铝合金(非常经典)

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1、第二章第二章 铝及其合金铝及其合金第一节第一节第一节第一节 工业纯铝、合金化及铝合金的分类、工业纯铝、合金化及铝合金的分类、工业纯铝、合金化及铝合金的分类、工业纯铝、合金化及铝合金的分类、牌号和状态符号牌号和状态符号牌号和状态符号牌号和状态符号一、工业纯铝一、工业纯铝一、工业纯铝一、工业纯铝 1 1、物性、物性、物性、物性 熔点熔点熔点熔点 660.24660.24；密度密度密度密度2.7102.7103 3kg/mkg/m3 3； 弹性模量弹性模量弹性模量弹性模量（E E）72000MPa72000MPa 面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格面心立方晶格 a=0.4049nma=0.4049

2、nm；原子直径原子直径原子直径原子直径0.286 nm0.286 nm 相对电导率相对电导率相对电导率相对电导率 6262IACS IACS （International Annealed Copper StandardInternational Annealed Copper Standard） 电阻率电阻率电阻率电阻率 2.66102.6610-8-8m m ( (欧姆米欧姆米欧姆米欧姆米) (99.9%Al) (99.9%Al)； 顺磁性顺磁性顺磁性顺磁性（磁化率（磁化率（磁化率（磁化率215215）；）；）；）； 2 2、力性、力性、力性、力性 纯度纯度b MPa0.2 MPa%HB9

3、9.994922458411299.7（A00）65264499.5702831126175纯铝进行纯铝进行6080冷变形，冷变形，b 虽然能达到虽然能达到150180MPa，但但已降低到已降低到11.5%，变脆，变脆 3、化学性能、化学性能铝的化学活泼性极高，标准电极电位（铝的化学活泼性极高，标准电极电位（铝的化学活泼性极高，标准电极电位（铝的化学活泼性极高，标准电极电位（1.671.67伏）。伏）。伏）。伏）。铝在空气中表面生成铝在空气中表面生成铝在空气中表面生成铝在空气中表面生成5 510nm10nm厚的厚的厚的厚的AlAl2 2OO3 3保护膜，保护膜，保护膜，保护膜，在大气中耐蚀。在

4、大气中耐蚀。在大气中耐蚀。在大气中耐蚀。在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几乎不反应。乎不反应。乎不反应。乎不反应。在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。4、特点、特点 质量轻质量轻质量轻质量轻优秀的导电、传热和塑性变形性能优秀的导电、传热和塑性变形性能优秀的导电、传热和塑性变形性能优秀的导电、传热和塑性变形性能 在大气中有良好的耐蚀性在大气中有良好的耐蚀性在大气中有良好的耐蚀性在大

5、气中有良好的耐蚀性强度低不适于作结构材料强度低不适于作结构材料强度低不适于作结构材料强度低不适于作结构材料二、铝的合金化铝的合金化合金化原理主要固溶强化和时效强化合金化原理主要固溶强化和时效强化合金化原理主要固溶强化和时效强化合金化原理主要固溶强化和时效强化固溶强化：元素溶解度大，与固溶强化：元素溶解度大，与固溶强化：元素溶解度大，与固溶强化：元素溶解度大，与AlAl原子直径差大，例如原子直径差大，例如原子直径差大，例如原子直径差大，例如MgMg 和和和和MnMn时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在时效强

6、化：所加元素或形成的中间相，高温时在AlAl中有较中有较中有较中有较 大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。 常加入的元素为常加入的元素为常加入的元素为常加入的元素为ZnZn、MgMg、CuCu、SiSi、LiLi。各种元素在铝中的极限溶解度元素元素温度温度极限溶解度极限溶解度元素元素温度温度极限溶解度极限溶解度Wt%Wt%At%At%Wt%Wt%At%At%ZnZn443443707028.828.8TiTi6656651.31.30.740.74AgAg56656656.656

7、.613.813.8CrCr6616610.770.770.400.40MgMg45045017.417.418.518.5CdCd6496490.40.40.090.09GeGe4244247.27.22.72.7V V6616610.40.40.210.21CuCu5485485.655.652.42.4ZrZr6606600.280.280.080.08LiLi6006004.24.216.316.3SnSn2282280.060.060.010.01MnMn6586581.821.820.90.9FeFe6556550.050.050.0250.025SiSi5775771.651.6

8、51.591.59NiNi6406400.040.040.020.02铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）元素元素原子直径原子直径元素元素原子直径原子直径Mg3.196V2.632Zr3.170Cu2.556Li3.039Cr2.498Sn3.022Ni2.491Cd2.979Fe2.482Ti2.890Ge2.450Ag2.888Si2.351Al2.862Mn2.240Zn2.665铝合金常加入的元素为铝合金常加入的元素为铝合金常加入的元素为铝

9、合金常加入的元素为ZnZn、MgMg、CuCu、SiSi、LiLi。在合金中可能形成：在合金中可能形成：在合金中可能形成：在合金中可能形成： CuAlCuAl2 2 S S AlAl2 2CuMg CuMg MgZnMgZn2 2 T T AlAl2 2MgMg3 3ZnZn3 3 MgMg2 2Si Si AlLi AlLi MgMg2 2AlAl3 3铝中的主要杂质：铝中的主要杂质：铝中的主要杂质：铝中的主要杂质：FeFe、SiSi为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入

10、MnMn、CrCr、ZrZr、TiTi、CuCu等微量元素。等微量元素。等微量元素。等微量元素。三、分类、牌号和状态符号三、分类、牌号和状态符号 (1) (1) 我国铝及其合金过去的分类和牌号：我国铝及其合金过去的分类和牌号：我国铝及其合金过去的分类和牌号：我国铝及其合金过去的分类和牌号： 采用汉语拼音加阿拉伯数字表示采用汉语拼音加阿拉伯数字表示采用汉语拼音加阿拉伯数字表示采用汉语拼音加阿拉伯数字表示 纯铝：纯铝：纯铝：纯铝：LGLG工业高纯铝；工业高纯铝；工业高纯铝；工业高纯铝；L L工业纯铝工业纯铝工业纯铝工业纯铝 变形铝合金分类及牌号变形铝合金分类及牌号变形铝合金分类及牌号变形铝合金分类

11、及牌号: : （L L）（类）（序号）（状态）（类）（序号）（状态）（类）（序号）（状态）（类）（序号）（状态）纯铝工业纯铝工业纯铝含含Al工业高纯铝工业高纯铝含含AlL199.7LG599.99L299.6LG499.97L399.5LG399.93L499.3LG299.9L599LG199.85L698.8国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类名称名称牌号牌号合金系合金系防锈铝防锈铝LFAl-Mn和和Al-Mg硬铝硬铝LYAl-Cu-Mg锻铝锻铝LDAl-Mg-Si-(Cu)

12、超硬铝超硬铝LCAl-Zn-Mg-Cu特殊铝特殊铝LT其它其它 (2) (2)美国变形铝合金牌号及状态美国变形铝合金牌号及状态美国变形铝合金牌号及状态美国变形铝合金牌号及状态牌号：牌号：牌号：牌号： 用四位阿拉伯数字表示用四位阿拉伯数字表示用四位阿拉伯数字表示用四位阿拉伯数字表示 第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素）第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素）第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素）第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素） 第二位数表示原始合金或改进合金，第二位数表示原始合金或改进合金，第二位数表示原始合金或改进合金，第二位数表示原始合金或改进合金，0 0为原始合金，为

