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1、第第1 1章章 铝及铝合金铝及铝合金1.1 1.1 1.1 1.1 概述概述概述概述1.2 1.2 1.2 1.2 铝的制取铝的制取铝的制取铝的制取1.3 1.3 1.3 1.3 铝的物理冶金铝的物理冶金铝的物理冶金铝的物理冶金1.4 1.4 1.4 1.4 工业纯铝工业纯铝工业纯铝工业纯铝1.5 1.5 1.5 1.5 铝合金铝合金铝合金铝合金目的：本章介绍铝及其合金的制备方法、热处理方面的基本知识，以及铸造铝合金、变形铝合金的性能特点及典型应用；讨论成分、组织和热处理对铝合金的化学性能、力学性能的影响及其与应用的关系。地壳中含量近地壳中含量近8.2%8.2%，列全部化学元素含量的列全部化学
2、元素含量的第三位第三位( (仅次于氧和硅仅次于氧和硅) )，列全部金属元素含量的列全部金属元素含量的第一位第一位（Fe: 5.1%；Mg: 2.1%；Ti: 0.6%）。1.11.1概述概述概述概述铝以化合态存在于各种岩石或矿石中，如长石、铝以化合态存在于各种岩石或矿石中，如长石、云母、高岭土、铝土矿、明矾。云母、高岭土、铝土矿、明矾。Bauxite铝土矿Bauxite-pebbly 矾土卵石Kaolinite clay高岭土 霞石（霞石（Nepheline）：岩浆矿物，长石类矿物。岩浆矿物，长石类矿物。氧化铝氧化铝（Alumina）菱镁铀矿菱镁铀矿（Bayleyite）明矾（明矾（Aluni
3、te）资源资源 密度小密度小 高的热导率、电导率高的热导率、电导率 高的耐腐蚀性高的耐腐蚀性 优异的机加工性能优异的机加工性能 高的韧性、成形性高的韧性、成形性性能性能ComparisonofAlandsteel年度年度产量产量199721719982431999259200027920013372002451200355420046682005780200693520071255 20081317200912842010156520112000中国中国电解铝产量产量 单位：万吨单位：万吨年度年度全球全球产量产量中国中国产量产量200124433372002260745120032800554
4、2004299266820053189780200633219352007200838153930 12551317200936241284201039941565201142842000世界世界电解铝产量产量 单位：万吨单位：万吨应用应用AutomotivesAerospaceConstruction& EquipmentContainers & Packaging隔绝空气蒸发隔绝空气蒸发1807年：英国年：英国H维达用电化学法分离明矾时发现铝的存在。维达用电化学法分离明矾时发现铝的存在。1825年：丹麦化学家奥斯德用电化学法分离出铝。年：丹麦化学家奥斯德用电化学法分离出铝。1827年：德国
5、武勒重复奥斯德实验，并加以改进。年：德国武勒重复奥斯德实验，并加以改进。1854年：德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭，并于年：德国化学家德维尔用钠代替钾还原氯化铝，制得铝锭，并于1855年在巴黎世博会展出。年在巴黎世博会展出。1855年：法国年：法国圣圣克莱尔克莱尔德维尔德维尔用钠从氯化铝中还原出铝，于用钠从氯化铝中还原出铝，于1859年生年生产出产出1.9吨铝。吨铝。1886年：霍尔年：霍尔美及埃鲁及埃鲁法法用电解法生产金属铝用电解法生产金属铝（霍尔霍尔埃鲁工埃鲁工艺：用碳质阳极电解熔于熔融艺：用碳质阳极电解熔于熔融Na3AlF6中的中的Al2O3来制取铝来制取铝）1888年：
6、澳大利亚年：澳大利亚卡尔卡尔约瑟夫约瑟夫拜耳拜耳发明了发明了拜耳拜耳工艺工艺Bayerprocess：用：用240的的氢氧化钠溶液溶解破碎的铝土矿氢氧化钠溶液溶解破碎的铝土矿1910年：铝产量达年：铝产量达45000吨吨1.2铝的制取铝的制取制取方法的演化制取方法的演化木炭和铝土（氧化铝）木炭和铝土（氧化铝）氯气氯气氯化铝氯化铝钾钾汞齐汞齐铝汞齐铝汞齐一种金属一种金属主要公司主要公司: : （2007年）世界原铝产地：世界原铝产地： 北美、西欧（德、法）、中、俄、澳大利亚、巴西。北美、西欧（德、法）、中、俄、澳大利亚、巴西。俄罗斯铝业联合公司俄罗斯铝业联合公司【第一大铝公司第一大铝公司】420
7、万吨（万吨（12%）力拓公司（加铝）：力拓公司（加铝）： 【第二大铝公司第二大铝公司】 约约400万吨万吨美国铝业公司美国铝业公司【AlcoaAlcoa，第三大铝公司，第三大铝公司 】约约380万吨万吨中国铝业公司中国铝业公司：【第四大铝公司第四大铝公司】 288 万吨雷诺兹金属公司雷诺兹金属公司 美美 凯撒铝及化学公司凯撒铝及化学公司 美美 波施涅铝工业公司波施涅铝工业公司法法德国联合工业公司德国联合工业公司日本轻金属公司日本轻金属公司澳大利亚科马尔科铝业公司澳大利亚科马尔科铝业公司APAAPA公司公司【加拿大铝业公司、瑞士铝集团、法国佩希公司加拿大铝业公司、瑞士铝集团、法国佩希公司 】氧化
8、铝制取原理氧化铝制取原理拜耳法：高品位铝土矿拜耳法：高品位铝土矿碱石灰烧结法和拜耳烧结联合法：中低品位铝土矿碱石灰烧结法和拜耳烧结联合法：中低品位铝土矿拜耳法：氧化铝生产总量的95碱石灰烧结法拜耳烧结联合法霞石霞石（Nepheline）铝土矿Bauxite高岭石 kaolinite将粉碎的铝土矿放入240的强 NaOH 溶液中提取出Al2O3第一步： 将含有Al2O3的NaAlO2溶解于水中，滤除Fe和Si 氧化物组成的不溶解于水的残留物或红土。第三步： 调整煅烧温度、压力，除去Al2O3 3H2O中的水。可获得不同形态的、或 Al2O3 。 400600煅烧，得到 Al2O3 。 1200煅
9、烧，得到 Al2O3。拜耳拜耳法法第二步： 在50左右， NaAlO2 分解得到Al2O3 3H2O 。通过附加促结晶剂 ，促进(Al2O3 3H2O) 沉淀。拜耳拜耳工艺流程图工艺流程图若直接采用拜耳拜耳法时，法时，NaOH 与硅反应生成Na2SiO3， Na2SiO3 与NaAlO2 反应生成不溶于水的硅铝酸钠，将降低Al2O3的收得率。先用先用石灰石石灰石与铝土矿反应生成与铝土矿反应生成Ca2SiO4，滤除后得到高含量，滤除后得到高含量Al2O3。拜耳烧结联合法拜耳烧结联合法用用Na2CO3代替代替NaOH。在。在800-1200下，磨碎的铝土矿与下，磨碎的铝土矿与Na2CO3反应，反应
10、，生成铝酸钠生成铝酸钠和和CO2。铝酸钠经进一步磨碎后溶解于铝酸钠经进一步磨碎后溶解于90-95水中，水中，Al(OH)3以沉以沉淀物析出，浸出液体后通过加热脱水得到淀物析出，浸出液体后通过加热脱水得到Al2O3粉末。粉末。碱石灰烧结法碱石灰烧结法制取原理：直流电通过由氧化铝、冰晶石组成的电解质溶剂，制取原理：直流电通过由氧化铝、冰晶石组成的电解质溶剂，在在950950970970下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。阳极阳极析出析出CO2，阴极还原出，阴极还原出Al。霍尔霍尔埃鲁工艺埃鲁工艺: Hall-Hroultprocess电解槽包括：碳消耗阳极、
11、熔融冰晶电解槽包括：碳消耗阳极、熔融冰晶石氧化铝电解质、铝液池。石氧化铝电解质、铝液池。电解条件：温度950、电流250 kA、 电压4.5V。生产能力：日产1800 Kg。Hall-Hroult电解槽阴极上析出的铝液汇集于电解槽槽底，阳极上析出二氧化碳和一氧化碳气体；铝液从电解槽中吸出，经过净化去除氢气、非金属和金属杂质并澄清后，铸成铝锭。电解质：电解质：80-90%Na3AlF6,2-8%Al2O3。添加剂。添加剂AlF3、CaF3。铝的制取原理铝的制取原理阴极阴极阴离子在阴极表面失去电荷形成 NaF。电极反应机理电极反应机理阳极阳极溶于电解液中的Al2O3 在阳极区形成铝离子和AlO33
12、- ，铝离子得到电荷形成金属 Al 并放出氧 ， 氧与C 形成 CO2。铝的净化：铝的净化：电解铝中通常含有碳粉、电解质、氢气等杂质。用电解铝中通常含有碳粉、电解质、氢气等杂质。用石墨管将石墨管将Cl2吹入铝的熔池中形成吹入铝的熔池中形成AlCl3，AlCl3与杂质一起浮与杂质一起浮出去除。出去除。1.3铝的物理冶金铝的物理冶金密度密度(20)：2.70g.cm-3熔点熔点：660100时的热容：时的热容：0.2241cal.g-1K-1（938Jkg-1K-1）熔化潜热：熔化潜热：94.7cal.g-1（397.0kJ.kg-1）20时的电导率：时的电导率：64.94(相当标准退火铜的百分数
13、相当标准退火铜的百分数)热导率热导率：0.5cal.sec-1cm-1K-11.3.1合金元素与铝的作用合金元素与铝的作用CaCoCuCrGeFeLiMgMnNiSiAgSnTiVZnZr最大溶解度：最大溶解度：Cr、Ti、V、Zn、Zr发生在包晶温度；其余元素在共晶温度。发生在包晶温度；其余元素在共晶温度。室温溶解度：室温溶解度：Mg、Zn约为约为2%；Ge、Li、Ag为为0.10.25%；其余小于；其余小于0.1%Zn（31.62）Mg（17.41）Cu（5.650.5）Li（4.2） Mn（1.82）Si （1.65）Ag（56.5）Ge（7.2）Ti（1.3）元素在铝中的溶解度元素在铝
14、中的溶解度二元铝合金相图Al-CuAl-Cu共晶相图共晶相图Al-TiAl-Ti包晶相图包晶相图合金元素在铝合金中的固溶强化效果合金元素在铝合金中的固溶强化效果Mn和和Cu含量为含量为0.5%时，强化效果最好，超过后将形成时，强化效果最好，超过后将形成Al6Mn相相或不溶的或不溶的Al-Cu-Fe化合物相。化合物相。Mg的强化效果最显著；锌的强化效果最差。的强化效果最显著；锌的强化效果最差。退火态高纯铝的屈服强度很低，为退火态高纯铝的屈服强度很低，为715MPa。铝合金的合金化铝合金的合金化SiSi：提高铸造与焊接性能，减少线收缩率，降低铸件开裂倾向；与：提高铸造与焊接性能，减少线收缩率，降低
15、铸件开裂倾向；与MgMg形成形成化合物，形成热处理强化；形态与分布影响合金的力学性能。化合物，形成热处理强化；形态与分布影响合金的力学性能。MgMg：铝硅合金中的主要强化元素，热处理加热时：铝硅合金中的主要强化元素，热处理加热时Si Si 与与MgMg的化合物分解，的化合物分解，时效时析出产生强化。时效时析出产生强化。MnMn：可提高铝铜合金的强度，降低塑性和冲击值。其强化由两部分组成：可提高铝铜合金的强度，降低塑性和冲击值。其强化由两部分组成：溶入固溶体、形成溶入固溶体、形成MeMnMeMn（热处理后（热处理后MeMnMeMn质点弥散分布产生弥散强化）。质点弥散分布产生弥散强化）。ZrZr：
16、 ZrAlZrAl3 3起外来晶核作用，细化晶粒；起外来晶核作用，细化晶粒；ZrZr溶入固溶体中，产生固溶强化。溶入固溶体中，产生固溶强化。TiTi：变质作用，细化固溶体；：变质作用，细化固溶体； TiAlTiAl3 3也起外来晶核作用。也起外来晶核作用。CrCr：与铝形成金属化合物，细化晶粒，阻止再结晶的形核和长大；改善韧：与铝形成金属化合物，细化晶粒，阻止再结晶的形核和长大；改善韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。性和降低应力腐蚀开裂敏感性。ScSc：细化固溶体晶粒的最有效元素，：细化固溶体晶粒的最有效元素， 与与ZrZr同时加入，同时加入，显著细化铸态晶显著细化铸态晶粒；可阻止再结晶；改善腐蚀
