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铝及铝合金的分类、成分和性能（1）铝及铝合金的分类铝是银白色的轻金属，纯铝的熔点为660℃,密度为2.7g/cm3。工业用铝合金的熔点为566℃。铝具有热容量和熔化潜热高、耐腐蚀性好，以及在低温下能保持良好的力学性能等特点。铝及铝合金可分为工业纯铝、变形铝合金（又分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）和铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法（经过轧制、挤压等工序）制成的板、带、棒、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。铝合金分类示意见图1。铝合金的分类及性能特点见表1。表1铝合金的分类及性能特点分类合金名称合金系性能特点示例变形铝合金非热处理强化铝合金防锈铝Al-Mn抗蚀性、压力加工性与焊接性能好，但强度较低3A21Al-Mg5A05热处理强化铝合金硬铝Al-Cu-Mg力学性能高2A11,2A12超硬铝Al-Cu-Mg-Zn硬度强度最高7A04,2A50锻铝Al-Mg-Si-Cu锻造性能好耐热性能好2A14,2A50Al-Cu-Mg-Fe-Ni2A70,2A80铸造铝合金简单铝硅合金Al-Si铸造性能好，不能热处理强化，力学性能较高ZL102特殊铝硅合金Al-Si-Mg铸造性能良好，可热处理强化，力学性能较高ZL101Al-Si-CuZL107Al-Si-Mg-CuZL105,ZL110Al-Si-Mg-Cu-NiZL109铝铜铸造合金Al-Cu耐热性好，铸造性能与抗蚀性差ZL201铝镁铸造合Al-Mg力学性能高，抗蚀性ZL301金好铝锌铸造合金Al-Zn能自动淬火，宜于压铸ZL401铝稀土铸造合金Al-Re耐热性能好－按GB/T3190—1996和GB/T16474—1996的规定，纯铝和铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号；未命名为国际四位数字体系牌号的纯铝及其合金采用四位字符牌号。四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（如“A”）。纯铝编号系统的第一位为“1”，例如1×××或1A××，最后两位数字表示铝的纯度。2×××为Al-Cu系，3×××为Al-Mn系，4×××为Al-Si系，5×××为Al-Mg系，6×××为Al-Si系，7×××为Al-Zn系，8×××为Al-其他元素，9×××为Al-备用系。这样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。1）工业纯铝工业纯铝含铝99%以上，熔点660℃，熔化时没有任何颜色变化。表面易形成致密的氧化膜，具有良好的耐蚀性。纯铝的导热性约为低碳钢的5倍，线胀系数约为低碳钢的2倍。纯铝强度很低，不适合做结构材料。退火的铝板抗拉强度为60～100MPa，伸长度为35%～40%。2）非热处理强化铝合金非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为LF××。Al-Mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用最广的铝合金。3）热处理强化铝合金热处理强化铝合金是通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能。经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔化焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能（主要是抗拉强度）严格下降。热处理强化铝合金包括硬铝、超硬铝、锻铝等。①硬铝硬铝的牌号是按铜增加的顺序编排的。Cu是硬铝的主要成分，为了得到高的强度，Cu含量一般应控制在4.0%～4.8%。Mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除Fe对抗蚀性的不利影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，Cu、Si、Mg等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa，经过淬火时效后抗拉强度增加至312～460NPa。但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合金的耐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。②超硬铝合金中Zn、Mg、Cu的平均总含量可达9.7%～13.5%，在当前航空航天工业中仍是强度最高（抗拉强度达500～600MPa）和应用最多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差，接头强度远低于母材。由于合金中Zn含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。③锻铝具有良好的热塑性（原代号为LD××），而且Cu含量越少热塑性越好，适于作锻件用。具有中等强度和良好的抗蚀性，在工业中得到广泛应用。铝及铝合金的新旧牌号对照见表2。表2铝及铝合金的新旧牌号对照类别新牌号旧牌号类别新牌号旧牌号工业纯铝1070（1070A）10601050（1050A）103511001200L1L2L3L4L5-1L5特殊铝合金4A014A134A175A415A66LT1LT13LT17LT41LT66防锈铝合金—5A025A03LF1LF2LF3锻铝合金6A022A502B50LD2LD5LD65A055A065B05508350563A213003LF5LF6LF10LF4LF5-1LF21—2A702A802A902A1460616063LD7LD8LD9LD10LD30LD31硬铝合金2A012A02—2A042A062B112B122A102A112A122A132A162A17LY1LY2LY3LY4LY6LY8LY9LY10LY11LY12LY13LY16LY17超硬铝合金7A037A04—7A097A107003LC3LC4LC5LC9LC10LC12（2）铝及铝合金的性能及应用铝及其合金具有独特的物理化学性能。