13、原始合金，为原始合金，为原始合金， 改进改进改进改进 合金依次为合金依次为合金依次为合金依次为1 1、2 2、3 3等等等等 最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位 铝含量（铝含量（铝含量（铝含量（1145114599.4599.45AlAl， 1200 120099.0099.00AlAl）牌号牌号合金系合金系1含含Al 99.002Cu3Mn4Si5Mg6Mg和和Si7Zn8其它其它目前我国变形铝合金牌号目前我国变形铝合金

14、牌号 表示方法基本与美国相同,不同之处在于第二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母： 例如：7A04、7B04状态：状态：F F加工态（热轧、挤压）加工态（热轧、挤压）加工态（热轧、挤压）加工态（热轧、挤压）, ,不控制应变硬化量不控制应变硬化量不控制应变硬化量不控制应变硬化量OO退火再结晶状态，强度最低、塑性最高退火再结晶状态，强度最低、塑性最高退火再结晶状态，强度最低、塑性最高退火再结晶状态，强度最低、塑性最高WW固溶处理正在自然时效过程（不稳定）固溶处理正在自然时效过程（不稳定）固溶处理正在自然时效过程（不稳定）固溶处理正在自然时效过程（不稳定）H H冷作硬化状态冷作硬化状态冷作硬化状态冷作

15、硬化状态T T热处理状态热处理状态热处理状态热处理状态应变硬化状态：应变硬化状态： H1 H1应变硬化。应变硬化。应变硬化。应变硬化。 H2 H2应变硬化加不完全退火。应变硬化加不完全退火。应变硬化加不完全退火。应变硬化加不完全退火。 H3 H3应变硬化稳定处理。应变硬化稳定处理。应变硬化稳定处理。应变硬化稳定处理。 H112 H112加工过程的应变硬化（不控制应变量）。加工过程的应变硬化（不控制应变量）。加工过程的应变硬化（不控制应变量）。加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321 H321加工过程的应变硬化（控制应变量）。加工过程的应变硬化（控制应变量）。加工过程的应变硬化（控制应变量

16、）。加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116 H116特殊应变硬化。特殊应变硬化。特殊应变硬化。特殊应变硬化。热处理状态：热处理状态： 在在在在T T后附有一位或多位数。对于后附有一位或多位数。对于后附有一位或多位数。对于后附有一位或多位数。对于T T状态，列出状态，列出状态，列出状态，列出了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要自然时效时

17、间。如果这段时间在冶金学上有重要意义的话，就应对这段时间加以控制。数字意义的话，就应对这段时间加以控制。数字意义的话，就应对这段时间加以控制。数字意义的话，就应对这段时间加以控制。数字1 11010表示处理的具体程序。表示处理的具体程序。表示处理的具体程序。表示处理的具体程序。T1T1 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态T2T2 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程

18、冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态T3T3 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态T4T4 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态固溶处理，自然时效到基本稳定的状态固溶处理，自然时效到基本稳定的状态固溶处理，自然时效到基本稳定的状态T5T5 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态

19、T6T6 固溶处理，人工时效到强度最高的状态固溶处理，人工时效到强度最高的状态固溶处理，人工时效到强度最高的状态固溶处理，人工时效到强度最高的状态T7T7 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态）固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态）固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态）固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8T8 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态T9T9 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态固溶处理、人工时效、然后冷

20、加工的状态固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10T10从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态TX51TX51通过拉伸消除应力的状态通过拉伸消除应力的状态通过拉伸消除应力的状态通过拉伸消除应力的状态TX52 TX52 通过压缩消除应力的状态通过压缩消除应力的状态通过压缩消除应力的状态通过压缩消除应力的状态TX54 TX54 通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态通过拉伸和压缩相结合的方法消除应

21、力的状态通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态第二节第二节 变形铝合金变形铝合金简单地说：简单地说：简单地说：简单地说： 硬铝硬铝硬铝硬铝 综合机械性能好（不耐蚀）综合机械性能好（不耐蚀）综合机械性能好（不耐蚀）综合机械性能好（不耐蚀） 超硬铝超硬铝超硬铝超硬铝 室温强度最高室温强度最高室温强度最高室温强度最高 锻铝锻铝锻铝锻铝 热塑性好热塑性好热塑性好热塑性好 防锈铝防锈铝防锈铝防锈铝 耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）一、一、 硬铝硬铝 1

22、 1、一般特点、一般特点、一般特点、一般特点 较好的综合机械性能较好的综合机械性能较好的综合机械性能较好的综合机械性能 b b42042060MPa60MPa， 0.20.2280280300MPa300MPa， 15151717。 耐蚀性低耐蚀性低耐蚀性低耐蚀性低 有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（SCCSCC）倾向小。）倾向小。）倾向小。）倾向小。 焊接性不好焊接性不好焊接性不好焊接性不好 主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构主要用

23、于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构中。中。中。中。 可热处理强化可热处理强化可热处理强化可热处理强化AlZnMg合金相图合金相图2、硬铝的组织、硬铝的组织在在AlCuMg三元系合金相图铝角附近，按三元系合金相图铝角附近，按Mg含量增加，依次可能出现以下四个相：含量增加，依次可能出现以下四个相： ：CuAlCuAl2 2 正方晶格正方晶格正方晶格正方晶格 S S：AlAl2 2CuMgCuMg 斜方晶格斜方晶格斜方晶格斜方晶格 T T：MgMg3232（CuAlCuAl）4949 立方晶格立方晶格立方晶格立方晶格 ( (也称也称也称也称CuMgCuMg4 4AlAl6 6) ) ：MgMg2

24、2AlAl3 3 面心立方面心立方面心立方面心立方 随随随随MgMg含量增加，含量增加，含量增加，含量增加， 相减少，相减少，相减少，相减少，S S相增加相增加相增加相增加 Cu/Mg 8, Cu/Mg 8, 主要是主要是主要是主要是 相相相相 Cu/Mg Cu/Mg8 84 4， 主要是主要是主要是主要是 S S相相相相 Cu/Mg Cu/Mg4 41.51.5， 主要是主要是主要是主要是S S相，相，相，相， S S相中相中相中相中Cu/MgCu/Mg2.612.61 相析出序列的相析出序列的相析出序列的相析出序列的GPGP区和区和区和区和是圆片状是圆片状是圆片状是圆片状 S S相析出序列

25、的相析出序列的相析出序列的相析出序列的GPGP区和区和区和区和SS是针状是针状是针状是针状 强化效果：强化效果：强化效果：强化效果： ST ST 耐热性：耐热性：耐热性：耐热性： 随温度升高，随温度升高，随温度升高，随温度升高，S S相比相比相比相比 软化的慢，软化的慢，软化的慢，软化的慢， S S相高温强化相高温强化相高温强化相高温强化 效果好。效果好。效果好。效果好。 3、硬铝的合金化、硬铝的合金化成分范围：成分范围：成分范围：成分范围： Cu Cu：2.52.56.06.0，硬铝的主要成分，硬铝的主要成分，硬铝的主要成分，硬铝的主要成分 Mg Mg：0.40.42.82.8，主要作用生成

26、，主要作用生成，主要作用生成，主要作用生成S S相相相相 Mn Mn：0.40.41.01.0，消除，消除，消除，消除FeFe对抗蚀性的有害影响，抑对抗蚀性的有害影响，抑对抗蚀性的有害影响，抑对抗蚀性的有害影响，抑 制再结晶产生挤压效应，超过制再结晶产生挤压效应，超过制再结晶产生挤压效应，超过制再结晶产生挤压效应，超过1 1 产生（产生（产生（产生（MnFeMnFe）AlAl结晶相结晶相结晶相结晶相 有时加：有时加：有时加：有时加：TiTi细化铸态晶粒细化铸态晶粒细化铸态晶粒细化铸态晶粒 Be Be提高氧化膜的致密性，防止提高氧化膜的致密性，防止提高氧化膜的致密性，防止提高氧化膜的致密性，防止

