的强度和硬度不高， 具有很好的塑性。
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件也要进行阳极化防腐蚀处理；一般采
用用淬于火工加作温人度工时较效低、的受热处力理较大强的化结工艺构件；，飞机
如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件 主
等。
起 落
架
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(锻造铝合金LD)
分类： Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系两类；
四、变形铝合金(硬铝合金LY)
硬铝 ：“杜拉铝明”
Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系两类 常用Al-Cu-Mg系分为：
低强度硬铝(铆钉硬铝)，如LY1(2A01)、LY3、 LY10(2A10)等，强度较低，但有很高的塑性；
中强度硬铝（标准硬铝），如LY11(2A11)；
高强度硬铝，如LY12(2A12)。
贵金属 Au、Ag、Pt、Rh（铑）W、V、Nb、Mo等。
放射性金属如镭（Ra）、铀（U）、钍（Th）等。
半金属介于金属与非金属之间的元素，如硅、锗、硼
非铁金属具有许多优良特性
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
一、工业纯铝（物理性能）
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(硬铝合金LY)
Al-Cu-Mn系硬铝： 为超耐热硬铝合金，具有较好的塑性和工
艺性能，常用代号有LY16(2A16)、LY17(2A17)。 硬铝合金的用途：
常制成板材和管材，主要用于飞机构件、 蒙皮、螺旋桨、叶片等。 飞机翼梁(腹板
常用Al-Mg系：
LF2（5A02)、LF3(5A03)、LF5(5A05)、LF6(5A06)等， 有较高的疲劳性能和抗振性，强度高于Al-Mn系合金， 但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制造油箱、 管道、铆钉、飞机行李架等。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金(牌号)
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金(牌号)
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
五、铸造铝合金
§1 铝及其合金
铸造铝合金： Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系、Al-RE系
五、铸造铝合金(1.Al-Si系)
Al-Si(11-13%)系铸造铝合金俗称硅铝明：
性能：铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性；
用途：制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如 飞机、仪表壳体等；制造低、中强度的形状复杂 的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动 机活塞等。
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淬火过饱和
加热固 溶
时效析 出
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§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
3. 时效
时 效：将淬火后的铝合金，在室温或低温加 热下保温一段时间，随时间延长其强度、硬度显著升 高而塑性降低的现象。
自然时效：室温下合金自发强化的过程； 人工时效：在某一加热温度下进行的时效。
一、工业纯铝（工艺性能）
面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。
塑性极好、强度较低(纯度99.99%时，
σb45MPa，δ50%)，良好的低温性能(-235℃塑
性和冲击韧度也不降低)，冷变形加工可提高其 强度，但塑性降低。
铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。
铁、硅杂质，影响导电性、抗蚀性及塑性。
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为硬铝合金)
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§1 铝及其合金
四、变形铝合金(超硬铝合金LC)
Al-Cu-Mg-Zn系合金：
强 度 最 高 ， 常 用 LC4(7A04)、
LC9(7A09) 等 ； 具 有 良 好 的 热 塑 性 ， 但
疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高；
表面通常包覆wZn=1%的铝锌合金，零构
含4%Cu铝合金的时效曲线 时效时间/d
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§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
3. 时效曲线【Al-4%Cu合金】
自然时效
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人工时效
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§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(2.Al-Cu系)
Al-Cu系铸造铝合金：
性能： 有较高的强度、耐热性，
但密度大、耐蚀性差，铸造 性能不好，常用代号有ZL201、汽缸头 ZL202、ZL203等，主要用于制造较高温度下工 作、要求高强度的零件，如内燃机气缸头、增 压器导风叶轮等。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(硬铝合金LY)
Al-Cu-Mg系硬铝的性能： 焊接性和耐蚀性较差，对于板材可包覆一层
高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装， 为提高其耐蚀性一般采用自然时效。部分Al-CuMg系硬铝具有较高的耐热性，如LY11(2A11) 、 LY12(2A12)，可在较高温度使用。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(1.Al-Si系相图)
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(1.Al-Si系)
ZL102的铸态组织
未变质处理 经变质处理
ZL102变质前：σb ＝140 MPa δ＝ 3％ 后：σs＝ 180 MPa δ＝ 8％
一、纯铝
铝合金制造的机翼
具有银白色金属光泽，密度
2.72g/cm3，熔点660.4℃，具有良好
的导电和导热性，其导电性仅次于银
和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形
成一层能阻止内层金属继续被氧化的
致密的氧化膜，因此具有良好的抗大
气腐蚀性能。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
二、铝合金的分类(变形铝合金)
变形铝合金中：
小于F点的合金，固溶体成 分不随温度而变化，不能通过 热处理方法强化，称为热处理
不可强化的铝合金；
成分在F-D之间的合金，固 溶体成分随温度变化，可通过 热处理方法强化，称为可热处 理强化的铝合金。
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能(既提高强度又改善塑性)。
❖冷变形强化
对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻碍
位错运动，提高合金强度。这对不能进行热处理强化的铝
合金提供了强化的途径和方法。
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金
§1 铝及其合金
变形铝及铝合金牌号表示方法 根据GB/T3190-2008《变形铝及铝合金化学成分》
卫星天线 （LF2）
使用： 防锈铝只能用冷变形来强化，一般在退火