17、和焊接性能。粒；可阻止再结晶；改善腐蚀和焊接性能。典型合金元素作用典型合金元素作用：固溶强化：固溶强化：Cu、Mg、Mn异相强化：异相强化：Cd、Mn、Se 合金化作用合金化作用形成外来晶核细化晶粒：形成外来晶核细化晶粒：Ti、B、Zr、V简单二元系铝合金，如简单二元系铝合金，如AlMg、AlSi和和AlMn等，加入等，加入的合金元素虽有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不显著，的合金元素虽有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不显著，只能以退火或冷加工状态使用（即只能以退火或冷加工状态使用（即非热处理强化型铝合金非热处理强化型铝合金）。）。由由Zn、Mg、Cu、Si、Li等构成的多元系铝合金，
18、如等构成的多元系铝合金，如AlZnMgCu系，加入的合金元素既可溶解于铝中形成固溶体，系，加入的合金元素既可溶解于铝中形成固溶体，又可与铝形成二元或三元化合物，并且这些元素在又可与铝形成二元或三元化合物，并且这些元素在Al中的溶解度中的溶解度随温度降低而剧烈减小，具有显著的热处理强化效果，故含有这随温度降低而剧烈减小，具有显著的热处理强化效果，故含有这些元素的铝合金可通过热处理强化（即些元素的铝合金可通过热处理强化（即热处理强化型铝合热处理强化型铝合金）。金）。Cr、Ti、Zr等在铝中的溶解度很小，但明显改善合金强度和等在铝中的溶解度很小，但明显改善合金强度和抗蚀性、抑制再结晶和细化晶粒。但铝
19、合金的细晶强化效果不显抗蚀性、抑制再结晶和细化晶粒。但铝合金的细晶强化效果不显著。著。Reh=Reh0+k/d0.5式中式中k=68MPam0.5固溶时效处理的一般步骤固溶时效处理的一般步骤固溶固溶： 将铝合金加热到单相固溶体区将铝合金加热到单相固溶体区（固溶线以上、固相线以下固溶线以上、固相线以下），使），使合金元素溶入合金元素溶入，获得成分均匀的固，获得成分均匀的固溶体。溶体。淬火淬火： 快冷到室温获得单相过饱和固快冷到室温获得单相过饱和固溶体。溶体。时效时效： 加热到室温以上某一温度，使加热到室温以上某一温度，使过饱和固溶体分解，形成细小沉淀过饱和固溶体分解，形成细小沉淀相分散于基体上。
20、相分散于基体上。1.3.2 1.3.2 铝合金的铝合金的时效强化机制自然时效自然时效：室温下时效：室温下时效人工时效人工时效：在高于室温进行时效：在高于室温进行时效Al4%Cu铸态组织及淬火态组织时时效效分分解解【析析出出，脱脱溶溶（或或沉沉淀淀）】：过过饱饱和和固固溶溶体体中中析析出出一一个个成成分分、结结构构与与基基体体均均不不同同的的新新相相，或或由由溶溶质质原原子子富富集集形形成成亚亚稳过渡相的过程。属于固态相变。稳过渡相的过程。属于固态相变。时效分解（析出析出）过程和产物过饱和固溶体过饱和固溶体分解产物分解产物GP区过渡相过渡相（中间沉淀相）（中间沉淀相）平衡相平衡相AlCu合金合金
21、：过饱和固溶体随着时效时间的增加，将发生下列分解：过饱和固溶体随着时效时间的增加，将发生下列分解：过过GP区区其中其中GP区、区、为亚稳定相为亚稳定相（又称为又称为GP区）区）随着时效时间的延长，组织变化过程为：随着时效时间的延长，组织变化过程为：过过GP区区GP区：区：溶质原子在基体溶质原子在基体100面上偏聚构成的面上偏聚构成的圆盘形片圆盘形片 A.Guinier和G.D.Prestor于1938年研究AlCu合金自然时效时发现 圆盘形片尺寸：510nm0.40.6nm，数数量量10141016/cm3晶体结构：与基体与基体相结构相同（相结构相同（fcc）界面：与：与相完全共格。相完全共格
22、。G P区是区是溶质原子富集的溶质原子富集的、排列有序的排列有序的、与基体共格的与基体共格的原子束，均匀分布在基体上。其原子束，均匀分布在基体上。其数量完全取决于淬火后存在的空位浓度，与基数量完全取决于淬火后存在的空位浓度，与基体中非均匀分布的位错无关。因为溶质原子可体中非均匀分布的位错无关。因为溶质原子可借助空位进行迁移富集，空位越多，富集迁移借助空位进行迁移富集，空位越多，富集迁移越易进行；凡能提高空位浓度的因素均能促进越易进行；凡能提高空位浓度的因素均能促进GP区的形成，如：提高固溶温度，加快冷却区的形成，如：提高固溶温度，加快冷却速度，淬火后固溶体中存在较多空位，这有利速度，淬火后固溶
23、体中存在较多空位，这有利于获得尺寸细小、数量多的于获得尺寸细小、数量多的GP区区。 GP区附近基体晶格变化基体上析出GP区750000GP 区尺寸分布随时效时间的变化t1t2t3屈服强度随时效时间的变化具有临界尺寸且具有临界尺寸且弥散分布的弥散分布的GP区或过渡相（中区或过渡相（中间相）才能使铝间相）才能使铝合金达到最大时合金达到最大时效强化。效强化。平衡相图中，平衡相图中，GP区脱区脱溶线决定了溶线决定了GP区稳定存在区稳定存在的最高极限温度。的最高极限温度。只有细小弥散分布于基体中只有细小弥散分布于基体中的的GP区才强化基体。区才强化基体。相相：圆圆碟碟片片状状，30nm2nm；正正方方点
24、点阵阵，ab0.404nm，c0.768nm。为为均均匀匀形形核核、分分布布均均匀匀，与与基基体体完完全全共共格格，位位向向关关系系为为100/100基基体体；相相周周围围比比GP区区存存在在更更大的共格应变，故其强化效果大于大的共格应变，故其强化效果大于GP区。区。相：相：圆碟片状，圆碟片状，100nm几十几十nm；正正方点阵方点阵，ab0.404nm，c0.58nm。与基体。与基体部分共格，位向关系为部分共格，位向关系为100/100基体基体；成；成分为分为Cu2Al3.6，接近于平衡相，接近于平衡相（CuAl2）。）。过渡相过渡相：时效时间增加时效时间增加，基体中依次析出基体中依次析出、
25、过渡相过渡相基体上析出”相300000 过渡相有确定的成分和晶体结构，与基体共格或部分共格，有一定结晶学位过渡相有确定的成分和晶体结构，与基体共格或部分共格，有一定结晶学位向关系，尺寸比向关系，尺寸比GPGP区稍大。区稍大。 过渡相结构与基体存在较大差异，需要较大的形核功才能形核。为了降低形过渡相结构与基体存在较大差异，需要较大的形核功才能形核。为了降低形核功（应变能、界面能），过渡相常在位错、小角晶界、层错、空位团以及核功（应变能、界面能），过渡相常在位错、小角晶界、层错、空位团以及GPGP区区等处不均匀形核。因此，其形核速率与基体中位错密度有关。等处不均匀形核。因此，其形核速率与基体中位错
26、密度有关。平衡相平衡相： ：正方点阵：正方点阵：ab0.905nm，c0.486nm，一般与基体不共格，但存在一定的晶体学位向一般与基体不共格，但存在一定的晶体学位向关系，其界面能高，形核功也高。为减小形核功，关系，其界面能高，形核功也高。为减小形核功，常在晶界处形核，所以平衡相形核是不均匀的。常在晶界处形核，所以平衡相形核是不均匀的。平衡相在较高的时效温度出现，平衡相尺寸平衡相在较高的时效温度出现，平衡相尺寸粗大粗大，降低了强化效果。降低了强化效果。淬火态，单相固淬火态，单相固溶体，铜原子在溶体，铜原子在基体中混乱分布基体中混乱分布时效初期，单相固时效初期，单相固溶体中形成保持共溶体中形成保
27、持共格界面的格界面的GPGP区区时效中期，形成时效中期，形成半共格界面的过半共格界面的过渡相渡相高温时效，固溶高温时效，固溶体中析出非共格体中析出非共格界面的平衡相界面的平衡相基体上析出及 15400Sn颗粒降低了界面能，促进了 过渡相的析出 (Al2Cu) 铝合金中的微量元素将严重影响沉淀物的成核和生长，由铝合金中的微量元素将严重影响沉淀物的成核和生长，由于这些微量元素：于这些微量元素：优先与空位产生交互作用，削弱了淬火空位对时效的影响；优先与空位产生交互作用，削弱了淬火空位对时效的影响；提高了提高了GPGP区脱溶曲线温度；区脱溶曲线温度； 促进自发形核；促进自发形核； 促进形成不同的沉淀物
28、；促进形成不同的沉淀物； 促进异质形核促进异质形核；提高了固溶体的过饱和溶解度。提高了固溶体的过饱和溶解度。微量元素对时效过程的影响微量元素对时效过程的影响Al4Cu温度温度温度温度/2%Cu3%Cu3%Cu4%Cu4.5%Cu4.5%Cu110110GP区区GPGP区区区区GP区区GPGP区区区区130130GP区区GPGP区区区区GP区区GPGP区区区区165165少量少量 GP区区190190极少量极少量少量少量GPGP区区区区 220220240240工艺过程相同：加热、保温和快冷。工艺过程相同：加热、保温和快冷。共析钢退火态组织为珠光体；加热时共析钢退火态组织为珠光体；加热时，珠光体
29、转珠光体转变为单相奥氏体，晶体结构已变变为单相奥氏体，晶体结构已变；淬火快冷淬火快冷，奥氏奥氏体转变为马氏体体转变为马氏体，晶体结构又变；马氏体强度因固晶体结构又变；马氏体强度因固溶强化而大幅度提高溶强化而大幅度提高，但脆性大但脆性大。铝合金退火态组织为固溶体及分布其上的第二相；铝合金退火态组织为固溶体及分布其上的第二相；加热时，第二相溶入基体而引起成分变化，但基体加热时，第二相溶入基体而引起成分变化，但基体的晶体结构未变；冷却过程中，高温过饱和固溶体的晶体结构未变；冷却过程中，高温过饱和固溶体因快冷而冻结到室温因快冷而冻结到室温，但晶体结构不变但晶体结构不变；第二相溶第二相溶入基体形成单一过
30、饱和固溶体组织入基体形成单一过饱和固溶体组织，其塑性优于原其塑性优于原二相组织，强度因固溶强化而提高。二相组织，强度因固溶强化而提高。铝合金的固溶处理与钢淬火处理的异同铝合金的固溶处理与钢淬火处理的异同合金牌合金牌合金牌合金牌号号号号退火态退火态退火态退火态淬火态淬火态淬火态淬火态Rm/MPaRm/MPaHBHB / / Rm/MPaRm/MPaHBHB / / GCr15GCr157307301801802020240024007507500 02A122A121801804242181830030070702020固溶强化、沉淀强化、过剩相强化、细晶强化、冷变形强化 固溶强化： 无限互溶合
31、金系的组元间物理化学性质相似、原子尺寸差异小，无限互溶合金系的组元间物理化学性质相似、原子尺寸差异小，固溶体晶格畸变程度较低，因而固溶强化效果低。如铝锌、铝银简单固溶体晶格畸变程度较低，因而固溶强化效果低。如铝锌、铝银简单二元合金系，固溶强化作用小，无实用价值；溶解度大于二元合金系，固溶强化作用小，无实用价值；溶解度大于1 1的的Al-MgAl-Mg、Al-CuAl-Cu、A1-MnA1-Mn、A1-SiA1-Si合金系，固溶强化作用较大，有实用价值。但固合金系，固溶强化作用较大，有实用价值。但固溶强化效果有限溶强化效果有限。时效强化时效强化( (沉淀强化沉淀强化) ) ： 合金元素在铝中要有
32、较大的极限溶解度，其溶解度随温度的降低而合金元素在铝中要有较大的极限溶解度，其溶解度随温度的降低而急剧减小，时效过程中形成均匀、弥散分布的共格或半共格过渡相，这急剧减小，时效过程中形成均匀、弥散分布的共格或半共格过渡相，这种相在基体中能造成较强烈的应变场，提高对位错运动的阻力，从而产种相在基体中能造成较强烈的应变场，提高对位错运动的阻力，从而产生强化。生强化。 多组元少量合金化多组元少量合金化（ A1-Cu-MgA1-Cu-Mg、Al-Mg-SiAl-Mg-Si和和Al-Zn-MgAl-Zn-Mg ）形成新的形成新的强化相强化相, ,改变沉淀硬化特性，使强化效果更大，如改变沉淀硬化特性，使强化