27、MgMg的烧损。的烧损。的烧损。的烧损。典型合金的化学成分：典型合金的化学成分： LY12LY12（相当（相当（相当（相当20242024）AlAl4.3Cu4.3Cu1.5Mg1.5Mg0.6Mn0.6Mn LY11 LY11（相当（相当（相当（相当20172017）AlAl4.3Cu4.3Cu0.6Mg0.6Mg0.6Mn0.6Mn LY2 Al LY2 Al2.9Cu2.9Cu2.2Mg2.2Mg0.6Mn0.6Mn 4、硬铝的热处理、硬铝的热处理 除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理

28、是淬火时效除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效 淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高 的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容 易过烧。易过烧

29、。易过烧。易过烧。合金合金固溶淬火温度固溶淬火温度过烧温度过烧温度LY1495505535LY2495505515LY6495505518LY10510520540LY11495510517LY12495503507时效：时效：除耐热硬铝除耐热硬铝LY2合金进行人工时效，大多数硬合金进行人工时效，大多数硬铝都是在自然时效状态下应用。铝都是在自然时效状态下应用。硬铝自然时效状态下的抗蚀性（晶间腐蚀）硬铝自然时效状态下的抗蚀性（晶间腐蚀）优于人工时效状态。优于人工时效状态。硬铝合金易产生晶间腐蚀的原因：硬铝合金易产生晶间腐蚀的原因： 含含含含CuCu的固溶体和的固溶体和的固溶体和的固溶体和CuCu

30、2 2AlAl相的电极电位都较高，当相的电极电位都较高，当相的电极电位都较高，当相的电极电位都较高，当CuCu2 2AlAl在晶界沉淀时，在晶界沉淀时，在晶界沉淀时，在晶界沉淀时，晶界附近出现含晶界附近出现含晶界附近出现含晶界附近出现含CuCu较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介质中成为阳极，而含质中成为阳极，而含质中成为阳极，而含质中成为阳极，而含CuCu较高的晶粒内部和析出相（较高的晶粒内部和析出相（较高的晶粒内部和析出相（较高的晶粒内部和析出相（Cu

31、Cu2 2AlAl）则为阴极。）则为阴极。）则为阴极。）则为阴极。另外，晶界两侧的另外，晶界两侧的另外，晶界两侧的另外，晶界两侧的CuCu贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。 为了改善硬铝的抗蚀性，除合金化、热处理及其它措施（阳极化、涂为了改善硬铝的抗蚀性，除合金化、热处理及其它措施（阳极化、涂为了改善硬铝的抗蚀性，除合金化、热处理及其它措施（阳极化、涂

32、为了改善硬铝的抗蚀性，除合金化、热处理及其它措施（阳极化、涂漆）外，在板材表面包覆一层纯度大于漆）外，在板材表面包覆一层纯度大于漆）外，在板材表面包覆一层纯度大于漆）外，在板材表面包覆一层纯度大于99.599.5的纯铝。纯铝的电极电的纯铝。纯铝的电极电的纯铝。纯铝的电极电的纯铝。纯铝的电极电位低于基体，可起阳极保护作用。包铝层厚度一般占板材厚度的位低于基体，可起阳极保护作用。包铝层厚度一般占板材厚度的位低于基体，可起阳极保护作用。包铝层厚度一般占板材厚度的位低于基体，可起阳极保护作用。包铝层厚度一般占板材厚度的4 4，厚板可减至厚板可减至厚板可减至厚板可减至2 2。典型合金的热处理典型合金的热

33、处理 LY12LY12：495495WQWQ自然时效自然时效自然时效自然时效6 6天天天天 （ b b450 MPa450 MPa） 或或或或室温停室温停室温停室温停3 3天天天天19019010h10h （ b b500 MPa500 MPa） 不同合金自然时效硬化的能力和速度不同。不同合金自然时效硬化的能力和速度不同。不同合金自然时效硬化的能力和速度不同。不同合金自然时效硬化的能力和速度不同。 5 5、硬铝的性能和用途、硬铝的性能和用途、硬铝的性能和用途、硬铝的性能和用途按强度和用途分为：铆钉、中强、高强和耐热硬铝四大类按强度和用途分为：铆钉、中强、高强和耐热硬铝四大类按强度和用途分为：铆

34、钉、中强、高强和耐热硬铝四大类按强度和用途分为：铆钉、中强、高强和耐热硬铝四大类 铆钉硬铝：铆钉硬铝：铆钉硬铝：铆钉硬铝： LY1 LY1、 LY4 LY4 、LY9 LY9 、LY10LY10，以线材供应。，以线材供应。，以线材供应。，以线材供应。 LY1 LY1（剪切强度（剪切强度（剪切强度（剪切强度196 MPa196 MPa）和）和）和）和LY10LY10（剪切强度（剪切强度（剪切强度（剪切强度265 MPa265 MPa） 自然时效状态工艺塑性良好，铆接时间不受限制。自然时效状态工艺塑性良好，铆接时间不受限制。自然时效状态工艺塑性良好，铆接时间不受限制。自然时效状态工艺塑性良好，铆接

35、时间不受限制。 LY4 LY4（剪切强度（剪切强度（剪切强度（剪切强度286 MPa286 MPa）和）和）和）和LY9LY9属于高强铆钉硬铝，属于高强铆钉硬铝，属于高强铆钉硬铝，属于高强铆钉硬铝， 在淬火后规定时间内铆接，在淬火后规定时间内铆接，在淬火后规定时间内铆接，在淬火后规定时间内铆接，LY4LY4在在在在2 26h6h内铆接，内铆接，内铆接，内铆接， LY9 LY9在在在在20min20min内铆接。内铆接。内铆接。内铆接。 中强硬铝：中强硬铝：中强硬铝：中强硬铝： LY11 LY11：塑性好，以板、棒、型材应用于各种工业，：塑性好，以板、棒、型材应用于各种工业，：塑性好，以板、棒、

36、型材应用于各种工业，：塑性好，以板、棒、型材应用于各种工业， 在航空工业中主要用于模锻螺旋桨叶。在航空工业中主要用于模锻螺旋桨叶。在航空工业中主要用于模锻螺旋桨叶。在航空工业中主要用于模锻螺旋桨叶。高强硬铝：高强硬铝：高强硬铝：高强硬铝： LY12 LY12： 强度最高，应用最广，用于制造主要受力件。强度最高，应用最广，用于制造主要受力件。强度最高，应用最广，用于制造主要受力件。强度最高，应用最广，用于制造主要受力件。 板材：飞机蒙皮、壁板。板材：飞机蒙皮、壁板。板材：飞机蒙皮、壁板。板材：飞机蒙皮、壁板。 型材：飞机隔框、翼肋、长桁型材：飞机隔框、翼肋、长桁型材：飞机隔框、翼肋、长桁型材：飞

37、机隔框、翼肋、长桁 耐热硬铝：耐热硬铝：耐热硬铝：耐热硬铝： LY2 LY2： 较好的高温性能，用于制造在较高温度（较好的高温性能，用于制造在较高温度（较好的高温性能，用于制造在较高温度（较好的高温性能，用于制造在较高温度（150150250250） 下工作的构件，如航空发动机内的压气机叶片。下工作的构件，如航空发动机内的压气机叶片。下工作的构件，如航空发动机内的压气机叶片。下工作的构件，如航空发动机内的压气机叶片。 二、超硬铝二、超硬铝 （Al-Zn-Mg-Cu系合金）系合金） 超硬铝是在超硬铝是在超硬铝是在超硬铝是在Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金基础上加合金基础上加合金基础上加合金基

