1、79變形鋁合金的基本性能及分類(超全)摘要：本課題研究了變形鋁合金的基本性能及分類。變形鋁合金在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用極廣，對(duì)于了解變形鋁合金十分必要。變形鋁合金的基本性能包括物理性能，化學(xué)性能，力學(xué)性能，電學(xué)性能等等，由于篇幅有限，在這里我們只對(duì)一些典型、常用型號(hào)的鋁合金進(jìn)行了一些相關(guān)介紹。在變形鋁合金的分類中我們提到了幾種分類方法，主要介紹了國(guó)際四位數(shù)字體系分類，對(duì)比于其他分類方法，其具有容易記憶、便于管理等鮮明特點(diǎn)，也是國(guó)際上所共識(shí)的分類方法。于此同時(shí)我們還對(duì)常用變形鋁合金進(jìn)行了美、日、俄、法等國(guó)牌號(hào)對(duì)照。目 錄緒論. .1第一章 1×××系鋁合金. .2 1.

2、1 純鋁的一般特性. .2.1.2 純鋁的性能.21.2.1物理性能.21.2.1 化學(xué)性能. .31.2.3 力學(xué)性能.31.3 純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分.4 第二章 2×××系鋁合金. .42.1 概述. .42.2 2系鋁合金的基本性能 . .42.2.1 物理性能.52.2.2 化學(xué)性能.62.2.3 力學(xué)性能.72.3 2系鋁合金各國(guó)牌號(hào)對(duì)照.9第三章 3×××系鋁合金. .10 3.1 化學(xué)成分. .103.2 3系鋁合金的基本性能. .103.2.1 物理性能. .103.2.2 化學(xué)性能. .113.2.3 電學(xué)性能. .

3、113.2.4 力學(xué)性能. .113.3 3×××系鋁合金常用牌號(hào)對(duì)照. 13第四章 4×××系合金. 134.1 典型牌號(hào)的化學(xué)成分. 134.2 4×××系鋁合金的基本性能.144.2.1 物理性能. 144.2.2 力學(xué)性能. .144.3 4×××系鋁合金典型牌號(hào)對(duì)照. .16第五章 5×××系鋁合金. .165.1 5×××系鋁合金的基本性能. . .165.1.1 物理性能. 175.1.2 電學(xué)性能.

4、185.1.3 化學(xué)性能. 195.1.4 力學(xué)性能. 205.2 各國(guó)5×××系合金典型牌號(hào)對(duì)照.20第六章 6×××系合金. 216.1 合金元素在6×××系鋁合金中的作用. 216.2 6×××系鋁合金常用材料的性能.226.2.1 物理性能. .226.2.2化學(xué)性能.236.2.3力學(xué)性能.236.3 各國(guó)6×××系合金典型牌號(hào)對(duì)照. 27第七章 7×××系合金. 277.1 7××&#

5、215;系鋁合金的發(fā)展歷史. .277.2 7×××系鋁合金典型牌號(hào)的物理性能. .277.2.1 熱力學(xué)性能. .277.2.2 電力學(xué)性能. 287.2.3 力學(xué)性能. 287.3 化學(xué)性質(zhì). 297.4 7×××系鋁合金國(guó)內(nèi)外典型牌號(hào)對(duì)照. .30第八章 8×××系合金. 308.1 8×××系常用鋁合金的牌號(hào)及化學(xué)成分. .308.2 化學(xué)性能. .318.3 8×××系鋁合金國(guó)內(nèi)外典型牌號(hào)對(duì)照. .31第九章 9××

6、×系合金（備用合金組）.32 結(jié)論. .32 參考文獻(xiàn). .33 致謝. .33 附錄. .34緒論變形鋁合金的分類方法很多, 目前, 世界上絕大部分國(guó)家通常按以下三種方法進(jìn)行分類:(1) 按合金狀態(tài)圖及熱處理特點(diǎn)分為可熱處理強(qiáng)化鋁合金和不可熱處理強(qiáng)化鋁合金兩大類。(2) 按合金性能和用途可分為: 工業(yè)純鋁、防銹鋁合金、 切削鋁合金、 耐熱鋁合金、 低強(qiáng)度鋁合金、 1中強(qiáng)度鋁合金、 高強(qiáng)度鋁合金(硬鋁)、 超高強(qiáng)度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號(hào)）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-M