33、效果更大，如Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系，可形成系，可形成CuAlCuAl2 2(相相) )、AlAl，CuMg(SCuMg(S相相) )等强化相，强化合金更显著。等强化相，强化合金更显著。时效强化机理铝合金的强化方式过剩相强化过剩相强化： 合金元素加入量超过其极限溶解度后，固溶加热时剩有部分不能溶合金元素加入量超过其极限溶解度后，固溶加热时剩有部分不能溶入固溶体的第二相即为过剩相。入固溶体的第二相即为过剩相。 过剩相多为硬而脆的金属间化合物过剩相多为硬而脆的金属间化合物，可阻碍位错运动，从而提高强可阻碍位错运动，从而提高强度、硬度，但降低塑性、韧性。度、硬度，但降低塑性、韧性。 Al-
34、SiAl-Si铸造合金的主要强化手段是过剩相强化。随着硅含量增加，铸造合金的主要强化手段是过剩相强化。随着硅含量增加，过剩相的数量增多，合金的强度、硬度相应提高。但硅含量不能超过共过剩相的数量增多，合金的强度、硬度相应提高。但硅含量不能超过共晶成分太多，以免出现急剧降低强度和塑性的多角形初晶硅。晶成分太多，以免出现急剧降低强度和塑性的多角形初晶硅。细晶强化细晶强化： 铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，以提高铝合金强韧性以提高铝合金强韧性细晶强化。细晶强化。 铸造铝合金铸造铝合金：对对不能热处理强化或强化效果不
35、大的铝合金进行变质不能热处理强化或强化效果不大的铝合金进行变质处理，细化铸态组织。如铸造铝硅合金中加入微量钠或钠盐或锑等，可处理，细化铸态组织。如铸造铝硅合金中加入微量钠或钠盐或锑等，可细化晶粒，显著提高强度和塑性；铸造铝合金中加入少量锰、铬或钴等细化晶粒，显著提高强度和塑性；铸造铝合金中加入少量锰、铬或钴等细化铁的夹杂物细化铁的夹杂物AlFeSiAlFeSi，从而提高塑性。，从而提高塑性。 变形铝合金中添加微量钛、锆、铍及稀土元素，能形成难熔化合物，变形铝合金中添加微量钛、锆、铍及稀土元素，能形成难熔化合物，合金结晶过程时作为非自发晶核，以细化晶粒，提高合金的强度和塑性。合金结晶过程时作为非
36、自发晶核，以细化晶粒，提高合金的强度和塑性。如铝锰合金中添加如铝锰合金中添加0.020.020.30.3TiTi可细化晶粒。可细化晶粒。 时效强化机理时效强化机理时效强化机理是基于弥散强化，强化效果受位错与弥散相交互作用的制约时效强化机理是基于弥散强化，强化效果受位错与弥散相交互作用的制约 GPGP区与基体保持共格关系，位错易切区与基体保持共格关系，位错易切过尺寸细小的过尺寸细小的GPGP区，产生面滑区，产生面滑移和在晶界的位错塞积，对位错运动产生一定阻力，移和在晶界的位错塞积，对位错运动产生一定阻力，导致导致屈服强度提高，屈服强度提高，但提高幅度不大。但提高幅度不大。 时效时间进一步延长，时
37、效时间进一步延长，、将转变为尺寸较大、数量较少和将转变为尺寸较大、数量较少和间距间距较远的较远的相，相，位错可绕过位错可绕过相相而留下而留下位错环，此时，位错环，此时，相相对位错运动的阻力对位错运动的阻力小，因此，小，因此，屈服强度较低。屈服强度较低。 时效时间的延长，将在位错、小角晶界、层错、空位团以及时效时间的延长，将在位错、小角晶界、层错、空位团以及GPGP区等区等处析出共格相处析出共格相、半共格相、半共格相，、尺寸尺寸较较GPGP区大，位错切过区大，位错切过、时时，产生，产生较大的阻力，较大的阻力，导致导致屈服强度大幅度提高。屈服强度大幅度提高。时效强化合金中，强度随时效时间（影响弥散
38、相尺寸）增加发生先增加、后降低的变化。时效强化合金的强度与析出相时效强化合金的强度与析出相颗粒尺寸之间的关系颗粒尺寸之间的关系 下列工艺均能促进可阻碍位错运动的弥散相的析出下列工艺均能促进可阻碍位错运动的弥散相的析出两次时效工艺两次时效工艺（先在先在GPGP区脱溶温度以下时效、再在脱溶温度以区脱溶温度以下时效、再在脱溶温度以上时效上时效）：可获得更细小弥散分布的析出相。：可获得更细小弥散分布的析出相。预处理工艺：分别形成粗、细共沉淀相，前者可提高屈服强度，预处理工艺：分别形成粗、细共沉淀相，前者可提高屈服强度，后者提高均匀塑性变形能力。后者提高均匀塑性变形能力。 采用适当的热处理工艺，使二种以
39、上的采用适当的热处理工艺，使二种以上的、具有不同晶向的中间具有不同晶向的中间相发生共沉淀，从而阻碍位错运动。相发生共沉淀，从而阻碍位错运动。 加入一些特殊微量元素促进中间相的均匀弥散形核。加入一些特殊微量元素促进中间相的均匀弥散形核。适合的热处理工艺可提高强度适合的热处理工艺可提高强度4040倍。倍。1.3.3 铝合金的腐蚀 铝是活泼金属，大气中表铝是活泼金属，大气中表面很快氧化，形成致密氧化膜，面很快氧化，形成致密氧化膜，可阻止内层金属进行氧化。氧可阻止内层金属进行氧化。氧化膜在化膜在pHpH为为4.5-8.54.5-8.5的的水溶液中水溶液中是稳定的，但在强酸或强碱中是稳定的，但在强酸或强
40、碱中不稳定。不稳定。 铝铝在水溶液中的腐蚀产物在水溶液中的腐蚀产物是氢氧化铝，然后转变为水合是氢氧化铝，然后转变为水合氧化铝；水合氧化铝粘附力小，氧化铝；水合氧化铝粘附力小，对大气中的铝表面无保护作用。对大气中的铝表面无保护作用。 氧化氧化膜厚度约膜厚度约2 23nm 3nm ，主，主要成分为要成分为AlAl2 2O O3 3，膜厚度与时间、膜厚度与时间、天气状况有关。天气状况有关。表面氧化膜表面氧化膜转化膜转化膜：膜厚约：膜厚约1 12 2微米。氧微米。氧化铝膜溶解于热酸或碱性溶液化铝膜溶解于热酸或碱性溶液中。中。膜主要由膜主要由AlAl2 2O O3 3 与提高耐与提高耐蚀性的铬酸盐组成。
41、用于蚀性的铬酸盐组成。用于飞机飞机结构中，但铬有毒。结构中，但铬有毒。阳极氧化膜阳极氧化膜：厚：厚约约10-20m10-20m。制作的零件作为阳极置于制作的零件作为阳极置于15% 15% H H2 2SOSO4 4 电解质中即可形成电解质中即可形成AlAl2 2O O3 3膜。膜是多孔的，要加以密封。膜。膜是多孔的，要加以密封。这种膜可赋予建筑物以丰富的这种膜可赋予建筑物以丰富的色彩。色彩。氧化物涂层氧化物涂层铝阳极氧化用于装饰，英国伯明翰 AlAl电极电位为电极电位为-0.85 V-0.85 V， 铝合金的电极电位为铝合金的电极电位为- -0.690.69 -0.99 V-0.99 V。电腐
42、蚀倾。电腐蚀倾向既与电极电位高低有关，向既与电极电位高低有关，也与总电阻、极化有关。也与总电阻、极化有关。 氧化膜的性质在金属氧化膜的性质在金属溶液界面影响极化溶液界面影响极化 ，这将，这将影响了腐蚀状况。影响了腐蚀状况。 根据电极电位差大小，根据电极电位差大小，铝与钢接触产生的腐蚀比与铝与钢接触产生的腐蚀比与铜接触产生的腐蚀少。铜接触产生的腐蚀少。材料材料电极电位电极电位/VMgMg1.731.73ZnZn1.101.1060616061、 707570750.990.99纯铝、纯铝、纯铝、纯铝、50525052、508650860.850.8511001100、60636063、60616
43、061、202420240.830.832014T42014T40.690.69CaCa0.820.82低碳钢低碳钢低碳钢低碳钢 0.580.58PbPb0.550.55SnSn0.490.49CuCu0.200.20不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢(3XX)(3XX)0.090.09NiNi 0.070.07CrCr0.490.490.180.18电极电位电极电位合金元素和杂质的影响合金元素和杂质的影响 铝的固态溶解度、显微成铝的固态溶解度、显微成分和化合物如硅、分和化合物如硅、AlAl2 2CuMgCuMg、MgMg2 2SiSi具有不同的电极电位，在具有不同的电极电位，在合金内各自形成微电池。总
44、的合金内各自形成微电池。总的来说，来说，固态溶解度对耐蚀性影固态溶解度对耐蚀性影响最大。响最大。 Al-MgAl-Mg合金具有较高合金具有较高的耐蚀性；的耐蚀性；Al-ZnAl-Zn合金常用于某合金常用于某些铝合金的覆层，以及海水中些铝合金的覆层，以及海水中钢结构的阴极保护用电极。钢结构的阴极保护用电极。材料材料电极电位电极电位/VMgMg5 5AlAl8 81.241.24Al-Zn-Mg(4%MgZnAl-Zn-Mg(4%MgZn2 2) )1.071.07MgZnMgZn2 21.051.05AlAl2 2CuMgCuMg1.001.00Al-5%MgAl-5%Mg0.880.88MnA
45、lMnAl6 60.850.85纯铝纯铝纯铝纯铝(99.5%)(99.5%)0.850.85Al-Mg-Si(1%Mg2Si)Al-Mg-Si(1%Mg2Si) 0.830.83Al-1%SiAl-1%Si0.810.81Al-2%CuAl-2%Cu0.750.75Al-4%CuAl-4%Cu0.690.69FeAlFeAl2 20.530.53NiAlNiAl2 2 0.520.52SiSi0.260.26铝合金的表面点蚀和剥落铝合金的表面点蚀和剥落 显微成分是表面电化学腐蚀的根本原因，在某些区域产生不显微成分是表面电化学腐蚀的根本原因，在某些区域产生不均匀侵蚀。均匀侵蚀。 表层剥落腐蚀表层
46、剥落腐蚀就是由铁、硅形成的就是由铁、硅形成的AlAl3 3FeFe杂质物引起，这些杂杂质物引起，这些杂质物作为阴极，而铝作为阳极，促进了表面氧化膜的电化学腐蚀。质物作为阴极，而铝作为阳极，促进了表面氧化膜的电化学腐蚀。AlAl6 6MnMn，MgMg2 2SiSi也有类似的电极电位。也有类似的电极电位。铝合金板的表层剥落腐蚀高强度铝合金表面的点蚀 时效和回火处理改变微时效和回火处理改变微结构成分、尺寸和分布，影结构成分、尺寸和分布，影响耐腐蚀性能。响耐腐蚀性能。 热机械处理可引起的残热机械处理可引起的残余应力可导致零件的应力腐余应力可导致零件的应力腐蚀开裂。蚀开裂。 诸如焊接时的热处理引诸如焊
47、接时的热处理引起的温度梯度导致焊缝区、起的温度梯度导致焊缝区、热影响区及母体合金的组织热影响区及母体合金的组织差异。差异。 在锻造或挤压或拉伸过在锻造或挤压或拉伸过程中，非再结晶和再结晶的程中，非再结晶和再结晶的混合组织沿着三个维方向存混合组织沿着三个维方向存在差异。在差异。Cracks may form along the Three principal directions热处理对耐蚀性的影响热处理对耐蚀性的影响1.3.4铝合金的力学行为铝合金的力学行为 铝合金中微结构对力学性能的影响粗晶粒间的化合物或枝晶间共晶体粗晶粒间的化合物或枝晶间共晶体： 共晶合金凝固时形成的枝晶间化合物。分为可溶
48、解（Al2CuMg 、 Al2Cu、 Mg2Si）和不可溶解Al3Fe、 Al7Cu2Fe 、(Al6(Fe,Mn) 、 Al(Fe,Mn,Si)。这些粒子对高强度锻造铝合金是有害的，并且沿加工方向以线串状排列。要消除种缺陷需要较多的成本。沿铝轧制方向排列的线串状化合物细小的亚微颗粒或细小的亚微颗粒或0.050.050.50.5 m m弥散相弥散相在铸锭均匀化处理时析出。这些化合物含一种过渡金属，如Al20Mn3Cu2 、Al12Mg2Cr和Al3Zr。它们将延缓加工和热处理过程中的再结晶和晶粒生长；还影响位错运动，从而影响力学性能。晶粒尺寸和形状晶粒尺寸和形状大热塑性变形时的动态回复产生网状