38、础上加CuCu发展起发展起发展起发展起来的，它的强度超过硬铝，可达来的，它的强度超过硬铝，可达来的，它的强度超过硬铝，可达来的，它的强度超过硬铝，可达600600700MPa700MPa，所以称超硬铝。第二次世界大战后，才开始大批生所以称超硬铝。第二次世界大战后，才开始大批生所以称超硬铝。第二次世界大战后，才开始大批生所以称超硬铝。第二次世界大战后，才开始大批生产和应用。产和应用。产和应用。产和应用。 调质的调质的调质的调质的4545钢：钢：钢：钢： b b780780850 MPa850 MPa 0.20.2450450550 MPa550 MPa1、Al-Zn-Mg系中强可焊铝合金系中强可

39、焊铝合金 特点：特点：特点：特点： 高的时效硬化能力；高的时效硬化能力；高的时效硬化能力；高的时效硬化能力； 中等强度（中等强度（中等强度（中等强度（ b b300300450 MPa450 MPa）；）；）；）； 优良的可焊性；优良的可焊性；优良的可焊性；优良的可焊性； 好的热变形性和抗应力腐蚀性能；好的热变形性和抗应力腐蚀性能；好的热变形性和抗应力腐蚀性能；好的热变形性和抗应力腐蚀性能； 宽的固溶处理温度范围；宽的固溶处理温度范围；宽的固溶处理温度范围；宽的固溶处理温度范围； 低的淬火敏感性。低的淬火敏感性。低的淬火敏感性。低的淬火敏感性。 相组成：相组成：工业上实际应用的工业上实际应用的

40、工业上实际应用的工业上实际应用的Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金成分范围处于：合金成分范围处于：合金成分范围处于：合金成分范围处于： T T和和和和 T T 相区相区相区相区当当当当ZnZn含量不变时，含量不变时，含量不变时，含量不变时， 随随随随MgMg含量增加合金中逐渐出现含量增加合金中逐渐出现含量增加合金中逐渐出现含量增加合金中逐渐出现TT相。相。相。相。 T T相：相：相：相：AlAl2 2MgMg3 3ZnZn3 3，立方晶格，立方晶格，立方晶格，立方晶格，a a1.4291.4291.471nm1.471nm。 相：相：相：相：MgZnMgZn2 2， 六方晶格，六方晶格，六方

41、晶格，六方晶格，a a0.521nm 0.521nm ，c c0.86nm0.86nm。 Zn/Mg Zn/Mg1 14 4 ， 主要是主要是主要是主要是T T相。相。相。相。 Zn/Mg 4 Zn/Mg 4， 出现出现出现出现 相。相。相。相。 Zn/Mg Zn/Mg6 67 7， 完全有完全有完全有完全有 相组成。相组成。相组成。相组成。 时效序列：时效序列： 无论合金是落在无论合金是落在无论合金是落在无论合金是落在 T T还是还是还是还是 相区，实际上时效析出序相区，实际上时效析出序相区，实际上时效析出序相区，实际上时效析出序列均如下：列均如下：列均如下：列均如下： 球形球形球形球形GP

42、GP区区区区 T T是部分共格的过渡相，六方晶格，是部分共格的过渡相，六方晶格，是部分共格的过渡相，六方晶格，是部分共格的过渡相，六方晶格， a a0.496nm 0.496nm ，c c0.868nm0.868nm。 110 110以下以下以下以下 主要是主要是主要是主要是GPGP区区区区 110 110140140 主要是主要是主要是主要是 160 160200200 主要是主要是主要是主要是 270 270以上以上以上以上 可出现可出现可出现可出现T T相相相相 合金化：合金化： ZnZnMgMg的总量约的总量约的总量约的总量约4.54.57.67.6（wtwt），），），），Zn/Mg

43、 Zn/Mg 一般在一般在一般在一般在2 23.83.8， （MgZnMgZn2 2中中中中Zn/MgZn/Mg5.385.38）通常加入的微量元素：通常加入的微量元素：通常加入的微量元素：通常加入的微量元素： Mn 0.2 Mn 0.20.450.45，显著提高，显著提高，显著提高，显著提高SCRSCR，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。 Cr 0.3 Cr 0.3， 显著提高显著提高显著提高显著提高SCRSCR，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落

44、腐蚀。，增加淬火敏感性，产生剥落腐蚀。 Zr 0.15 Zr 0.150.30.3 细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。 Ti Ti 0.20.2， 细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。细化晶粒，提高可焊性。 Cu 0.25 Cu 0.25， 显著提高显著提高显著提高显著提高SCRSCR，降低可焊性。，降低可焊性。，降低可焊性。，降低可焊性。该合金不采用自然时效制度，其原因有二：该合金不采用自然时效制度，其原因有二：该合金不采用自然时效制度，其原因有二：该合金不采用自然时效制度，其原因有二： Al-Zn-Mg A

45、l-Zn-Mg系合金系合金系合金系合金GPGP区长大速度缓慢，自然时效过程需数月才能达区长大速度缓慢，自然时效过程需数月才能达区长大速度缓慢，自然时效过程需数月才能达区长大速度缓慢，自然时效过程需数月才能达 到稳定阶段。到稳定阶段。到稳定阶段。到稳定阶段。 与人工时效比较，自然时效的抗应力腐蚀能力差。与人工时效比较，自然时效的抗应力腐蚀能力差。与人工时效比较，自然时效的抗应力腐蚀能力差。与人工时效比较，自然时效的抗应力腐蚀能力差。2、Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝系超硬铝 四十年代初，人们发现在四十年代初，人们发现在四十年代初，人们发现在四十年代初，人们发现在Al-Zn-MgAl-Zn-Mg系

46、合金中加入系合金中加入系合金中加入系合金中加入22CuCu能改善合金的塑性和抗蚀能力，再加入少能改善合金的塑性和抗蚀能力，再加入少能改善合金的塑性和抗蚀能力，再加入少能改善合金的塑性和抗蚀能力，再加入少量的量的量的量的CrCr等微量元素可强烈提高抗应力腐蚀性能，等微量元素可强烈提高抗应力腐蚀性能，等微量元素可强烈提高抗应力腐蚀性能，等微量元素可强烈提高抗应力腐蚀性能， 从此发展了从此发展了从此发展了从此发展了Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu合金，即超硬铝。合金，即超硬铝。合金，即超硬铝。合金，即超硬铝。超硬铝的相组成：超硬铝的相组成：超硬铝的相组成：超硬铝的相组成：在在在在Al-Z

47、n-MgAl-Zn-Mg系合金中加入系合金中加入系合金中加入系合金中加入 Cu Cu，主要强化仍然是，主要强化仍然是，主要强化仍然是，主要强化仍然是 析出序列，但析出序列，但析出序列，但析出序列，但还可能出现还可能出现还可能出现还可能出现S S相（相（相（相（AlAl2 2CuMgCuMg）析出序列，）析出序列，）析出序列，）析出序列，当当当当CuCu含量大于含量大于含量大于含量大于2 2时，还可能出现时，还可能出现时，还可能出现时，还可能出现 （CuAlCuAl2 2）析出序列。）析出序列。）析出序列。）析出序列。通常认为在通常认为在通常认为在通常认为在125125150150时效：时效：时

48、效：时效：Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金是系合金是系合金是系合金是在在在在Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金时效序列合金时效序列合金时效序列合金时效序列（GPGP T T）的基础上，的基础上，的基础上，的基础上，又出现了又出现了又出现了又出现了Al-Cu-MgAl-Cu-Mg合金的沉淀过程（合金的沉淀过程（合金的沉淀过程（合金的沉淀过程（GPBGPBSSSSS S） 合金化：合金化：ZnZn和和和和MgMg主要强化元素主要强化元素主要强化元素主要强化元素 Cu Cu也起强化作用，也起强化作用，也起强化作用，也起强化作用， 但主要还是提高但主要还是提高但主要还是提高但主要还