7、n合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點(diǎn)，有事互相交叉、相互補(bǔ)充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國(guó)際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應(yīng)合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計(jì)算機(jī)管理。在這里我們主要按第三種分類方法來(lái)系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)命名體系推薦方法命名的牌號(hào)。此推薦方法是

8、由承認(rèn)變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)體系宣言的世界各國(guó)團(tuán)體或組織提出的，牌號(hào)及成分注冊(cè)登記秘書處設(shè)在美國(guó)鋁業(yè)巨會(huì)公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國(guó)際組織的有25個(gè)國(guó)家的24個(gè)組織、團(tuán)體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國(guó)于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對(duì)雜

9、質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應(yīng)不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字無(wú)特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國(guó)鋁業(yè)公司過去用的舊牌號(hào)中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對(duì)合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則

10、表小對(duì)合金的修改次數(shù)。對(duì)原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時(shí)幾種:(1) 對(duì)主要合金元素含量范圍進(jìn)行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關(guān)系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)命名體系推薦方法命名的牌號(hào)。此推薦方法是由承認(rèn)變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)體系宣言的世界各國(guó)團(tuán)體

11、或組織提出的，牌號(hào)及成分注冊(cè)登記秘書處設(shè)在美國(guó)鋁業(yè)巨會(huì)公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國(guó)際組織的有25個(gè)國(guó)家的24個(gè)組織、團(tuán)體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國(guó)于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對(duì)雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生

12、產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應(yīng)不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字無(wú)特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國(guó)鋁業(yè)公司過去用的舊牌號(hào)中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對(duì)合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對(duì)合金的修改次數(shù)。對(duì)原型鋁合金的修改僅限于下列

13、情況之一或同時(shí)幾種:(1) 對(duì)主要合金元素含量范圍進(jìn)行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關(guān)系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時(shí)，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%.(3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。(4)改變雜質(zhì)含量范圍。(5)改變晶粒細(xì)化劑含量范圍。(6)改變?cè)X錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量

14、。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應(yīng)作為新合金而注冊(cè)。對(duì)于試驗(yàn)合金的牌號(hào)也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗(yàn)合金的注冊(cè)期不得超過5a對(duì)試驗(yàn)合金的成分，申請(qǐng)注冊(cè)的公司有權(quán)改變，而已注冊(cè)的合金化學(xué)成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當(dāng)合金通過試驗(yàn)合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金 1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能好，

15、塑性加工性能好等特點(diǎn)。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因?yàn)殇X和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點(diǎn)與純度有關(guān)，并隨鋁的純度的提高而提高，當(dāng)純度為99.996時(shí)，熔點(diǎn)為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進(jìn)行氣焊、氬弧焊、點(diǎn)焊。純鋁不能熱處理強(qiáng)化，可通過冷變形提高強(qiáng)度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關(guān)，一般在200左右。退火

16、板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強(qiáng)度，但降低塑性、導(dǎo)電性和抗蝕性。 331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學(xué)性能與力學(xué)性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學(xué)性能等。這三種方法各有特點(diǎn)，有事互相交叉、相互補(bǔ)充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國(guó)際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應(yīng)合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計(jì)算機(jī)管理。在這里我們主要按

17、第三種分類方法來(lái)系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)命名體系推薦方法命名的牌號(hào)。此推薦方法是由承認(rèn)變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)體系宣言的世界各國(guó)團(tuán)體或組織提出的，牌號(hào)及成分注冊(cè)登記秘書處設(shè)在美國(guó)鋁業(yè)巨會(huì)公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國(guó)際組織的有25個(gè)國(guó)家的24個(gè)組織、團(tuán)體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國(guó)于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x

18、xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對(duì)雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應(yīng)不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字無(wú)特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國(guó)鋁業(yè)公司過去用的舊

19、牌號(hào)中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對(duì)合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對(duì)合金的修改次數(shù)。對(duì)原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時(shí)幾種:(1) 對(duì)主要合金元素含量范圍進(jìn)行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關(guān)系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影%1.0 0.15>1.0 2.0 0.20>2.0 3.0 0.25>3.0 4.0 0.30>4.0 5.0 0.35>5.0 6.0 0.40>6. 0 0.50第 6 頁(yè) 共