49、亚晶。厚断面上变形量小，不发生再结晶。形成的织构仍保留下来。位错结构位错结构：由冷加工引起，对时效硬化无作用。晶体织构晶体织构存在于轧制产品中。显著影响产品的成形性，力学性能出现各向异性。细小沉淀相（细小沉淀相（0.10.1 m m）时效时形成：对强化产生最明显的贡献。拉伸性能 沉淀强化程度对铝合金拉伸性能的影响分为两类：沉淀强化效果显著沉淀强化效果显著:主要是提高主要是提高Reh和和Rm，这取决于最终的弥，这取决于最终的弥散沉淀相。散沉淀相。沉淀强化效果不显著：沉淀强化效果不显著：Reh和和Rm仅仅与冷加工时的位错有关。与冷加工时的位错有关。粗大的金属间化合物降低塑性；纤维组织或晶体织构导致
50、纵粗大的金属间化合物降低塑性；纤维组织或晶体织构导致纵向性能最好，横向性能最差。向性能最好，横向性能最差。（76厚铝合金板）厚铝合金板）韧性韧性 韧性是材料抵抗断裂韧性是材料抵抗断裂的能力（当有裂纹时），的能力（当有裂纹时），韧性在很大程度上取决于韧性在很大程度上取决于微观结构。裂纹形成的原微观结构。裂纹形成的原因是在第二相粒子与基体因是在第二相粒子与基体界面结合被破坏而导致裂界面结合被破坏而导致裂纹开始形核、扩展。纹开始形核、扩展。 未时效的韧性最大，未时效的韧性最大，时效达到峰值强度时的韧时效达到峰值强度时的韧性最低。性最低。 减少减少FeFe和和SiSi杂质可大杂质可大大改善韧性。大改善
51、韧性。Al-Cu-Mg平面应变断裂韧性疲劳疲劳 提高有色金属合金的拉伸强度并提高有色金属合金的拉伸强度并不总是能同时提高疲劳强度。合金的不总是能同时提高疲劳强度。合金的拉伸强度越依赖于沉淀硬化，疲劳强拉伸强度越依赖于沉淀硬化，疲劳强度就越低。由于在循环应力作用下应度就越低。由于在循环应力作用下应变集中在沉淀相附近，变集中在沉淀相附近，时效硬化铝合时效硬化铝合金具有较低的疲劳性能，通过改进弥金具有较低的疲劳性能，通过改进弥散相的均匀性可防止宽滑移带形成；散相的均匀性可防止宽滑移带形成；由热机械工艺增加位错密度有助于改由热机械工艺增加位错密度有助于改善疲劳性能。善疲劳性能。 粗、细颗粒并存的复相结
52、构可同粗、细颗粒并存的复相结构可同时满足高的抗拉强度和时满足高的抗拉强度和高高的的疲劳强度疲劳强度的要求，因为具有细颗粒带来高的抗的要求，因为具有细颗粒带来高的抗拉强度、粗颗粒改善疲劳强度拉强度、粗颗粒改善疲劳强度 ( (产生产生可动位错可动位错) )。冶金因素对疲劳性能的影响冶金因素对疲劳性能的影响高纯Al - Zn - Mg合金中沉淀析出造成的贫化区在疲劳时形成了滑移带 含有高密度的粗滑移带导致疲劳性能降低在疲劳循环时,粗大的第二相周围产生分散的位错，这有助于改善疲劳性能 在腐蚀环境中，如含有微量在腐蚀环境中，如含有微量铁的卤化物水蒸汽，承受拉应力铁的卤化物水蒸汽，承受拉应力的合金将发生应
53、力腐蚀开裂的合金将发生应力腐蚀开裂（SCCSCC）：）：失效应力远低于屈服强度。失效应力远低于屈服强度。 冶金组织类型、应力大小和冶金组织类型、应力大小和腐腐蚀环境蚀环境决定着应力腐蚀开裂。决定着应力腐蚀开裂。铜、镁、锌、硅和锂作为溶质铜、镁、锌、硅和锂作为溶质元素具有反作用。元素具有反作用。 注意：应避免横向应力，因为变注意：应避免横向应力，因为变形织构而产生腐蚀。形织构而产生腐蚀。应力腐蚀断裂A7075-A6065焊接拉伸试样的应力腐蚀试验时的点蚀和裂纹扩展冶金因素对应力腐蚀裂纹扩展的影响冶金因素对应力腐蚀裂纹扩展的影响对晶粒心部而言，对晶粒心部而言， PFZPFZ或晶界看作阳极或晶界看作
54、阳极 ，将导致应力腐蚀。，将导致应力腐蚀。 GPGP区增加了基体与沉淀相对应力腐蚀的敏感性。区增加了基体与沉淀相对应力腐蚀的敏感性。在在GBsGBs中的弥散沉淀相中的弥散沉淀相-靠近靠近GBsGBs颗粒将促进颗粒将促进SCCSCC。在在GBsGBs中的溶质富集改变了电极电位。中的溶质富集改变了电极电位。因在因在GBsGBs中的快速扩散导致氢脆。中的快速扩散导致氢脆。化学吸附裂纹表面降低了强度化学吸附裂纹表面降低了强度. .暴露于实验室大气下三个月后，人工时效的 Al-Zn-Mg 合金中位于晶界沉淀相的氢气泡 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 循环应力和腐蚀同时存在将使循环应力和腐蚀同时存在将使疲劳强度显着降低
55、，降低幅度远远疲劳强度显着降低，降低幅度远远大于单一存在的情形。大于单一存在的情形。 金属零件表面的保护膜常在循环金属零件表面的保护膜常在循环应力作用下而破裂。应力作用下而破裂。 诸如蚀坑位置是疲劳裂纹的发源诸如蚀坑位置是疲劳裂纹的发源地。地。 注：腐蚀条件下疲劳强度降低与材注：腐蚀条件下疲劳强度降低与材料对介质的耐蚀性有关。料对介质的耐蚀性有关。Corrosion pits as the cause ofcorrosion fatigue failure蠕变蠕变 蠕变断裂（高温）通常从晶界开始，尤其是在铝合蠕变断裂（高温）通常从晶界开始，尤其是在铝合金中。金中。 持续高温作用导致过时效和软化
56、。工作温度必须低持续高温作用导致过时效和软化。工作温度必须低于时效温度，以避免强度降低。铝合金中亚微尺寸金属于时效温度，以避免强度降低。铝合金中亚微尺寸金属间化合物如间化合物如AlAl9 9FeNiFeNi或颗粒有助于改善使用温度恒定时的或颗粒有助于改善使用温度恒定时的蠕变抗力。蠕变抗力。 短纤维增强的铝合金也可提高蠕变抗力。短纤维增强的铝合金也可提高蠕变抗力。1.3.6铝的熔化铝的熔化 垂直方式的垂直方式的直接激冷铸造直接激冷铸造比水平方式更易得到均匀铸锭组织。比水平方式更易得到均匀铸锭组织。熔融合金注入带有可重复使用的底部引出块的水冷铜模中。熔融合金注入带有可重复使用的底部引出块的水冷铜模
57、中。 在凝固过程中，金属在底部引出块上凝固，同时，伴随其余金属在凝固过程中，金属在底部引出块上凝固，同时，伴随其余金属液体因冷却水的作用而快速凝固。液体因冷却水的作用而快速凝固。直接激冷铸造直接激冷铸造该工艺连续生产具有最终尺寸要求的薄板产品。由于轧辊区域和该工艺连续生产具有最终尺寸要求的薄板产品。由于轧辊区域和喷射区域的变化，使连铸铝合金表面冷却模式复杂化。喷射区域的变化，使连铸铝合金表面冷却模式复杂化。 成对水冷辊的旋转可不断生产板坯。成对水冷辊的旋转可不断生产板坯。Continuous casting process连续连续铸造铸造影响铝熔化的冶金因素影响铝熔化的冶金因素铝熔体容易：铝熔
58、体容易： 过量吸收氢气（脆化）过量吸收氢气（脆化） 熔体氧化形成片状、颗粒状的镁、钠、熔体氧化形成片状、颗粒状的镁、钠、钙、锶等复杂氧化物（影响力学性能）钙、锶等复杂氧化物（影响力学性能）以硼化物、氧化物、碳化物和非金属以硼化物、氧化物、碳化物和非金属颗粒形式存在的夹杂物如颗粒形式存在的夹杂物如AlAl2 2C C3 3 （存在（存在于所有铝合金）于所有铝合金） 将引起应力集中。将引起应力集中。冶金组织的控制冶金组织的控制树枝晶尺寸或枝晶臂间距；树枝晶尺寸或枝晶臂间距；微观组织的组成和分布；微观组织的组成和分布；晶粒度晶粒度: :细晶粒尺寸或组织可以改善：撕裂强度、机械性细晶粒尺寸或组织可以改
59、善：撕裂强度、机械性能、气密性、可热处理、化学、电化学和机械加工等性能。能、气密性、可热处理、化学、电化学和机械加工等性能。铸造组织及质量的控制铸造组织及质量的控制孕育处理细化晶粒孕育处理细化晶粒TiAl3晶体作为晶粒成长的晶核。晶体作为晶粒成长的晶核。每个颗粒平均有每个颗粒平均有8个位置进行复合形核。个位置进行复合形核。TiB2相还具有晶粒细化的效果。相还具有晶粒细化的效果。晶粒细化剂晶粒细化剂：中间合金：中间合金：Al-35%Ti精炼剂精炼剂Al-Ti-0.21%B(Ti:B5:50)直接激冷铸锭的均匀化处理 直接激冷铸造的铝合金铸锭常预先在直接激冷铸造的铝合金铸锭常预先在45045060
60、0600进行均进行均匀处理，其匀处理，其目的目的是：是：减小微观偏析；消除后续加工时可能引减小微观偏析；消除后续加工时可能引起裂纹的非平衡相、低熔点共晶组织；控制凝固时溶解的过起裂纹的非平衡相、低熔点共晶组织；控制凝固时溶解的过量沉淀物。量沉淀物。 均匀化处理时均匀化处理时, , 合金元素将合金元素将从晶界和其它溶质偏析区域扩散从晶界和其它溶质偏析区域扩散到晶粒其它部位；扩散时间取决到晶粒其它部位；扩散时间取决于扩散距离和合金元素的扩散速于扩散距离和合金元素的扩散速度度 ( (晶粒尺寸、枝晶臂间距晶粒尺寸、枝晶臂间距) ) 。直接激冷铸锭的加工直接激冷铸锭的加工： 均匀化处理后，后续热加工可打
61、碎铸锭中的粗大组织，得均匀化处理后，后续热加工可打碎铸锭中的粗大组织，得到成分分布、晶粒大小更均匀的组织。对无沉淀强化的铝合金到成分分布、晶粒大小更均匀的组织。对无沉淀强化的铝合金所进行的冷加工可得到强化，所进行的冷加工可得到强化，冷加工过程中可能还需进行冷加工过程中可能还需进行345345415415 的中间退火。的中间退火。1.3.7 1.3.7 铝合金的热处理工艺铝合金的热处理工艺 固溶处理应在理想温度下固溶处理应在理想温度下进行，以使大部分合金元素完进行，以使大部分合金元素完全固溶获得单相组织。固溶温全固溶获得单相组织。固溶温度不能超过固相线温度，度不能超过固相线温度， 以免以免过热，
62、甚至出现熔融化合物、过热，甚至出现熔融化合物、晶粒长大将影响机械性能晶粒长大将影响机械性能 。吸收的氢原子可与内部空洞结吸收的氢原子可与内部空洞结合，形成小气孔或起泡。应该合，形成小气孔或起泡。应该尽量减少炉内或熔池内的水蒸尽量减少炉内或熔池内的水蒸汽。汽。Liquation along GBs due to overheatingof an Al-Cu-Mg alloy during STBlistering on Al alloy surface, heat-treated in a humid atmosphere固溶处理固溶处理固溶处理后的合金淬火到室温，以实现最大过饱和度，为随后固溶
63、处理后的合金淬火到室温，以实现最大过饱和度，为随后的时效做准备。的时效做准备。 冷水淬火：用于要求高冷却速度特别是厚断面冷水淬火：用于要求高冷却速度特别是厚断面; ; 薄断面将发薄断面将发生扭曲（因快冷产生残余应力），这在时效时可松驰生扭曲（因快冷产生残余应力），这在时效时可松驰20204040。The effect of minor additions of Cr and Zr onthe quench sensitivityTensile strength as a function ofquenching rate淬火热或沸水淬火以及风冷淬火：冷却速热或沸水淬火以及风冷淬火：冷却速度较低
64、，淬火应力较小，其后的时效效度较低，淬火应力较小，其后的时效效果主要取决于合金系的淬火敏感性。果主要取决于合金系的淬火敏感性。但但这可能导致粗颗粒的这可能导致粗颗粒的非均相成核非均相成核。盐浴淬火盐浴淬火 : (180: (180保温一定时间然保温一定时间然后冷却到室温后冷却到室温) ) 对高强度对高强度 Al-Zn-Mg-Cu Al-Zn-Mg-Cu 合金可实现快冷而降低残余应力。合金可实现快冷而降低残余应力。Heterogeneous nucleation oflarge particles in slow-quenchedand aged Al-Mg-Si alloy.时效强化时效强化可
65、热处理强化铝合金优化性能的最后步骤：可热处理强化铝合金优化性能的最后步骤：自然时效自然时效 室温下进行室温下进行人工时效人工时效 在在100100190190进行进行时效温度和时间取决于合金系和最终的性能时效温度和时间取决于合金系和最终的性能要求。要求。一步时效一步时效: : 适用于高强度合金，适用于高强度合金，8 824h24h；多步时效多步时效: : 适用于获得较高抗腐蚀性能和较适用于获得较高抗腐蚀性能和较高韧性的合金高韧性的合金1.4.1 纯铝的牌号纯铝的牌号旧标准旧标准新标准新标准LG1、LG2、LG3、LG4、LG5L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-18A06： Al ：余量、