49、是提高SCRSCR，极限溶解度，极限溶解度，极限溶解度，极限溶解度2 2 Zn ZnMgMgCuCu一般在一般在一般在一般在9.759.7513.513.5MnMn、CrCr、ZrZr、TiTi的含量和作用与的含量和作用与的含量和作用与的含量和作用与Al-Zn-MgAl-Zn-Mg合金相似合金相似合金相似合金相似FeFe和和和和SiSi为杂质为杂质为杂质为杂质典型合金典型合金LC4 LC4LC4合金：合金：合金：合金： （FeFe和和和和SiSi分别小于分别小于分别小于分别小于0.50.5） 超硬铝的热处理：超硬铝的热处理：超硬铝的热处理：超硬铝的热处理： 人工状态下使用。人工状态下使用。人工

50、状态下使用。人工状态下使用。 LC4LC4合金：合金：合金：合金： 470 470WQWQ 单级时效（单级时效（单级时效（单级时效（T6T6）：）：）：）：12012024h,24h, 强度高（强度高（强度高（强度高（ b b 550MPa 550MPa ）、）、）、）、SCCSCC敏感敏感敏感敏感 双级时效（双级时效（双级时效（双级时效（T74T74）：）：）：）：1201203h3h1601603h3h， 稍过时效，强度降低稍过时效，强度降低稍过时效，强度降低稍过时效，强度降低1010， SCC SCC不敏感不敏感不敏感不敏感 外的几国种典型合金外的几国种典型合金发展方向：发展方向：发展方

51、向：发展方向：提高提高提高提高ZnZn和和和和CuCu、降低、降低、降低、降低FeFe和和和和SiSi、以、以、以、以ZrZr代替代替代替代替MnMn和和和和CrCr 合金ZnMgCuMnCrZrTiFeSi70755.62.51.60.30.230.250.50.470506.22.252.30.10.040.120.060.120.1570558.02.052.30.050.040.150.060.150.1超硬铝的特点和应用：超硬铝的特点和应用： 特点：强度最高；特点：强度最高；特点：强度最高；特点：强度最高； 抗蚀性低（有抗蚀性低（有抗蚀性低（有抗蚀性低（有SCCSCC倾向）；倾向）；

52、倾向）；倾向）； 焊接性不好；缺口敏感性强；焊接性不好；缺口敏感性强；焊接性不好；缺口敏感性强；焊接性不好；缺口敏感性强； 耐热性比硬铝差。耐热性比硬铝差。耐热性比硬铝差。耐热性比硬铝差。 应用：可生产板材、型材及模锻件应用于飞机结应用：可生产板材、型材及模锻件应用于飞机结应用：可生产板材、型材及模锻件应用于飞机结应用：可生产板材、型材及模锻件应用于飞机结 构，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。构，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。构，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。构，如：翼梁、蒙皮、起落架、大梁。三、锻铝三、锻铝 Al-Mg-Si及及Al-Mg-Si-Cu系）系）1 1、Al-Mg-SiAl-Mg-

53、Si合金合金合金合金 特点：特点：特点：特点： 突出的特点是有优良的热塑性，适于生产锻件突出的特点是有优良的热塑性，适于生产锻件突出的特点是有优良的热塑性，适于生产锻件突出的特点是有优良的热塑性，适于生产锻件。 另外：另外：另外：另外： 中等强度，良好的耐蚀性和可焊性（没有中等强度，良好的耐蚀性和可焊性（没有中等强度，良好的耐蚀性和可焊性（没有中等强度，良好的耐蚀性和可焊性（没有SCCSCC） 易进行阳极氧化着色或上珐琅（易进行阳极氧化着色或上珐琅（易进行阳极氧化着色或上珐琅（易进行阳极氧化着色或上珐琅（CuCu对阳极氧化不利）对阳极氧化不利）对阳极氧化不利）对阳极氧化不利） 第一个工业第一个

54、工业第一个工业第一个工业Al-Mg-SiAl-Mg-Si合金是美国合金是美国合金是美国合金是美国19231923年的专利年的专利年的专利年的专利 （51S51S合金，合金，合金，合金，0.60.6MgMg，1 1SiSi） 60636063合金：合金：合金：合金：0.68Mg0.68Mg，0.4Si0.4Si， Cu Cu、CrCr、MnMn、TiTi均均均均0.11.2Si1.2）的）的）的）的TcTc温度很高（温度很高（温度很高（温度很高（190190），），），），在在在在150150160160时效组织是由针状时效组织是由针状时效组织是由针状时效组织是由针状GPGP区或棒状区或棒状区或

55、棒状区或棒状相组成，相组成，相组成，相组成，很少出现很少出现很少出现很少出现PFZPFZ，也不在位错形核或沉淀。，也不在位错形核或沉淀。，也不在位错形核或沉淀。，也不在位错形核或沉淀。Al-Mg-SiAl-Mg-Si合金的成分：合金的成分：合金的成分：合金的成分： MgMg2 2SiSi中中中中 Mg MgSiSi1.731.73，通常，通常，通常，通常 Mg MgSi 2Si 2 合金随合金随合金随合金随MgMg2 2SiSi相对量增大，强度升高。相对量增大，强度升高。相对量增大，强度升高。相对量增大，强度升高。 Mg Mg过剩会降低过剩会降低过剩会降低过剩会降低MgMg2 2SiSi在在在

56、在 固溶体中的溶解度固溶体中的溶解度固溶体中的溶解度固溶体中的溶解度 Si Si过剩无此作用，一般保持过剩无此作用，一般保持过剩无此作用，一般保持过剩无此作用，一般保持SiSi含量高于含量高于含量高于含量高于MgMg应考虑应考虑应考虑应考虑SiSi容易与容易与容易与容易与MnMn和和和和FeFe形成杂质相（形成杂质相（形成杂质相（形成杂质相（FeMnSiFeMnSi）Al6Al6，消耗，消耗，消耗，消耗SiSi。 因此，因此，因此，因此，SiSi含量应适当提高。含量应适当提高。含量应适当提高。含量应适当提高。 Al-Mg-Si Al-Mg-Si合金有明显的时效停放效应，添加合金有明显的时效停放

57、效应，添加合金有明显的时效停放效应，添加合金有明显的时效停放效应，添加CuCu可减轻该效应。可减轻该效应。可减轻该效应。可减轻该效应。 （MgMg2 2SiSi含量小于含量小于含量小于含量小于1 1时无停放效应），时无停放效应），时无停放效应），时无停放效应）， 添加添加添加添加CuCu使使使使Al-Mg-SiAl-Mg-Si合合合合 金的室温强度和耐热性明显增加，但塑性和耐蚀性下降。金的室温强度和耐热性明显增加，但塑性和耐蚀性下降。金的室温强度和耐热性明显增加，但塑性和耐蚀性下降。金的室温强度和耐热性明显增加，但塑性和耐蚀性下降。MnMn提高提高提高提高Al-Mg-SiAl-Mg-Si合金强