20、 39 頁(yè)(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時(shí)，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%.(3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。(4)改變雜質(zhì)含量范圍。(5)改變晶粒細(xì)化劑含量范圍。(6)改變?cè)X錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應(yīng)作為新合金而注冊(cè)。對(duì)于試驗(yàn)合金的牌號(hào)也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗(yàn)合金的注冊(cè)期不得超過5a對(duì)試驗(yàn)合金的成分，申請(qǐng)注冊(cè)的公司有權(quán)改變，而已注冊(cè)的合金化學(xué)成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當(dāng)合金通過試驗(yàn)

21、合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金 1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點(diǎn)。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因?yàn)殇X和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點(diǎn)與純度有關(guān)，并隨鋁的純度的提高而提高，當(dāng)純度為99.99

22、6時(shí)，熔點(diǎn)為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進(jìn)行氣焊、氬弧焊、點(diǎn)焊。純鋁不能熱處理強(qiáng)化，可通過冷變形提高強(qiáng)度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關(guān)，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強(qiáng)度，但降低塑性、導(dǎo)電性和抗蝕性。 331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學(xué)性能與力學(xué)性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、

23、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學(xué)性能等。第 7 頁(yè) 共 39 頁(yè)鋁是電負(fù)性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對(duì)甘汞參比電極的點(diǎn)位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強(qiáng)氧化性介質(zhì)中都具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時(shí)穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于鋁抗蝕性的提高。反之，凡是降低氧化膜有效保護(hù)

24、作用的因素，不論是機(jī)械的還是化學(xué)的，都會(huì)使鋁的抗蝕性下降。1.1.3 力學(xué)性能工業(yè)純鋁的力學(xué)性能除與純度有關(guān)，還與材料的加工狀態(tài)有關(guān)，不同狀態(tài)的工業(yè)純鋁的力理學(xué)性能如表1-2所示【6】。1.3 純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分常用工業(yè)純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分見表13。各國(guó)牌號(hào)對(duì)照見表14表13 常用工業(yè)純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分7【8】。第 8 頁(yè) 共 39 頁(yè)7.17×××系鋁合金的發(fā)展歷史.；7.2.1熱力學(xué)性能.；第八章8×××系合金.；8.18×××系常用鋁合金的牌號(hào)及化學(xué)成分.；第九章9××

25、15;系合金（備用合金組）.；結(jié)論.；緒論；變形鋁合金的分類方法很多,目前,世界上絕大部分國(guó)；第57.1 7×××系鋁合金的發(fā)展歷史. .27 7.2 7×××系鋁合金典型牌號(hào)的物理性能. .277.2.1 熱力學(xué)性能. .27 7.2.2 電力學(xué)性能. 28 7.2.3 力學(xué)性能. 28 7.3 化學(xué)性質(zhì). 29 7.4 7×××系鋁合金國(guó)內(nèi)外典型牌號(hào)對(duì)照. .30第八章 8×××系合金. 308.1 8×××系常用鋁合金的牌號(hào)及化學(xué)成分. .

26、30 8.2 化學(xué)性能. .31 8.3 8×××系鋁合金國(guó)內(nèi)外典型牌號(hào)對(duì)照. .31第九章 9×××系合金（備用合金組）.32結(jié)論. .32 參考文獻(xiàn). .33 致謝. .33 附錄. .34緒論變形鋁合金的分類方法很多, 目前, 世界上絕大部分國(guó)家通常按以下三種方法進(jìn)行分類: (1) 按合金狀態(tài)圖及熱處理特點(diǎn)分為可熱處理強(qiáng)化鋁合金和不可熱處理強(qiáng)化鋁合金兩大類。 (2) 按合金性能和用途可分為: 工業(yè)純鋁、防銹鋁合金、 切削鋁合金、 耐熱鋁合金、 低強(qiáng)度鋁合金、第 5 頁(yè) 共 39 頁(yè)1中強(qiáng)度鋁合金、 高強(qiáng)度鋁合金(硬鋁)、 超高強(qiáng)