66、Si 0.55、Cu 0.10、 Mg0.10、 Zn0.10、 Mn0.10、 Fe： 0.000 0.500、Fe Si： 0.000 1.500 注：单个:0.05;合计:0.15 1A85、1A90、1A93、1A97、1A99、1060、1050A、1035、8A06、1A30、1100LG1、LG2、LG3、LG4、LG5、L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-11.4 1.4 1.4 1.4 工业纯铝工业纯铝工业纯铝工业纯铝序号序号牌牌 号号原牌号原牌号化学成分，化学成分，%SiFeCuMnMgCrNiZnVTiZr其它其它Al min单单个个合合计计11A99LG50.003
67、 0.0030.0050.00299.9921A97LG40.015 0.0150.0050.00599.9731A950.030 0.0300.0100.00599.9541A93LG30.040 0.0400.0100.00799.9351A90LG20.060 0.0600.0100.0199.9061A85LG10.080.100.010.0199.8571A800.150.150.030.020.02V:0.050.03 Ca:0.03 0.030.0299.8081A80A0.150.150.030.020.020.06 Ca:0.03 0.020.0299.80910700.20
68、0.250.040.030.030.04V:0.030.030.0399.70101070AL10.200.250.030.030.030.070.030.0399.701113700.100.250.020.010.020.01B:0.020.04 Ca:0.03 V+Ti:0.020.020.1099.70121060L20.250.350.050.030.030.05V:0.050.030.0399.601310500.250.400.050.050.050.05V:0.050.030.0399.50141050AL30.250.400.050.050.050.070.050.0399.
69、50151A50LB20.300.300.010.050.050.03Fe+Si:0.450.0399.501613500.100.400.050.010.01 Ca:0.03 0.05B:0.05 V+Ti:0.02 0.030.1099.50171145Si+Fe:0.550.050.050.050.05V:0.050.030.0399.45181035L40.350.060.100.050.050.10V:0.050.030.0399.35191A30L4.10.100.200.150.300.050.010.010.010.020.020.0399.30201100L51Si+Fe:0
70、.950.050.200.050.10(1)0.050.1599.00211200L5Si+Fe:1.000.050.050.100.050.050.1599.00221235Si+Fe:0.650.050.050.050.10V:0.050.060.0399.35高纯铝：高纯铝：99.999工业高纯工业高纯（精精）铝：铝：99.9599.996工业纯铝：工业纯铝：99.0099.85高纯铝高纯铝牌号牌号Al含量含量%SiFeCuPbZnGaTiCdAgIn总量总量Al-0599.9992.82.82.80.51.00.51.00.20.20.210.0(ppm)Al-05599.9995Si
71、+Fe+Cu+Zn+Ti+Ga5.0(ppm) 重熔用工业高纯铝锭重熔用工业高纯铝锭 牌牌号号Al含量含量%FeSiCuZnTi其它杂质每种其它杂质每种总和总和Al99.99699.9960.00100.00100.00150.0010.0010.0010.004Al99.99399.9930.00150.00130.00300.0010.0010.0010.007Al99.9999.990.00300.00300.00500.0020.0020.0010.04Al99.9599.950.020.020.010.0050.0020.0050.05重熔用工业纯铝锭重熔用工业纯铝锭(GB/T119
72、6-2002) 牌号牌号Al含量含量%FeSiCuGaMg其它每种其它每种总和总和Al99.9099.900.0070.050.0050.0200.0100.0100.10Al99.8599.850.120.080.0050.0300.0300.0150.15Al99.70A99.700.200.100.010.020.030.020.30Al99.7099.700.200.120.010.030.030.030.30Al99.6099.600.250.180.010.030.030.030.40Al99.5099.500.300.250.020.030.050.030.50Al99.0099
73、.000.500.450.020.050.050.051.00中国中国(GB)国国际(ISO)美国美国(AA)日本日本(JIS)原原苏联(OCT)德国德国(DIN)英国英国(BS)法国法国(NF)1A99-11991N99AB000Al99.98RS1-1A90-10901N90AB1Al99.9-1A80Al99.81080A1080AB2Al99.81A-1070Al99.71070A1070A00Al99.7-1070A1060-1060A1060A0-1050AAl99.51050-A1Al99.51B1050A1100Al99.01100A1100A2Al99.03L54110012
74、00-1200A1200-Al991C12001.4.2 杂质元素对纯铝组织及性能的影响杂质元素对纯铝组织及性能的影响 主要杂质为主要杂质为Fe和和Si，次要杂质为，次要杂质为Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等。等。铁在铝中溶解度为铁在铝中溶解度为0.052、硅、硅1.65，随温度下降而急剧减小。，随温度下降而急剧减小。Fe、Si含含量量及及相对比例相对比例(铁硅比铁硅比)影响纯铝性能。影响纯铝性能。少量铁或硅就可形成少量铁或硅就可形成FeAl3或或(Si)，降低纯铝塑性，针状，降低纯铝塑性，针状FeAl3影响更大。影响更大。Fe、Si共存时，出现共存时，出现FeAl3、(Si)相、相、(Fe3S
75、iAll2)及及(Fe2Si2Al9)。WFeWSi，形成富，形成富Fe化合物化合物(Fe3SiAl12)。WSiWFe，形成富，形成富Sip(Fe2Si2)，骨骼状，骨骼状(Fe3SiAll2)，枝条状，枝条状(Fe3SiAll2)，粗针，粗针状状(Fe2Si2Al9)。这些相又硬又脆，使铝的塑性急剧下降。这些相又硬又脆，使铝的塑性急剧下降。铝中铝中Fe/Si23；铁硅比不当，引起纯铝铸锭产生裂纹。；铁硅比不当，引起纯铝铸锭产生裂纹。W(Fe+Si)小于小于0.65时，时，WFeWSi以减少铸锭开裂倾向。以减少铸锭开裂倾向。W(Fe+Si)大于大于0.65时，共晶数量增加，热裂纹易被共晶液体
76、充填而愈合。所以时，共晶数量增加，热裂纹易被共晶液体充填而愈合。所以铁硅比的影响小。铁硅比的影响小。FeAl3、相的电位比铝高，破坏了纯铝表面氧化膜的连续性，降低了相的电位比铝高，破坏了纯铝表面氧化膜的连续性，降低了纯铝的耐蚀性、导电性。纯铝的耐蚀性、导电性。1.4.3 纯铝的应用纯铝的应用 高纯铝主要用于科研高纯铝主要用于科研、化学工业化学工业、电子工业以及其它一些特殊电子工业以及其它一些特殊用途。日常生活用品用用途。日常生活用品用1050A(L3)1050A(L3)制造。大部分纯铝用于熔制铝合制造。大部分纯铝用于熔制铝合金，有些纯度不高的铝有时也用来加工成各种半成品。金，有些纯度不高的铝有
77、时也用来加工成各种半成品。1A501A50食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1A601A60要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途化工设备是其典型用途化工设备是其典型用途化工设备是其典型用途 10701070用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有用于加工需
78、要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具印刷
79、板、铭牌、反光器具印刷板、铭牌、反光器具印刷板、铭牌、反光器具 1A451A45包装及绝热铝箔，热交换器包装及绝热铝箔，热交换器包装及绝热铝箔，热交换器包装及绝热铝箔，热交换器 1A991A99 电解电容器箔，光学反光沉积膜电解电容器箔，光学反光沉积膜电解电容器箔，光学反光沉积膜电解电容器箔，光学反光沉积膜 超高纯铝超高纯铝：5N5（每种杂质元素含量（每种杂质元素含量0.4ppm），导电性、延展导电性、延展性和抗蚀性比原铝更好，广泛用于电子工业及航空航天等。性和抗蚀性比原铝更好，广泛用于电子工业及航空航天等。半导体制造业用溅射靶材半导体制造业用溅射靶材：制造芯片时，等离子态铝沉积于硅片：制造芯
80、片时，等离子态铝沉积于硅片上形成一层铝膜，随后在膜上涂一层感光性树脂，经曝光腐蚀掉上形成一层铝膜，随后在膜上涂一层感光性树脂，经曝光腐蚀掉无用的部位，而保留的极窄的铝条便是所需的导电体。无用的部位，而保留的极窄的铝条便是所需的导电体。集成电路配线集成电路配线：痕量杂质铀与钍释放的：痕量杂质铀与钍释放的粒子，造成集成电路出现粒子，造成集成电路出现故障，使程序失误与混乱。故障，使程序失误与混乱。超高纯铝超高纯铝5N2U+Th5ppb（wt%）、超高纯铝超高纯铝5N5U+Th1ppb超导电缆稳定化材料超导电缆稳定化材料：5N2及及5N5，平板显示器用溅射靶材。，平板显示器用溅射靶材。电气电子材料电气
81、电子材料：5N2超纯铝用于制造光电子存储媒体，如超纯铝用于制造光电子存储媒体，如CD、CD-ROM、CD-RW、数据盘、数据盘、DVD等。光盘中用等。光盘中用5N超纯铝溅射超纯铝溅射膜作为光反射层。膜作为光反射层。pmpart perthousand千分之一千分之一；ppmpart permillion百万分之一百万分之一；ppbpartperbillion10亿分之一亿分之一；pptpartpertrillion万亿分之一万亿分之一超高纯铝超高纯铝1.5.1 铝合金的牌号铝合金的牌号、分类与应用分类与应用1.5 1.5 铝合金铝合金铝合金铝合金形变铝合金形变铝合金：相图中相图中相图中相图中D
82、 D点以左的部分。该类铝合金加热至点以左的部分。该类铝合金加热至点以左的部分。该类铝合金加热至点以左的部分。该类铝合金加热至固溶线固溶线固溶线固溶线FDFD以上时能形成单相以上时能形成单相以上时能形成单相以上时能形成单相 固溶体，塑性固溶体，塑性固溶体，塑性固溶体，塑性好，适用于压力加工成形。好，适用于压力加工成形。好，适用于压力加工成形。好，适用于压力加工成形。不能热处理强化的形变铝合金不能热处理强化的形变铝合金：相图中相图中F点以左的部分，组织为单相固溶体，点以左的部分，组织为单相固溶体，且其溶解度不随温度而变化，无法进行热且其溶解度不随温度而变化，无法进行热处理强化；处理强化；可热处理强