58、度、韧性、耐蚀性，合金强度、韧性、耐蚀性，合金强度、韧性、耐蚀性，合金强度、韧性、耐蚀性，CrCr有相同作用。有相同作用。有相同作用。有相同作用。TiTi可消除铸锭中的柱状晶，并细化晶粒，改善工艺塑性。可消除铸锭中的柱状晶，并细化晶粒，改善工艺塑性。可消除铸锭中的柱状晶，并细化晶粒，改善工艺塑性。可消除铸锭中的柱状晶，并细化晶粒，改善工艺塑性。Al-Mg-Si合金的热处理：合金的热处理： 锻铝可进行自然时效或人工时效，但自然时效速锻铝可进行自然时效或人工时效，但自然时效速锻铝可进行自然时效或人工时效，但自然时效速锻铝可进行自然时效或人工时效，但自然时效速率慢（需率慢（需率慢（需率慢（需1010

59、天以上），而且强化效果比人工时效天以上），而且强化效果比人工时效天以上），而且强化效果比人工时效天以上），而且强化效果比人工时效差（约差差（约差差（约差差（约差30305050）。）。）。）。 锻铝一般在人工时效状态下使用锻铝一般在人工时效状态下使用锻铝一般在人工时效状态下使用锻铝一般在人工时效状态下使用 520 520530530WQ 150WQ 150170170101012h12h应用：应用：特点特点特点特点 ：中等强度，：中等强度，：中等强度，：中等强度， b b 300 MPa 300 MPaMgMg2 2SiSi0.80.81.21.2， b b300 MPa300 MPa300

60、MPa 如如如如60616061挤压后重新固溶处理水淬（挤压后重新固溶处理水淬（挤压后重新固溶处理水淬（挤压后重新固溶处理水淬（T6T6），），），）， b b316 MPa316 MPa 飞机发动机零件、直升飞机螺旋桨叶、飞机发动机零件、直升飞机螺旋桨叶、飞机发动机零件、直升飞机螺旋桨叶、飞机发动机零件、直升飞机螺旋桨叶、 形状复杂的锻件和模锻件。形状复杂的锻件和模锻件。形状复杂的锻件和模锻件。形状复杂的锻件和模锻件。2、Al-Mg-Si-Cu合金合金Al-Mg-Si-CuAl-Mg-Si-Cu系合金是在系合金是在系合金是在系合金是在Al-Mg-SiAl-Mg-Si系基础上发展出来的。系基础

61、上发展出来的。系基础上发展出来的。系基础上发展出来的。 第一个工业第一个工业第一个工业第一个工业Al-Mg-SiAl-Mg-Si合金是美国合金是美国合金是美国合金是美国19231923年的专利（年的专利（年的专利（年的专利（51S51S合金，合金，合金，合金，0.60.6MgMg，1 1SiSi），），），）， 6063 6063：0.68Mg0.68Mg，0.4Si0.4Si，CuCu、CrCr、MnMn、TiTi均均均均0.15Mg5时，时，时，时， 相沿晶沉淀形成连续网（尤其相沿晶沉淀形成连续网（尤其相沿晶沉淀形成连续网（尤其相沿晶沉淀形成连续网（尤其Mg8Mg8），），），）， 合金变

62、脆，产生合金变脆，产生合金变脆，产生合金变脆，产生SCCSCC和剥落腐蚀。和剥落腐蚀。和剥落腐蚀。和剥落腐蚀。采用形变热处理解决采用形变热处理解决采用形变热处理解决采用形变热处理解决高高Mg合金的缺点：合金的缺点：由由由由MgOMgO组成的氧化膜不致密，不起保护作用，组成的氧化膜不致密，不起保护作用，组成的氧化膜不致密，不起保护作用，组成的氧化膜不致密，不起保护作用，抗蚀性低、易抗蚀性低、易抗蚀性低、易抗蚀性低、易SCCSCC和剥落腐蚀，和剥落腐蚀，和剥落腐蚀，和剥落腐蚀，产生钠脆（不能用钠盐作熔炼剂）。产生钠脆（不能用钠盐作熔炼剂）。产生钠脆（不能用钠盐作熔炼剂）。产生钠脆（不能用钠盐作熔炼

63、剂）。几种常用变形铝合金的主加成分几种常用变形铝合金的主加成分几种常用变形铝合金的主加成分几种常用变形铝合金的主加成分ZnCuMgMnSiFeNi20244.31.50.670755.61.62.5LC4 6.01.72.260630.10.660.4LD5 2.20.60.95LD104.30.60.926182.31.61.11.1LD72.21.61.31.3LF211.330041.051.2550834.50.25LF54.7五、五、Al-Li合金合金目前的目前的目前的目前的Al-LiAl-Li合金是指添加合金是指添加合金是指添加合金是指添加2 23 3LiLi的各种铝合金，除理论研

64、究的各种铝合金，除理论研究的各种铝合金，除理论研究的各种铝合金，除理论研究外，都是三元或三元以上的铝合金。外，都是三元或三元以上的铝合金。外，都是三元或三元以上的铝合金。外，都是三元或三元以上的铝合金。优点：优点：优点：优点： 密度小密度小密度小密度小 （每加（每加（每加（每加1wt1wtLiLi合金密度降低合金密度降低合金密度降低合金密度降低3 3） 弹性模量高，刚度大（每加弹性模量高，刚度大（每加弹性模量高，刚度大（每加弹性模量高，刚度大（每加1wt1wtLiLi合金弹性模量增加合金弹性模量增加合金弹性模量增加合金弹性模量增加6 6） 淬火时效析出大量淬火时效析出大量淬火时效析出大量淬火时

65、效析出大量（Al3LiAl3Li）使合金大大强化。）使合金大大强化。）使合金大大强化。）使合金大大强化。缺点：缺点：缺点：缺点： 材料生产困难材料生产困难材料生产困难材料生产困难， （LiLi与一般材料都反应，价格是一般铝合金的与一般材料都反应，价格是一般铝合金的与一般材料都反应，价格是一般铝合金的与一般材料都反应，价格是一般铝合金的2 23 3倍），倍），倍），倍）， 断裂韧性低，断裂韧性低，断裂韧性低，断裂韧性低， 废料回收难于管理。废料回收难于管理。废料回收难于管理。废料回收难于管理。淬火时效析出大量淬火时效析出大量（Al3Li）使合金大大强化使合金大大强化 高强 相当于2000系和70

66、00系 高的抗疲劳性 比其它铝合金高 高的耐热性 比铝铜合金好 抗蚀性 比7000系好 较好的超塑性Al-LiAl-Li合金二元相图合金二元相图合金二元相图合金二元相图虚线代表亚稳虚线代表亚稳溶解度曲线溶解度曲线，立方结构，立方结构，立方结构，立方结构，LI2LI2有序结构（有序结构（有序结构（有序结构（Cu3AuCu3Au型）型）型）型）点阵常数点阵常数a=0.4047nma=0.4047nm 含含含含2.5wt2.5wtLiLi的的的的Al-Li-Cu-MgAl-Li-Cu-Mg合金在合金在合金在合金在190190时效时效时效时效对应不同的对应不同的对应不同的对应不同的CuCu、MgMg含

67、量时合金得到的沉淀产物含量时合金得到的沉淀产物含量时合金得到的沉淀产物含量时合金得到的沉淀产物几种典型的几种典型的Al-Li合金合金合金LiCuMgZr80902.41.30.70.1280912.61.90.70.1220902.22.70.1220912.02.21.50.12014202.050.1或或0.4Mn第三节第三节 铸造铝合金铸造铝合金特点：特点： 比重小，比强度高。比重小，比强度高。 有良好的抗蚀性和铸造工艺性有良好的抗蚀性和铸造工艺性 (可进行各种成型铸造可进行各种成型铸造) 熔点低、熔炼工艺和设备简单。熔点低、熔炼工艺和设备简单。一、分类和牌号一、分类和牌号按按GB 11