27、度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號(hào)）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-Mn合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點(diǎn)，有事互相交叉、相互補(bǔ)充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國(guó)際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應(yīng)合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計(jì)算機(jī)管理。在這

28、里我們主要按第三種分類方法來(lái)系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)命名體系推薦方法命名的牌號(hào)。此推薦方法是由承認(rèn)變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)體系宣言的世界各國(guó)團(tuán)體或組織提出的，牌號(hào)及成分注冊(cè)登記秘書處設(shè)在美國(guó)鋁業(yè)巨會(huì)公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比2007年底，參加此國(guó)際組織的有25個(gè)國(guó)家的24個(gè)組織、團(tuán)體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國(guó)于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的

29、分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對(duì)雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應(yīng)不小于99. 50%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字無(wú)特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國(guó)鋁業(yè)公

30、司過去用的舊牌號(hào)中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對(duì)合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對(duì)合金的修改次數(shù)。對(duì)原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時(shí)幾種:(1) 對(duì)主要合金元素含量范圍進(jìn)行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關(guān)系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值范/% 允許最大變化影% 1.0 0.15 >1.0 2.0 0.20 >2.0 3.0 0.25 >3.0 4.0 0.30 >4.0 5.0 0.35 >5.0 6.0 0.40 >6.

31、0 0.50第 6 頁(yè) 共 39 頁(yè)(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時(shí)，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%. (3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。 (4)改變雜質(zhì)含量范圍。 (5)改變晶粒細(xì)化劑含量范圍。 (6)改變?cè)X錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應(yīng)作為新合金而注冊(cè)。對(duì)于試驗(yàn)合金的牌號(hào)也按本條例編制，但在數(shù)字前面加大寫字母 X。試驗(yàn)合金的注冊(cè)期不得超過5a對(duì)試驗(yàn)合金的成分，申請(qǐng)注冊(cè)的公司有權(quán)改變，而已注冊(cè)的合金化學(xué)成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Ass

32、ociation)。當(dāng)合金通過試驗(yàn)合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點(diǎn)。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.88 gcm之間。鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因?yàn)殇X和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點(diǎn)與純度有關(guān)，并隨鋁的純度

33、的提高而提高，當(dāng)純度為99.996時(shí)，熔點(diǎn)為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進(jìn)行氣焊、氬弧焊、點(diǎn)焊。純鋁不能熱處理強(qiáng)化，可通過冷變形提高強(qiáng)度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關(guān)，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強(qiáng)度，但降低塑性、導(dǎo)電性和抗蝕性。331.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學(xué)性能與力學(xué)性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。

34、物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學(xué)性能等。第 7 頁(yè) 共 39 頁(yè)鋁是電負(fù)性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對(duì)甘汞參比電極的點(diǎn)位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強(qiáng)氧化性介質(zhì)中都具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時(shí)穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于鋁抗蝕性的提高

35、。反之，凡是降低氧化膜有效保護(hù)作用的因素，不論是機(jī)械的還是化學(xué)的，都會(huì)使鋁的抗蝕性下降。1.1.3 力學(xué)性能工業(yè)純鋁的力學(xué)性能除與純度有關(guān)，還與材料的加工狀態(tài)有關(guān)，不同狀態(tài)的工業(yè)純鋁的力理學(xué)性能如表1-2所示【6】。1.3 純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分常用工業(yè)純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分見表13。各國(guó)牌號(hào)對(duì)照見表14表13 常用工業(yè)純鋁的牌號(hào)及化學(xué)成分7【8】。第 8 頁(yè) 共 39 頁(yè)第二章 2×××系鋁合金2.1 概述2 x xx系鋁合金是以銅為主要合金元素的鋁合金，它包括了Al-Cu-Mg-（Mn）合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金、Al-Cu-Mn合金和Al-Cu-Mg