83、化的形变铝合金可热处理强化的形变铝合金：相图中相图中F和和D之间的形变铝合金，固溶体的之间的形变铝合金，固溶体的溶解度随着温度而显著变化，可进行热处溶解度随着温度而显著变化，可进行热处理强化。理强化。铸造铝合金铸造铝合金：相图中相图中D点以右的部分，有共晶铝合金、亚点以右的部分，有共晶铝合金、亚共晶铝合金和过共晶铝合金之分。共晶铝合金和过共晶铝合金之分。按铝合金所处相图的位置分类按铝合金所处相图的位置分类： 形变铝合金、铸造铝合金形变铝合金、铸造铝合金纯铝中加入适量其它元素如纯铝中加入适量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即为等即为铝合金铝合金旧标准旧标准新标准新标准按铝合金加入合金元按铝合金
84、加入合金元素种类分类素种类分类：按加入合金按加入合金元素后铝合元素后铝合金的性能特金的性能特点分类点分类：包覆铝包覆铝7A01、1A50LB1、LB2防锈铝防锈铝5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1硬铝硬铝2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17LY1、LY2、LY4、LY8、LY9、LY10、LY11、LY12、LY6、LY16、LY
85、17锻铝锻铝6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30LD31超硬铝超硬铝7A03、7A04、7A09、7A10、7003LC3、LC4、LC9、LC10、LC12特殊铝特殊铝4A01、4A13、4A17、5A41、5A66LT1、LT13、LT17、LT41、LT66新旧牌号对照1.5.2 变形铝合金变形铝合金不能热处理强化变形铝合金不能热处理强化变形铝合金这类铝合金不能进行热处理强化。这类铝合金不能进行热处理强化。性
86、能特点：性能特点： 优良的抗腐蚀性能，又称为防锈铝合金，简称为防锈铝。优良的抗腐蚀性能，又称为防锈铝合金，简称为防锈铝。 良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。 强度较低，为了提高其强度，可用冷加工方法使其强化。强度较低，为了提高其强度，可用冷加工方法使其强化。 切削加工工艺性能差，适用制作焊接管道、容器、铆钉以切削加工工艺性能差，适用制作焊接管道、容器、铆钉以 及其它冷变形零件。及其它冷变形零件。 防锈铝合金：铝防锈铝合金：铝- -镁系合金镁系合金5AXX5AXX、铝、铝- -锰系合金锰系合金3AXX3AXX。铝锰防锈铝合金铝锰防锈铝合金锰的作用锰的
87、作用：铝中的最大溶解度为铝中的最大溶解度为1.82%1.82%。锰和铝形成的金属间化。锰和铝形成的金属间化合物合物MnAlMnAl6 6的沉淀强化效应小，但其弥散析出质点可阻止晶粒长的沉淀强化效应小，但其弥散析出质点可阻止晶粒长大，细化晶粒。锰溶于大，细化晶粒。锰溶于相起固溶强化作用，减慢扩散速度，相起固溶强化作用，减慢扩散速度，提高再结晶温度。提高再结晶温度。3A213A21合金合金：含锰含锰1.0-1.6%1.0-1.6%，显微组织，显微组织:MnAlMnAl6 6弥散弥散 有较高的强度和优良的塑性。在大气和海水中与纯铝的耐有较高的强度和优良的塑性。在大气和海水中与纯铝的耐蚀性相当，有良好
88、的工艺性能。在航空工业中用于承受深冲加蚀性相当，有良好的工艺性能。在航空工业中用于承受深冲加工而受力不大的零件，如油箱、润滑油导管、铆钉等零件，以工而受力不大的零件，如油箱、润滑油导管、铆钉等零件，以及建筑构件。及建筑构件。处处处处理状理状理状理状态态态态RmRm/ /MPaMPaRelRel/ /MPaMPaA A11.311.3/%/%MM（退火）（退火）（退火）（退火）Y2Y2（半硬）（半硬）（半硬）（半硬）Y Y（硬）（硬）（硬）（硬）1271271671672162164949127127176176232310105 53A213A21合金的力学性能（不小于）合金的力学性能（不小于
89、）防锈铝合金：5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-15A05:5%Mg、0.30.6%Mn退火态退火态：Rm为为270MPa、A为为18%。5A02 5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件 5A03 5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝5A05 5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架焊接结构件，飞机蒙
90、皮骨架 5A06 5A06 焊接结构，冷模锻零件，容器，飞机蒙皮骨部件焊接结构，冷模锻零件，容器，飞机蒙皮骨部件 5A12 5A12 焊接结构件，防弹甲板焊接结构件，防弹甲板3A21 3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品的工飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品的工业装备等业装备等热处理强化变形铝合金热处理强化变形铝合金热处理强化变形铝合金热处理强化变形铝合金硬铝合金2AXX Al-Cu-Mg Al-Cu-Mg系硬铝称为普通硬铝；系硬铝称为普通硬铝；Al-Cu-Al-Cu-MnMn系硬铝称为耐热硬铝。系硬铝称为耐热硬铝。可通过热处理（固溶时效）强化，也可形变强化。可
91、通过热处理（固溶时效）强化，也可形变强化。 Al-Cu-Mg合金：有四种金属间化合物，(CuAl2)和S(CuMgAl2)为强化相、T(Al6CuMg4)与（Mg5Al6）。S相稳定性高、沉淀强化效果好，室温和高温强化作用均高于相。 硬铝的缺点：硬铝的缺点：抗蚀性差，合金化的铜形成的含铜固溶体和化合抗蚀性差，合金化的铜形成的含铜固溶体和化合物的电极电位均高于晶界，从而产生晶界腐蚀，使用时需包铝、喷物的电极电位均高于晶界，从而产生晶界腐蚀，使用时需包铝、喷漆等保护；固溶处理温度范围窄，如漆等保护；固溶处理温度范围窄，如2A122A12为为495495503503，低于该温，低于该温度时，固溶体的
92、过饱和度不足，影响时效效果；高于该温度时，又度时，固溶体的过饱和度不足，影响时效效果；高于该温度时，又易产生晶界熔化。易产生晶界熔化。 硬铝加工工艺性能优良，可加工成板、管、棒、线、型材等，用于制作飞机蒙皮、壁板、隔框等。2A01 100 2A01 100 的结构铆钉的结构铆钉 2A02 2002A02 200300300的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 1502A06 150250250的飞机结构及的飞机结构及125125250250的航空器结构铆钉的航空器结构铆钉 2A10 2A10 强度比强度比2A012A01高，用于制造高，用于制造100100
93、的航空器结构铆钉的航空器结构铆钉 2A11 2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构 件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉 2A122A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件 2A14 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件形状复杂的自由锻件与模锻件 2A16 2502A16 250300300的航天航空器零件，室温及高温工作的焊接容器与气密座舱的航天航空器零件，室温及高温工作的焊接容器与气密
94、座舱 2A17 2252A17 225250250的航空器零件的航空器零件 2A50 2A50 形状复杂的中等强度零件形状复杂的中等强度零件 2A60 2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等 2A70 2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等 2A80 2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件 2A90 2A90 航空发动机活塞航空发动机活塞2A01、2A02、2A04、2B11、 2B12、 2
95、A10、2A11、 2A12、 2A06、2A16、2A17 LY1、 LY2、 LY4、 LY8、 LY9、 LY10、LY11、LY12、 LY6、 LY16、LY171)均匀化退火：加热均匀化退火：加热480495；保温；保温1214h；炉冷。；炉冷。2)完全退火完全退火:加热加热390430；保温时间；保温时间30120min；炉冷至；炉冷至300，空冷。，空冷。3)快速退火：加热快速退火：加热350370；保温时间为；保温时间为30120min；空冷。；空冷。4)淬火和时效淬火和时效:淬火淬火495505,水冷；水冷；人工时效人工时效185195,612h,空冷；空冷；自然时效自然时
96、效:室温室温96h。2A12Al：余量；：余量；Si：0.50；Cu：3.84.9；Mg：1.21.8；Zn：0.30；Mn：0.300.9；Ti：0.15；Ni：0.10；Fe：0.0000.500；Fe+Ni：0.0000.500 固溶时效后:Rm 480 MPa ；Re0.2 255 MPa；A 12 锻铝合金 Al-Mg-Si系合金系合金（4AXX）：制造形状复杂的型材和锻件，如飞机制造形状复杂的型材和锻件，如飞机和发动机中工艺性和耐蚀性要求较高的零件；有较严重的和发动机中工艺性和耐蚀性要求较高的零件；有较严重的停放效停放效应应: : 淬火后不立即时效处理，则会降低人工时效强化效果。淬
97、火后不立即时效处理，则会降低人工时效强化效果。 Al-Cu-Mg-Si系合金系合金（2AXX）：制造形状复杂、承受中等载荷的制造形状复杂、承受中等载荷的各类大型锻件和模锻件，但该类合金有应力腐蚀和晶界腐蚀的倾各类大型锻件和模锻件，但该类合金有应力腐蚀和晶界腐蚀的倾向，不宜作薄壁零件；为减轻停放效应，将铜加入合金，合金中向，不宜作薄壁零件；为减轻停放效应，将铜加入合金，合金中还出现还出现(CuAl2)(CuAl2)和和S(CuMgAl2) S(CuMgAl2) 起补充强化作用，提高合金强度。起补充强化作用，提高合金强度。Al-Si-Mg-Fe-Cu系合金系合金（6AXX）：因含有较多的因含有较多
98、的FeFe、SiSi，因而具，因而具有较高的耐蚀性能，适宜于制造发动机的活塞、汽轮机叶片等耐有较高的耐蚀性能，适宜于制造发动机的活塞、汽轮机叶片等耐高温和耐腐蚀的零件。高温和耐腐蚀的零件。锻铝有锻铝有Al-Mg-SiAl-Mg-Si、Al-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si、Al-Al-Cu-Mg-Fe-NiCu-Mg-Fe-Ni等合金系。该类合金的合等合金系。该类合金的合金元素种类多而含量少，具有良好的热金元素种类多而含量少，具有良好的热塑性和锻造性，并可热处理强化。塑性和锻造性，并可热处理强化。6005 6005 挤压型材与管材，用于要求强度较高的结构件，如梯子、电视天线挤压型材与管材