68、7374 铸铝分四大类。铸铝分四大类。 AlSi （ZL1XX） Al-Cu （ZL2XX） Al-Mg （ZL3XX） Al-Zn （ZL4XX）美国铸造铝合金的分类和牌号美国铸造铝合金的分类和牌号 用四位数字表示，但第三位数字后有小数用四位数字表示，但第三位数字后有小数点，点， 第一位数表示合金系第一位数表示合金系， 第二和第三位数表示牌号第二和第三位数表示牌号， 小数点后小数点后0表示铸件，表示铸件，1表示铸锭表示铸锭， 当对原始合金或杂质中限修改时，在数字当对原始合金或杂质中限修改时，在数字前按字母顺序加前按字母顺序加A、B、C、D等（但不包括等（但不包括I、O、Q和和X），）， X表

69、示实验合金。表示实验合金。 1xx.x 纯度纯度 99.00的纯铝的纯铝 2xx.x 以加以加Cu为主为主 3xx.x 以加以加Si为主，还加为主，还加Cu和或和或Mg 4xx.x Si 5xx.x Mg 7xx.x Zn 8xx.x Sn 9xx.x 其他其他 6xx.x 未使用系列未使用系列例如例如: 合金合金SiFeCuMnMgZnTi356.06.57.5 0.6 0.25 0.35 0.20.40.35 0.25A356.06.57.5 0.2 0.20.10.20.40.35 0.25二、二、Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金俗称俗称俗称俗称“ “硅铝明硅铝明硅铝明硅铝明” ”，应

70、用最广的一类铸造铝合金。，应用最广的一类铸造铝合金。，应用最广的一类铸造铝合金。，应用最广的一类铸造铝合金。特点：特点： 最好的铸造性能。最好的铸造性能。 （线收缩小，流动性好，热裂倾向小）（线收缩小，流动性好，热裂倾向小） 中等强度、较好的抗蚀性中等强度、较好的抗蚀性 AlAlSiSi系合金的共晶点靠近系合金的共晶点靠近系合金的共晶点靠近系合金的共晶点靠近AlAl端。端。端。端。 共晶成分共晶成分共晶成分共晶成分 Al Al11.711.7Si Si （577577）ZL102 （共晶合金）（共晶合金）SiSi易呈粗大的针状形态分布，易呈粗大的针状形态分布，易呈粗大的针状形态分布，易呈粗大的

71、针状形态分布，强度低（强度低（强度低（强度低（160Mpa160Mpa）机械性能差，热处理强化效果不大，）机械性能差，热处理强化效果不大，）机械性能差，热处理强化效果不大，）机械性能差，热处理强化效果不大，一般只进行退火，退火制度（一般只进行退火，退火制度（一般只进行退火，退火制度（一般只进行退火，退火制度（300300 3h3h，空冷或随炉冷），空冷或随炉冷），空冷或随炉冷），空冷或随炉冷）共晶组织：共晶组织：共晶组织：共晶组织： 随过冷度增大，组织变细，强度高，机械性能变好。随过冷度增大，组织变细，强度高，机械性能变好。随过冷度增大，组织变细，强度高，机械性能变好。随过冷度增大，组织变细，

72、强度高，机械性能变好。ZL102ZL102： 用铁模生产薄壁件，可得满意的机械性能。如果用砂用铁模生产薄壁件，可得满意的机械性能。如果用砂用铁模生产薄壁件，可得满意的机械性能。如果用砂用铁模生产薄壁件，可得满意的机械性能。如果用砂 模或厚壁件，组织粗大，机械性能不好。模或厚壁件，组织粗大，机械性能不好。模或厚壁件，组织粗大，机械性能不好。模或厚壁件，组织粗大，机械性能不好。为了提高为了提高Al-Si合金的机械性能，合金的机械性能，可采用如下手段：可采用如下手段：变质处理：变质处理：变质处理：变质处理：目的：细化目的：细化目的：细化目的：细化SiSi相，改变相，改变相，改变相，改变SiSi相形态

73、相形态相形态相形态 变质剂：变质剂：变质剂：变质剂：NaNaSbSb（锑）（锑）（锑）（锑）RERE（SrSr锶）锶）锶）锶） ( (效果越来越好效果越来越好效果越来越好效果越来越好) ) Sr Sr对改善共晶对改善共晶对改善共晶对改善共晶SiSi的形态最有效。的形态最有效。的形态最有效。的形态最有效。Al-12Si合金变质处理前合金变质处理前 400Na变质处理后，变质处理后， 400强度提高强度提高30时效强化：时效强化：加入合金元素：加入合金元素：加入合金元素：加入合金元素： CuCu、Mg Mg 除起变质作用外，还能时效强化。除起变质作用外，还能时效强化。除起变质作用外，还能时效强化。

74、除起变质作用外，还能时效强化。加入形成加入形成加入形成加入形成 （CuAlCuAl2 2），），），），S S（AlAl2 2CuMgCuMg），），），）， （MgMg2 2SiSi）的元素。）的元素。）的元素。）的元素。在在在在Al-SiAl-Si中加中加中加中加MgMg形成形成形成形成 ，同时加入，同时加入，同时加入，同时加入MgMg和和和和CuCu形成形成形成形成 和和和和S S固溶强化：固溶强化： 加入合金元素加入合金元素例如：例如：例如：例如：加少量加少量加少量加少量MnMn，除起固溶处理强化作用外，还能使粗针状的，除起固溶处理强化作用外，还能使粗针状的，除起固溶处理强化作用外，还

75、能使粗针状的，除起固溶处理强化作用外，还能使粗针状的（Fe2Si2Al9Fe2Si2Al9）转化为骨骼状的（）转化为骨骼状的（）转化为骨骼状的（）转化为骨骼状的（AlMnFeSiAlMnFeSi），减轻杂），减轻杂），减轻杂），减轻杂质对合金的有害影响。质对合金的有害影响。质对合金的有害影响。质对合金的有害影响。退火态使用退火态使用退火态使用退火态使用 ：ZL102 ZL102 Al-Si 200Al-Si 200以下使用以下使用以下使用以下使用人工时效：人工时效：人工时效：人工时效： ZL101 ZL101 Al-7Si-0.3Mg Al-7Si-0.3Mg，200200以下使用以下使用以下

76、使用以下使用 ZL104 ZL104 0.35Mn 0.35Mn 200 200以下使用以下使用以下使用以下使用 ZL105 ZL105 Al-5Si-0.45Mg-1.25Cu Al-5Si-0.45Mg-1.25Cu 250 250以下使用以下使用以下使用以下使用 ZL103 ZL103 在在在在ZL105ZL105的基础上提高的基础上提高的基础上提高的基础上提高CuCu，增添，增添，增添，增添MnMn ZL108ZL108（活塞合金）（活塞合金）（活塞合金）（活塞合金） 相当于在相当于在相当于在相当于在102102基础上加入基础上加入基础上加入基础上加入1.5Cu 0.7Mg 0.6Mn

77、1.5Cu 0.7Mg 0.6Mn （ZL108ZL108需作变质处理），需作变质处理），需作变质处理），需作变质处理），550550 6h6h淬火，淬火，淬火，淬火，205205 8h8h时效时效时效时效 ZL109 ZL109 12Si 1.0Cu 1.2Mg 1.0Ni12Si 1.0Cu 1.2Mg 1.0Ni 相当于相当于相当于相当于102102上加上加上加上加1.0Cu 1.2Mg 1.0Ni1.0Cu 1.2Mg 1.0Ni可热处理强化可热处理强化可热处理强化可热处理强化ZL102 铸造形状复杂，耐蚀，承受负荷较铸造形状复杂，耐蚀，承受负荷较低的零件。低的零件。ZL101 铸造形