36、-Si四系，這些合金均屬熱處理可強(qiáng)化鋁合金。合金的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，通常稱為硬鋁合金，其耐熱性能和加工性能良好，但耐蝕性不如大多數(shù)其他鋁合金好，在一定條件下會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，板材往往需要包賈一層純鋁，或一層對(duì)芯板有電化學(xué)保護(hù)的6 x xx系鋁合金，以大大提高其耐腐蝕性能【4】。(1) Al-Cu-Mg-（Mn）系A(chǔ)l-Cu-Mg-（Mn）系合金中多數(shù)的.成分范:圍.為:1.5%一6.8%C u,0.2%一0.8%Mg，0.2%一1.2%Mn,其中部分合金含有微量釩、鋯，個(gè)別合金超出此成分范圍。這類合金存在晶間腐蝕傾向，其薄板通常需包鋁或包防銹鋁，以適應(yīng)某些焊接方法。主要因含鐵、硅粗大的金屬間化

37、合物，該系合金斷裂韌性不高。現(xiàn)已發(fā)展一些高純Al-Cu-Mg-Mn系合金，其斷裂韌性明顯提高。 （2） Al-Cu-Mg-Fe-Ni系此系合金的成分特點(diǎn)是:C u/ Mg比值較低，鐵、鎳含量接近。此系合金的室溫強(qiáng)度與Al-Cu-Mg-Mn接近，耐熱性好，服役溫度更高，超過150。 （3） Al-Cu-Mn系此系合金的銅含量較高，約為6%一7%，含少量錳0.2%一0.8%，不含或含少量鎂，T相的存在使其耐熱性比AI一Cu一Mg一Fe一Ni系更好，合金的服役溫度達(dá)200300(4) Al-Cu-Mg-Si系此系合金是在Al-Mg-Si系合金的基礎(chǔ)上添加銅發(fā)展起來(lái)的，隨含銅量增加，室溫強(qiáng)度和耐熱性明

38、顯提高，停放效應(yīng)減弱，但降低塑性和耐蝕性。因銅量超過鎂、硅，故劃歸國(guó)際四位數(shù)牌號(hào)的2×××系合金。該一系列材料的強(qiáng)度一般較高，某些牌號(hào)的合金強(qiáng)度可與鋼抗衡。但因含銅量的差異，此系合金的強(qiáng)度、抗蝕性等在較寬范圍內(nèi)變化，以滿足不同的需求。其中，銅含量較低的合金，杭蝕性接近防銹鋁;銅含量較高的合金.，強(qiáng)度接近硬鋁，實(shí)際上相當(dāng)于在硬鋁的基礎(chǔ)上提高了硅含量。由于2系鋁合金的高強(qiáng)高韌第 9 頁(yè) 共 39 頁(yè)中強(qiáng)度鋁合金、高強(qiáng)度鋁合金(硬鋁)、超高強(qiáng)度鋁合；(3)按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體；這三種方法各有特點(diǎn)，有事互相交叉、相互補(bǔ)充；變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體

39、系牌號(hào)是指按照197；系推薦方法命名的牌號(hào)；四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按；表0-1鋁合金的分類；在1xxx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最；在2xxx系一中強(qiáng)度鋁合金、 高強(qiáng)度鋁合金(硬鋁)、 超高強(qiáng)度鋁合金(超硬鋁)、 鍛造鋁合金及特殊鋁合金等。(3) 按合金中所含主要元素成分可分為（四位數(shù)字體牌號(hào)）: 工業(yè)純鋁(1XXX系), Al-Cu合金(2XXX系), Al-Mn合金(3XXX系), Al-Si合金(4XXX系), Al-Mg合金(5XXX系), Al-Mg-Si合金(6XXX系) ,Al-Zn-Mg-Cu合金(7XXX系),Al-其它合金元素(8XXX系)

40、及備用合金組(9XXX系)這三種方法各有特點(diǎn)，有事互相交叉、相互補(bǔ)充。在工業(yè)生產(chǎn)中，國(guó)際上慣用第三種分類方法，即合金中所含主要元素成分的4位數(shù)碼法分類。這種分類方法較本質(zhì)的反應(yīng)合金的基本性能，也便于編碼、記憶和計(jì)算機(jī)管理。在這里我們主要按第三種分類方法來(lái)系統(tǒng)介紹變形鋁合金。變形鋁及鋁合金國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)是指按照1970年12月制定的變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)命名體系推薦方法命名的牌號(hào)。此推薦方法是由承認(rèn)變形鋁及鋁合金國(guó)際牌號(hào)體系宣言的世界各國(guó)團(tuán)體或組織提出的，牌號(hào)及成分注冊(cè)登記秘書處設(shè)在美國(guó)鋁業(yè)巨會(huì)公司(The Aluminum Association Incorporated, AA)。截比