99、，用于要求强度较高的结构件，如梯子、电视天线 6009 6009 汽车车身板汽车车身板 6010 6010 薄板，汽车车身薄板，汽车车身 6061 6061 用于一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构件，如卡车、塔式建用于一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构件，如卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 6063 建筑型材建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 6066 6066 锻件及焊接结构件的挤压材料
100、锻件及焊接结构件的挤压材料 6070 6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材 6101 6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等 6201 6201 高强度导电棒材与线材高强度导电棒材与线材 6205 6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 6262 6262 要求抗蚀性优于要求抗蚀性优于20112011和和20172017合金的有螺纹的高应力零件合金的有螺纹的高应力零件 6351 6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管
101、道 6463 6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件 6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30、LD316061Mg：0.8-1.2%，Si：0.4-0.8%，Fe：0.7%，Cu：0.15-0.4%，Mn：0.15%，Cr：0
102、.04-0.35%，Zn：0.25%，Ti：0.15%，Al：余量 6063Mg：0.45-0.9%，Si：0.2-0.3%，Fe：0.3%，Cu：0.10%，Mn：0.10%，Cr：0.1%，Zn：0.1%，Ti：0.10%，Al：余量 60616061和和60636063都是常见的铝型材，都是常见的铝型材，60616061的性能要稍好一些。的性能要稍好一些。60616061的的MgMg，SiSi，CrCr含量高，力学性能高含量高，力学性能高; 6063; 6063相对相对60616061较软。较软。60616061用在要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构用在要求有一定强度、可焊性
103、与抗蚀性高的各种工业结构如卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工如卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材。等用的管、棒、形材、板材。60636063用于建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅用于建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料。等用的挤压材料。 超硬铝合金7AXX 属于铝锌镁铜系合金。属于铝锌镁铜系合金。 锌、镁为主要合金元素，同时还加入少量铜、锰、铬、钛锌、镁为主要合金元素，同时还加入少量铜、锰、铬、钛等元素；合金中的强化相等元素；合金中的强化相(MgZn2)和和T(Al2Mg3Zn3)相高温溶解相高温溶
104、解于于固溶体，低温产生强烈的时效强化效应。加入的铜可改善抗固溶体，低温产生强烈的时效强化效应。加入的铜可改善抗应力腐蚀性能，形成应力腐蚀性能，形成S(Al2CuMg)和和(CuAl2)相起补充强化作用，相起补充强化作用，还可提高沉淀强化相的弥散度，消除晶界网状脆性相，改善晶还可提高沉淀强化相的弥散度，消除晶界网状脆性相，改善晶界腐蚀倾向。但铜降低超硬铝的焊接性，故一般超硬铝采用铆界腐蚀倾向。但铜降低超硬铝的焊接性，故一般超硬铝采用铆接和粘接。接和粘接。超硬铝超硬铝Rm达达600700MPa，韧性高；热处理强化效果（固，韧性高；热处理强化效果（固溶时效）最显著，热塑性好，易加工成形；但缺口敏感性
105、大，溶时效）最显著，热塑性好，易加工成形；但缺口敏感性大，疲劳极限低，应力集中敏感，应力腐蚀倾向较大，其耐热性低疲劳极限低，应力集中敏感，应力腐蚀倾向较大，其耐热性低于硬铝，高温下软化快，只能在于硬铝，高温下软化快，只能在120以下使用。用于飞机结构以下使用。用于飞机结构材料如翼梁、蒙皮。材料如翼梁、蒙皮。7A03、7A04、7A09、7A10、7003 LC3、 LC4、 LC9、 LC10、LC127A04：5.07.0%Zn、1.42.0%Cu、1.82.8%Mg、0.20.6%Mn。Rm 600MPa，A9%7A09 7A09 用于制造飞机中要求强度高、抗腐蚀性强的高应力结构件用于制造
106、飞机中要求强度高、抗腐蚀性强的高应力结构件 7A047A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等起落架等1)均匀化退火：加热均匀化退火：加热450465;保温保温1214h;炉冷。炉冷。2)完全退火：加热完全退火：加热390430;保温保温30120min;炉冷至炉冷至150空冷空冷3)淬火和时效淬火和时效:淬火淬火465480,水冷水冷;人工时效人工时效(包铝板材包铝板材)11512524h、(未包铝型材未包铝型材)13514516h、(半制品半制品)分分1级级1151253h加热加热,2级级1551653h空空冷
107、。冷。合金合金类别类别代号代号主主要要化化学学成成分分,%热处理热处理机械性能机械性能CuMgMn其它其它RmMPaA%HB防防锈锈铝铝5A055A054.55.50.30.6退退火火27018703A211.01.61702330硬硬铝铝2A012.23.00.20.5固固溶处理溶处理+自然时自然时效效30024702A113.84.80.40.80.40.8420181002A123.84.91.21.80.30.948011131超超硬硬铝铝7A041.42.01.82.80.20.6Zn5.07.0固溶处固溶处理理+人工时人工时效效600121507A062.22.82.53.20.2
108、.5Zn7.68.66807190锻锻铝铝5A501.82.60.40.80.40.8Si0.71.2420131055A701.92.51.41.8Ni11.5Fe1.01.5440131205A103.94.80.40.80.41.0Si0.51.248010135典型铝合金固溶时效后的性能旧标准旧标准新新标标准准加工状态加工状态加工状态加工状态铸造有色金属及其合金牌号表示方法统一如下铸造有色金属及其合金牌号表示方法统一如下:铸造有色纯金属的牌号为铸造有色纯金属的牌号为Z+该金属元素符号该金属元素符号+纯度百分含量数字。纯度百分含量数字。如如ZAl99.5。铸造有色合金的牌号为铸造有色合金
109、的牌号为Z+基体元素符号基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他其他合金元素符号及其百分含量数字。混合稀土元素符号用合金元素符号及其百分含量数字。混合稀土元素符号用RE表示。表示。如如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。等。铸造铝合金的代号铸造铝合金的代号铸造铝合金的代号铸造铝合金的代号“ “ZL”ZL”加三位数字表示加三位数字表示加三位数字表示加三位数字表示: : 第一位数表示合金系别：第一位数表示合金系别：第一位数表示合金系别：第一位数表示合金系别：1 1为铝硅系合金；为铝硅系合金；为铝硅系合金；为铝硅系合金
110、； 2 2为铝铜系合金；为铝铜系合金；为铝铜系合金；为铝铜系合金；3 3为铝镁系合金；为铝镁系合金；为铝镁系合金；为铝镁系合金； 4 4为铝锌系合金为铝锌系合金为铝锌系合金为铝锌系合金 第二、三位数字表示合金的顺序号：第二、三位数字表示合金的顺序号：第二、三位数字表示合金的顺序号：第二、三位数字表示合金的顺序号：如如如如ZL111ZL111表示表示表示表示1111号铝硅系铸造铝合金。号铝硅系铸造铝合金。号铝硅系铸造铝合金。号铝硅系铸造铝合金。1.5.3 铸造铝合金铸造铝合金铸铸 造造铝合金铝合金铝锌系铝锌系合合 金金铝镁系铝镁系合合 金金铝铜系铝铜系合合 金金铝硅系铝硅系合合 金金铸造、机械铸
111、造、机械性能良好性能良好高温强度高（耐高温强度高（耐热），易腐蚀热），易腐蚀强度、塑性高，强度、塑性高，耐腐蚀，铸造耐腐蚀，铸造时易氧化时易氧化强度高，易强度高，易腐蚀，价格腐蚀，价格低低铸造铝合金的分类铸造铝合金的分类铝铝- -硅铸造合金硅铸造合金 简单硅铝明简单硅铝明: 以铝为基加入硅所构成的二元合金以铝为基加入硅所构成的二元合金 简单二元铝硅合金简单二元铝硅合金ZAlSi12（ZL102）是硅含量）是硅含量1113的合金，组织为（的合金，组织为（+Si）共晶体和少量的板块状初晶硅，）共晶体和少量的板块状初晶硅，初晶硅及共晶硅均为粗大的针状硅。初晶硅及共晶硅均为粗大的针状硅。合金性能合金性
112、能：Rm140MPa，A3。 浇注前对铝合金熔体进行变质处理浇注前对铝合金熔体进行变质处理( (金属总重量金属总重量2 23 3的变质剂的变质剂) )，粗大的针状共晶硅细化成细小条状或点状，并，粗大的针状共晶硅细化成细小条状或点状，并在组织中出现初晶在组织中出现初晶固溶体。变质处理后固溶体。变质处理后ZL102ZL102合金的合金的RmRm达达180 180 MPaMPa，延伸率明显提高。，延伸率明显提高。 变质剂变质剂：2/3NaF+1/3NaCl或或25NaF+62NaCl+13%KCl。铝铝- -硅铸造合金具有极好的流动性，铸造收缩率小硅铸造合金具有极好的流动性，铸造收缩率小、焊焊接性能
113、优良、足够的抗蚀性以和机械性能。但合金致密度较接性能优良、足够的抗蚀性以和机械性能。但合金致密度较小，适合制造强度要求不太高、形状复杂的铸件，如仪表壳小，适合制造强度要求不太高、形状复杂的铸件，如仪表壳体等。体等。未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织57712.7%活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) )l用于制造飞机、仪表、用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞风机叶片、发动机活塞等。等。特殊硅铝明特殊硅铝明在简单硅铝明的基础上加入在简单硅铝明的基础上加入CuCu、MnMn、MgMg、NiNi等合金元素所
114、形成的可时效等合金元素所形成的可时效强化的铝合金强化的铝合金。具有良好的铸造性和较高的抗蚀性具有良好的铸造性和较高的抗蚀性及足够的强度：及足够的强度：ZL108ZL108、ZL109ZL109用于铸造铝活塞用于铸造铝活塞合金牌号合金牌号合金代合金代号号主要元素主要元素(质量分数质量分数)(%)SiCuMgMnTiAlZAlSi7MgZL1016.57.50.250.45余量余量ZAlSi7MgAZL101A 6.57.50.250.450.080.20余量余量ZAlSi12ZL10210.013.0余量余量ZAlSi9MgZL1048.010.50.170.350.20.5余量余量ZAlSi5