78、状复杂，承受中等负荷的零铸造形状复杂，承受中等负荷的零件。件。(水泵及传动装置壳体、水冷发动机气水泵及传动装置壳体、水冷发动机气缸体等缸体等)ZL104 铸造形状复杂，承受高负荷的零件。铸造形状复杂，承受高负荷的零件。三、三、AlCu系系含含含含CuCu大于大于大于大于4 4。 主要强化相主要强化相主要强化相主要强化相CuAl2CuAl2。特点：特点：特点：特点： 有最高的室温和高温性能（可热处理强化）有最高的室温和高温性能（可热处理强化）有最高的室温和高温性能（可热处理强化）有最高的室温和高温性能（可热处理强化） 密度大，铸造和抗蚀性均较差。密度大，铸造和抗蚀性均较差。密度大，铸造和抗蚀性均

79、较差。密度大，铸造和抗蚀性均较差。最大的优点：耐热性好最大的优点：耐热性好最大的优点：耐热性好最大的优点：耐热性好最大的缺点：耐蚀性差最大的缺点：耐蚀性差最大的缺点：耐蚀性差最大的缺点：耐蚀性差 使用与铸造大负荷或耐热铸件。使用与铸造大负荷或耐热铸件。使用与铸造大负荷或耐热铸件。使用与铸造大负荷或耐热铸件。 （ 在在在在200200300300温度下工作）温度下工作）温度下工作）温度下工作） AlAlCuCu是一种比较陈旧的铸造铝合金。是一种比较陈旧的铸造铝合金。是一种比较陈旧的铸造铝合金。是一种比较陈旧的铸造铝合金。CuCu含量含量含量含量4 45 5的合金：的合金：的合金：的合金：热处理强

80、化效果最好，热处理强化效果最好，热处理强化效果最好，热处理强化效果最好， 具有高的强度和塑性，但是铸造性能差。具有高的强度和塑性，但是铸造性能差。具有高的强度和塑性，但是铸造性能差。具有高的强度和塑性，但是铸造性能差。 例如：例如：例如：例如：ZL203ZL203，制造形状简单、强度要求高的铸件。，制造形状简单、强度要求高的铸件。，制造形状简单、强度要求高的铸件。，制造形状简单、强度要求高的铸件。CuCu含量含量含量含量8 81010的合金：的合金：的合金：的合金：热处理强化效果较差，热处理强化效果较差，热处理强化效果较差，热处理强化效果较差， 但铸造性能较好。但铸造性能较好。但铸造性能较好。

81、但铸造性能较好。 例如：例如：例如：例如：ZL202ZL202，制造形状复杂、强度要求不太高的铸件。，制造形状复杂、强度要求不太高的铸件。，制造形状复杂、强度要求不太高的铸件。，制造形状复杂、强度要求不太高的铸件。CuCu含量含量含量含量10101414的合金：的合金：的合金：的合金：具有高的耐热性和铸造性。具有高的耐热性和铸造性。具有高的耐热性和铸造性。具有高的耐热性和铸造性。 适于制造形状复杂、在高温工作的铸件。适于制造形状复杂、在高温工作的铸件。适于制造形状复杂、在高温工作的铸件。适于制造形状复杂、在高温工作的铸件。 （汽车、摩托车发动机的活塞）（汽车、摩托车发动机的活塞）（汽车、摩托车

82、发动机的活塞）（汽车、摩托车发动机的活塞）Cu Cu 热处理强化热处理强化热处理强化热处理强化 铸造性铸造性铸造性铸造性 耐热性耐热性耐热性耐热性 四、四、AlMg系系特点：有最好的抗蚀性，最小的密度；特点：有最好的抗蚀性，最小的密度；特点：有最好的抗蚀性，最小的密度；特点：有最好的抗蚀性，最小的密度； 较高的强度；较高的强度；较高的强度；较高的强度； 铸造性和耐热性差（工作温度不超过铸造性和耐热性差（工作温度不超过铸造性和耐热性差（工作温度不超过铸造性和耐热性差（工作温度不超过200200） 铸造性差铸造性差铸造性差铸造性差熔化过程易形成氧化夹渣，使铸造工艺复杂化。熔化过程易形成氧化夹渣，使

83、铸造工艺复杂化。熔化过程易形成氧化夹渣，使铸造工艺复杂化。熔化过程易形成氧化夹渣，使铸造工艺复杂化。适于铸造抗蚀，耐冲击和表面装饰高的铸件，适于铸造抗蚀，耐冲击和表面装饰高的铸件，适于铸造抗蚀，耐冲击和表面装饰高的铸件，适于铸造抗蚀，耐冲击和表面装饰高的铸件， ZL302 ZL302，橡胶模具。，橡胶模具。，橡胶模具。，橡胶模具。 ZL302 ZL302，德国汽车轮胎橡胶模具：德国汽车轮胎橡胶模具： 3.48Mg 1.4Si 0.19Mn 1.2Fe 0.15Ti 0.032Cu 0.034Zn，微量，微量Be 与与ZL302和西德和西德G-AlMg5相近相近 430 40min固溶处理水淬固

84、溶处理水淬170 4.5h时效，时效后时效，时效后HB56原始状态，腐蚀（混合酸）原始状态，腐蚀（混合酸） 250250430 40min40min固溶固溶处理水淬，理水淬， 170 50min 50min ， 未腐未腐蚀， 250250五、五、Al-Zn系系 是最便宜的一种铸造铝合金是最便宜的一种铸造铝合金特点：容易压铸，特点：容易压铸，但无论强度，但无论强度， 抗蚀性，铸造性均无突出优点。抗蚀性，铸造性均无突出优点。 （主要缺点抗蚀性差）（主要缺点抗蚀性差） 故应用范围有限故应用范围有限 ZL401（Al-11Zn-7Si-0.2Mg） 汽车，拖拉机发动机零件。汽车，拖拉机发动机零件。Al

85、AlSiSi系：系：系：系：有最好的铸造性能，中等强度和有最好的铸造性能，中等强度和有最好的铸造性能，中等强度和有最好的铸造性能，中等强度和 抗蚀性，应用最广。抗蚀性，应用最广。抗蚀性，应用最广。抗蚀性，应用最广。AlAlCuCu系系系系: : 铸造和抗蚀性均较差，但有最高铸造和抗蚀性均较差，但有最高铸造和抗蚀性均较差，但有最高铸造和抗蚀性均较差，但有最高 的室温和高温性能，适于铸造大的室温和高温性能，适于铸造大的室温和高温性能，适于铸造大的室温和高温性能，适于铸造大 负荷或耐热铸件。负荷或耐热铸件。负荷或耐热铸件。负荷或耐热铸件。AlAlMgMg系系系系: : 最好的抗蚀性和较高的强度。但最好的抗蚀性和较高的强度。但最好的抗蚀性和较高的强度。但最好的抗蚀性和较高的强度。但 铸造和耐蚀性差。适于铸造抗蚀、铸造和耐蚀性差。适于铸造抗蚀、铸造和耐蚀性差。适于铸造抗蚀、铸造和耐蚀性差。适于铸造抗蚀、 耐冲击和表面装饰性高的铸件。耐冲击和表面装饰性高的铸件。耐冲击和表面装饰性高的铸件。耐冲击和表面装饰性高的铸件。AlAlZnZn系系系系: : 无论强度、抗蚀性和铸造性均无无论强度、抗蚀性和铸造性均无无论强度、抗蚀性和铸造性均无无论强度、抗蚀性和铸造性均无 突出的优点，故应用范围有限。突出的优点，故应用范围有限。突出的优点，故应用范围有限。突出的优点，故应用范围有限。