硬铝合金
主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。
可进行时效强化，也可以进行变形强化。 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性能低于防锈铝。
常用的有LY11（2A11）、LY12（2A12），用于制造冲压
件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。
超硬铝合金 主要是Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝合金。 热态塑性好，但耐蚀性能差。 常用合金有LC4（7A04）、LC9（7A09），
耐蚀性较差。 常用有ZL401（ZAlZn11Si7）、ZL402（ ZAlZn6Mg）
主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机仪器零
件。
GB/T16474-96,采用国际四位数字体系牌 号表示。
三、实验内容及步骤
3.1 熟悉本实验所用的7A04合金的组织。
7A04
为Al-Zn-Mg-Cu系
3） 铸造铝合金（按GB3190-82中的 旧牌号）
包括：Al-Si系：ZL1+两位数顺序号
Al-Cu系：ZL2+两位数顺序号 Al-Mg系：ZL3+两位数顺序号 Al-Zn系：ZL4+两位数顺序号 （1） Al-Si系又称硅铝明。 其中ZL102（ZLlSi12），其中含12%Si，含有铝硅二元 合金称为简单硅铝明。 在普通铸造条件下，ZL102组织基本上为共晶体，有粗 针状的Si晶体和α固溶体组成，强度和塑性较差。实际 生产中常采用钠盐进行变质处理，得到细小均匀的共 晶体+一次α固溶体，以提高性能。
3.4 测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。
布氏硬度
显微硬度
四、报告要求
1）画出7A04合金的自然时效和人工时效的显微组织示
意图，并加以注解。 2）测试7A04合金自然时效和人工时效的硬度。 3）分析两种时效的硬度不同原因。
程。这种过程是通过成型和长大进行的，是一种扩散 型的固态相变。 时效一般分四个阶段：
a过→G.P区→θ’’相→θ’相→θ相
G.P区就是指富溶质原子区。是溶质原子在一定晶面上偏聚
或从聚而成的，呈圆片状。它没有完整的晶体结构，与母 相共格。在一定温度以上不再生成G.P 区。室温时效的G.P 区很小。在较高温度时效一定时间后，G.P 区直径长大， 厚度增加。温度再高，G.P区数目开始减少。它可以在晶面 处引起弹性应变。 θ’’相是随时效温度升高或时效时间延长，G.P区直径急剧长 大，且溶质、溶剂原子逐渐形成规则排列，即正方有序结 构。在θ’’过渡相附近造成的弹性共格应力场或点阵畸变区 都大于G.P区产生的应力场，所以θ’’相产生的时效强化效果 大于G.P区的强化作用。 θ’相是指当继续增加时效时间或提高时效温度，θ’’相转变 成为θ’相。θ’相属正方结构，θ’在一定面上与基体铝共格， 在另一晶面上共格关系遭到部分破坏。 θ相是平衡相，为正方有序结构。由于θ相完全脱离了母相， 完全丧失了与基体的共格关系，引起应力场显著减弱。这 也就意味着合金的硬度和强度下降。
体析出了能使硬度得到提高的第二相。
时效是铝合金强化的重要方法之一.
2.1 铝及铝合金的性能特点
纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72），熔点低
（660℃），导电、导热性能优良。耐大气腐蚀。易 加工成形。
具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
铝合金常加入的合金元素主要有：Cu、Mn、Si、Mg、
Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金 具有高强度，又保持纯铝的优良特性。
2.2 铝合金的应用
美国F-117隐形战斗机 所用材料大部分是铝合金
高比强铝合金机翼
2.2 铝合金的分类
铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。
可热处理强化 变形铝合金 不可热处理强化 铸造铝合金
2.3 铝合金的热处理
主要用于工作温度较低、受力较大 的结构件，如飞机大梁、起落架等。
锻铝合金
主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。
可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻
件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。 Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。常用的有LD7 （2A70）、LD8（2A80）、LD9（2A90），主要制造 150-225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机的 蒙皮等。
可热处理强化变形铝合金的热处理方法：
固溶处理+时效 固溶处理——将合金加热到固溶线以上，保温并淬火 后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。 时效——将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度 保温，以析出弥散强化相的处理。
在室温下进行的时效称为自然时效；在加热条件下时
效称为人工时效。
时效过程实质：是第二相从过饱和固溶体中沉淀的过
时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 温度一定时，随着时效时间延长，时效曲线上出现峰
值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降，此 为过时效。
随着时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间
提前。
2.4 铝合金的牌号、性能及用途
1）变形铝合金的牌号（按GB3190-82中的旧牌号） 表示方法为： 防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY+序号 超硬铝合金：LC+序号 锻铝合金： LD+序号 2）常用变形铝合金 防锈铝合金：主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起 固溶强化作用。
加入其它合金元素的铝硅铸造合金称为复杂（或特殊）
硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性能。
主要制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶
片、发动机活塞等。 （2）Al-Cu系铸造铝合金
耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性
能差。 常用有ZL201（ZAlCu5Mn）、ZL203(ZAlCu4)等。主 要用于制造在较高温度下工作的高强度零件，如内燃 机汽缸头、汽车活塞等。
锻锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性能、焊接性
能好，易于变形加工，但切削性能差。 不能进行热处理强化，常用加工硬化提高其强度。 常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21）。其抗蚀性和强 度高于纯铝，用于制造油罐（箱）、管道、铆钉等需 要弯曲、冲压加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小， 强度比Al-Mn系合金高，在航空工业中得到广泛应用， 如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。
主要强化相为η
（MgZn2）,T(Al2Zn3Mg3),S(Al2CuMg).杂质相有 Mg2Si,(FeMn)Al6,Al(FeMn)Si6等。 时效过程：a过→G.P区→ η’相→ η相 a过→G.P区→T’相→T相 a过→G.P区→S’相→S相
3.2 观察和分析7A04合金的固溶+时效的组织。
（3）Al-Mg系铸造铝合金
耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性
差。 常用有ZL301(ZAlMg10)ZL302(ZAlMg5Si1)等。
主要用于制造外形简单、承受冲击载荷，在腐蚀介质
下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体。
4）Al-Zn系铸造铝合金
铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，
董立新
一、实验目的
熟悉铝合金的分类、特性及用途。
掌握变形铝合金的时效处理过程及组织分析。 掌握变形铝合金时效过程的硬度变化。
掌握铝合金的硬度测试。
二、原理概述
铝合金时效硬化现象——铝合金淬火后放 时效硬化的本质——在固溶度曲线以下自过饱和固溶
480 ℃,100min+ 120 ℃,6h人工时效； 480 ℃,100min+ 室温,48h自然时效；
固溶处理：480 ℃,100min
混合酸腐蚀，500×
人工时效：120 ℃,6h
混合酸腐蚀，500×
人工时效：120 ℃,6h
硝酸水溶液腐蚀，500×
自然时效：室温，48h
（见显微镜上组织）