115、Cu1MgZL1054.55.51.01.50.40.6余量余量ZAlSi5Cu1MgAZL105A 4.55.51.01.50.40.55余量余量ZAlSi8Cu1MgZL1067.58.51.01.50.30.50.30.50.100.25余量余量ZAlSi7Cu4ZL1076.57.53.54.5余量余量ZAlSi12Cu2Mg1ZL10811.013.01.02.00.41.00.30.9余量余量ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 ZL10911.013.00.51.50.81.3Ni0.81.5余量余量ZAlSi5Cu6MgZL1104.06.05.08.00.20.5余量余量ZAlS
116、i9Cu2MgZL1118.010.01.31.80.40.60.100.350.100.35余量余量ZAlSi7Mg1AZL114A 6.57.50.450.60Be0.040.07 0.100.20余量余量ZAlSi5Zn1MgZL1154.86.20.40.65Sb0.10.25Zn:1.21.8 余量余量ZAlSi8MgBeZL1166.58.50.350.55Be0.150.40 0.100.30余量余量牌号代号化学成分 w/% 铸造方法热处理方法力学性能用途举例SiMgMnRm/MPaA/%HBSZAlSi7MgZL1016.57.50.250.45金属型固溶处理+不完全时效205
117、260 形状复杂的零件，如飞机仪表零件、抽水机壳体、柴油机零件等砂型195260固溶处理+完全时效砂型变质处理225170ZAlSi12ZL10210.013.0金属型退火145350 形状复杂的仪表壳体、水泵壳体、工作温度在200以下高气密性、低载零件等砂型变质处理135450ZAlSi9MgZL1048.010.50.170.350.20.5金属型固溶处理+完全时效235270 在200以下工作的内燃机气缸头、活塞等典型铸造铝硅合金的成分、性能和应用铝铝- -铜铸造合金铜铸造合金 铝铜合金铸造组织 ( 化染 ) 210铝铝铝铝- -铜铸造合金的强化相是铜铸造合金的强化相是铜铸造合金的强化相
118、是铜铸造合金的强化相是(CuAl(CuAl2 2) )，有较高的强度和热稳，有较高的强度和热稳，有较高的强度和热稳，有较高的强度和热稳定性，是所有铸造铝合金中耐热定性，是所有铸造铝合金中耐热定性，是所有铸造铝合金中耐热定性，是所有铸造铝合金中耐热性最高的一类合金。性最高的一类合金。性最高的一类合金。性最高的一类合金。随铜含量的增加，耐蚀性降随铜含量的增加，耐蚀性降随铜含量的增加，耐蚀性降随铜含量的增加，耐蚀性降低，铸造性能变差。为了改善铸低，铸造性能变差。为了改善铸低，铸造性能变差。为了改善铸低，铸造性能变差。为了改善铸造性能，提高流动性，减少铸后造性能，提高流动性，减少铸后造性能，提高流动性
119、，减少铸后造性能，提高流动性，减少铸后热裂倾向，常加入一定量的硅。热裂倾向，常加入一定量的硅。热裂倾向，常加入一定量的硅。热裂倾向，常加入一定量的硅。适用于制作低于适用于制作低于适用于制作低于适用于制作低于200200，受，受，受，受中等负荷的零件。中等负荷的零件。中等负荷的零件。中等负荷的零件。汽缸头汽缸头常用代号常用代号有有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。等。用于制造在较用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。机汽缸头、汽车活塞等。合金牌号合金牌号合金代号合金代号主要元素主要元素(质量分数质量分数)(%)S
120、iCuMgMnTi其他其他AlZAlCu5MnZL2014.55.30.61.00.150.35余量余量ZAlCu5MnAZL201A4.85.30.61.00.150.35余量余量ZAlCu4ZL2034.05.0余量余量ZAlCu5MnCdAZL204A4.65.30.60.90.150.35Cd0.150.25余量余量ZAlCu5MnCdVAZL205A4.65.30.30.50.150.35Cd0.150.25V0.050.3Zr0.050.2B0.0050.06余量余量ZAlRE5Cu3Si2ZL2071.62.03.03.40.150.250.91.2Ni0.20.3Zr0.150
121、.25RE4.45.0余量余量典型铸造铝铜合金的成分、性能和应用牌号代号化学成分 w/% 铸造方法热处理方法力学性能用途举例CuMn其他Rm/MPaA/%HBSZAlCu5MnZL2014.55.30.61.0Ti0.150.35砂型固溶处理+自然时效295870 在300以下工作的零件，如发动机机体、气缸体等固溶处理+不完全时效335490ZAlCu4ZL2034.05.0砂型固溶处理+不完全时效215370 形状简单的中载零件，如托架、在200以下工作并切削加工性好的零件等。铝铝- -镁铸造合金镁铸造合金 铝镁合金铸造组织铝镁合金铸造组织 ( (化染化染) 150) 150 铝铝铝铝- -
122、镁铸造合金比重小，镁铸造合金比重小，镁铸造合金比重小，镁铸造合金比重小，为为为为2.552.55，耐蚀性好、强度和韧，耐蚀性好、强度和韧，耐蚀性好、强度和韧，耐蚀性好、强度和韧性较高。性较高。性较高。性较高。但由于结晶温度范围宽，故但由于结晶温度范围宽，故但由于结晶温度范围宽，故但由于结晶温度范围宽，故流动性差，形成疏松趋向大、流动性差，形成疏松趋向大、流动性差，形成疏松趋向大、流动性差，形成疏松趋向大、其铸造性能不如铝其铸造性能不如铝其铸造性能不如铝其铸造性能不如铝- -硅合金好，硅合金好，硅合金好，硅合金好，为改善铸造性能加入适量硅及为改善铸造性能加入适量硅及为改善铸造性能加入适量硅及为改
123、善铸造性能加入适量硅及微量钛等。用于造船、食品及微量钛等。用于造船、食品及微量钛等。用于造船、食品及微量钛等。用于造船、食品及化学工业。化学工业。化学工业。化学工业。ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。等。用于用于制造外形简单、承受冲击载荷、制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机密封件鼓风机密封件等等(ZL102、301)合金牌号合金牌号合金代号合金代号主要元素主要元素(质量分数质量分数)(%)SiMgZnTi其他其他AlZAlMg10ZL3019.511.0余量余量Z
124、AlMg5Si1ZL3030.81.34.55.5Mn：0.10.4余量余量ZAlMg8Zn1ZL3057.59.01.01.50.10.2Be0.030.1余量余量ZAlZn11Si7ZL4016.08.00.10.39.013.0余量余量ZAlZn6MgZL4020.50.655.06.50.150.25Cr0.40.6余量余量典型铸造铝镁合金的成分、性能和应用牌号代号化学成分 w/% 砂型变质处理热处理方法力学性能用途举例SiMgMnRm/MPaA/%HBSZAlMg10ZL3019.511.0砂型固溶处理+自然时效2801060 在大气或海水工作的零件，在150以下工作，承受大振动载荷
125、的零件等ZAlMg5SiZL3030.81.34.55.50.10.4砂型145155 腐蚀介质中工作的中载零件，严寒大气及200以下工作的海轮配件等 Al-ZnAl-ZnAl-ZnAl-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金系铸造铝合金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，铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差耐蚀性较差耐蚀性较差耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401) 常用牌号为常用牌号为ZL401(ZAlZ
126、n11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg).用于制造形状复杂受力较用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零小的汽车、飞机、仪器零件。件。典型铸造铝锌合金的成分、性能和应用牌号代号化学成分 w/% 砂型变质处理热处理方法力学性能用途举例SiMgZnRm/MPaA/%HBSZAlZn11Si7ZL4016.08.00.10.39.013.0金属型人工时效2451.590 在200以下工作，结构形状复杂的汽车、飞机、仪表零件等。合金代号主 要 化 学 成 分, %机 械 性 能SiCuMg铸造方法热处理RmMPaA%HB铝硅ZL1016.08.00.20.4SBT6230170ZL10210
127、13SBJT2T2143153425050ZL1104.06.05.08.00.20.5JT117090铝铜ZL2034.05.0JT4210660铝镁ZL3019.511.5ST4280920铝锌ZL4026.08.0Zn570.40.7JT1240470铸造方法：SB砂型变质；J金属砂；S砂型热处理：T1不淬火，人工时效； T2退火；T4淬火+自然时效；T6淬火+人工时效类类类类别别别别中国中国中国中国美国美国美国美国英国英国英国英国日本日本日本日本法国法国法国法国德国德国德国德国前苏联前苏联前苏联前苏联GBGBASTMASTMBSBSJISJISNFNFDINDIN铸铸铸铸造造造造铝铝铝
128、铝合合合合金金金金ZAlSi7MnZAlSi7Mn356.2356.2LM25LM25AC4CAC4C G-AlSi7MgG-AlSi7Mg ZAlSi12ZAlSi12413.2413.2LM6LM6AC3AAC3AA-S12-Y4A-S12-Y4G-Al12G-Al12AL2AL2ZAlSi5Cu1MgZAlSi5Cu1Mg355.2355.2 AL5AL5ZAlSi2Cu2Mg1ZAlSi2Cu2Mg1413.0413.0 AC8AAC8A G-Al12(Cu)G-Al12(Cu) ZAlCu5MnZAlCu5Mn AL19AL19ZAlCu5MnCdVAZAlCu5MnCdVA201.
129、0201.0 ZAlMg10ZAlMg10520.2520.2LM10LM10 AG11AG11G-AlMg10G-AlMg10AL8AL8ZAlMg5SiZAlMg5Si G-AlMg5SiG-AlMg5SiAL13AL131、简述制备铝的主要工艺步骤。纯铝的牌号是如何编号的？各有什么用途？2、 铝合金性能有哪些特点？铝合金可以分为哪几类？试根据二元铝合金一般相图说明其依据。 3、铝合金是怎样编号的？各种铝合金各有什么性能特点？4、简述铝合金的强化方式。5、简述铝合金的固溶时效处理工艺。6、分析简述铝合金时效过程中相结构及组织的变化、及其对性能的影响。7、铝合金的固溶时效处理与钢的淬火回火处理的异同。8、简述铸造铝合金的牌号与分类，各有何性能特点？9、何谓铸造铝合金的变质处理？10、什么是硅铝明？为什么硅铝明具有良好的铸造性能？硅铝明采用变质处理的目的是什么？ 11、微结构对铝合金力学性能有何影响?作业