铝具有许多优良的性质，包括密度小、塑性好、易于加工、抗腐蚀性好等。在空气或硝酸中，铝表面会形成致密的氧化铝薄膜，可保护内部不受氧化；铝的导电率较高，导电性好，仅次于金、银、铜，居第4位。铝具有面心立方结构，无同素异构转变，无“延一脆”转变，因而具有优异的低温韧性，在低温下能保持良好的力学性能。铝及铝合金塑性好，可以承受各种形式的压力加工，很容易加工成形，它可用铸造、轧制、冲压、拉拔和滚轧等各种工艺方法制成形状各异的制品。铝及铝合金容易机械加工，且加工速度快，这也是铝制零部件得到大量应用的重要因素之一。经过冷加工变形后，铝的强度增高，塑性下降。当铝的变形程度达到60%～80%时，其抗拉强度可达150～180Mpa，而伸长率下降至1%～1.5%。因此，可以通过冷作硬化方法来提高铝的强度性能。经过冷作硬化的铝材，在250～300℃的温度区间可以引起再结晶过程，使冷作硬化消除。铝的退火温度为400℃,经过退火处理的铝称为退火铝或软铝。铝及其合金还具有优异的耐腐蚀性能和较高的比强度。与各种金属相比，铝在大气中的抗腐蚀性能很好。这是由于铝比较活泼，与空气接触时，表面生成的难熔氧化铝膜比较致密（Al2O3熔点2050℃），从而保护铝材不被继续氧化。铝在浓硝酸中因表面被钝化而非常稳定，但铝对碱类和带有氯离子的盐类抗腐蚀性能较差。铝及铝合金的物理性能见表3。铝及铝合金类别和化学成分见表4。常用铝及铝合金的力学性能见表5。工业纯铝主要用于不承受载荷，但要求具有某种特性（如高塑性、良好的焊接性、耐腐蚀性或高的导电、电热性等）的结构件，如铝箔用于制作垫片及电容器，其他半成品用于制作电子管隔离罩、电线保护套管、电缆线芯、飞机通风系统零件、日用器具等。高纯铝主要用于科学研究、化学工业及其他特殊用途。防锈铝（铝锰合金、铝镁合金）主要用于要求高的塑性和焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等。铝及铝合金被广泛应用于航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学工业、商业等领域。铝合金在飞机制造中是主要的结构材料，它约占骨架质量的55%，而且大部分关键轴承部件，如涡轮发动机轴向压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的.1、工业纯铝其加工性能好，导电性好，主要用于制作导电母线电线及热交换器。2、防锈铝防锈铝是热处理不可强化合金，只能通过冷加工来强化。常用的有LF2（5052）、LF4（5083）和LF21（3003），具有中等强度良好的塑性和抗蚀性。3、锻铝典型牌号有LD2-2（6070）、LD10（2014）、LD30（6061）、LD31（6063）。LD2-2具有良好的塑性，冷、热态都易成形。广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材。LD10又称高强度硬铝，与LY12合金的强度相当，锻造性能较LY12好，有良好的塑性，有较好的耐热性和可焊性，但材料的纵向和横向性能差距较大。可加工成管、棒、型、线及锻件，主要用作高负荷的结构件。LD30和LD31具有中等强度，有良好的塑性和优良的可焊性、抗蚀性，无应力腐蚀裂倾向，可阳极氧化。适合作建筑装饰型材及各种需要良好耐蚀性要求的结构件、工业材。4、硬铝；硬铝的强度高，典型牌号为LY12（2024）。该牌号的热挤压型材热处理后，其室温下的抗拉强度可达392MPa以上，有一定的耐热性，可用作150°C以下工作的零件。5、超硬铝典型牌号有LC4，亦称超高强度硬铝，挤压件室温下的抗拉强度不小于539MPa。主要用于航空工业，飞机结构中主要受力元件。铝及铝合金分类及产品牌号表示方法铝是一种轻金属,密度小(2.79/Cm3),具有良好的强度和塑性，铝合金具有较好的强度，超硬铝合金的强度可达600Mpa，普通硬铝合金的抗拉强度也达200-450Mpa，它的比钢度远高于钢，因此在机械制造中得到广泛的运用。铝的导电性仅次于银和铜，居第三位，用于制造各种导线。铝具有良好的导热性，可用作各种散热材料。铝还具有良好的抗腐蚀性能和较好的塑性，适合于各种压力加工。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金和铝锌合金。一、纯铝产品纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LG（铝、工业用的）表示。分别见表17和表18。表17冶炼纯铝的代号、成分及用途代号化学成分%用途铝不小于杂质不大于铁+硅铜总和Al99.7Al99.6Al99.5Al99.0Al98.099.799.699.599980.260.360.450.901.80.010.010.0150.020.050.300.400.501.01.2制造铝箔、铝合金、防锈用的包铝材料、电缆和导电体、特殊用途及化学工业用铝合金制造电缆及导电体、铝合金、铝箔、铝粉及器皿;制造铝合金及其它合、铝食具、电缆及导电体、中间合金;用作铝合金配料、中间合金、铝制器具及日用品表18工业高纯铝的代号和成分工业高纯铝代号LG5LG4LG3LG2LG1铝(%≮)99.9999.9799.9399.9099.85工业高纯铝代号L1L2L3L4L4-1L5L5-1L6铝(%≮99.799.699.599.399.399.099.098.3二、压力加工铝合金铝合金压力加工产品分为防锈（LF）、硬质（LY）、锻造（LD）、超硬（LC）、包覆（LB）、特殊（LT）及钎焊（LQ）等七类。常用铝合金材料的状态为退火（M焖火）、硬化（Y）、热轧（R）等三种。压力加工铝合金的产品代号及化学成份见表19。表19铝合金加工产品代号和成分类别代号主要化学成分（余量为铝）（%）铜镁锰铁硅其它防锈铝合金LF2LF6LF11LF21LF432.0-2.85.8-6.84.8-5.50.6-1.40.15-0.400.5-0.80.30-0.601.0-1.6钛0.02-0.01*或铬铍0.001-0.005钛0.02-0.15硬铝合金LY1LY2LY11LY172.2-3.02.6-3.23.8-4.86.0-7.00