41、2007年底，參加此國(guó)際組織的有25個(gè)國(guó)家的24個(gè)組織、團(tuán)體或企業(yè)，其中包括美、英、中(中國(guó)于1995年參加)、法、德、日等。四位數(shù)字體系牌號(hào)意義：第一位數(shù)字表示合金系列，按主要合金元素的分類可參見表0-1。表0-1 鋁合金的分類在1x xx系中，最后兩位數(shù)字表小最低鋁含量，與最低含鋁量中小數(shù)點(diǎn)右邊的兩位數(shù)字相同，如1060是最低鋁含量為99. 60%質(zhì)量分?jǐn)?shù)（下同)的工業(yè)純鋁。第二位數(shù)字表小對(duì)雜質(zhì)范圍的修改，若是零則表小該工業(yè)純鋁的雜質(zhì)范圍為生產(chǎn)中的正常范圍;如果為1- 9中的自然數(shù)，則表小生產(chǎn)中應(yīng)對(duì)某一種或某種雜質(zhì)或合金元素加以專門的控制，例如1350工業(yè)純鋁是一種鋁含量應(yīng)不小于99. 5

42、0%的電工鋁，其中有3種雜質(zhì)應(yīng)受到控制，即w ( V+ Ti) 0. 02%、(B) % ,w (Ga) 0.3 %。在2xxx系一xxx系中，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字無(wú)特殊意義，僅表小同一系列中的不同鋁合金，但有些是表示美國(guó)鋁業(yè)公司過去用的舊牌號(hào)中的數(shù)字部分，如2024合金，即過去的“24S”合金。不過，這樣的合金為數(shù)甚少。第二位數(shù)字表小對(duì)合金的修改，如為零，則表示原型鋁合金，如為19中的任一整數(shù)，則表小對(duì)合金的修改次數(shù)。對(duì)原型鋁合金的修改僅限于下列情況之一或同時(shí)幾種:(1) 對(duì)主要合金元素含量范圍進(jìn)行變更，但最大變更量與原型合金中鋁合金元素的含量關(guān)系是:原型鋁合金中合金元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的算術(shù)平均值范

43、/% 允許最大變化影% 1.0 0.15 >1.0 2.0 0.20 >2.0 3.0 0.25 >3.0 4.0 0.30 >4.0 5.0 0.35 >5.0 6.0 0.40 >6. 0 0.50第 6 頁(yè) 共 39 頁(yè)(2)增加或減少不多于一種合金元素，同時(shí)，此合金元素的含量算術(shù)平均值不大于0. 30%. (3)用作用相同的一種合金元素代替另一種合金元素。 (4)改變雜質(zhì)含量范圍。 (5)改變晶粒細(xì)化劑含量范圍。 (6)改變?cè)X錠的雜質(zhì)硅或鐵的含量。如果合金成分的改變不符合變更合金的要求，則應(yīng)作為新合金而注冊(cè)。對(duì)于試驗(yàn)合金的牌號(hào)也按本條例編制，但在數(shù)

44、字前面加大寫字母 X。試驗(yàn)合金的注冊(cè)期不得超過5a對(duì)試驗(yàn)合金的成分，申請(qǐng)注冊(cè)的公司有權(quán)改變，而已注冊(cè)的合金化學(xué)成分改變權(quán)限歸鋁業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)處(The Technical Division of the Aluminium Association)。當(dāng)合金通過試驗(yàn)合格后，去掉X，成為正式合金。第一章 1×××系鋁合金1.1 純鋁的一般特性鋁是元素周期表中第三周期主族元素，具有棉芯立方結(jié)構(gòu)，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。鋁具有一系列的優(yōu)點(diǎn)：密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好，抗腐蝕性能好，塑性加工性能好等特點(diǎn)。鋁的密度為2.72gcm，約為鐵的1/3,故鋁及合金的密度都較小，一般為2.52.8

45、8 gcm之間。鋁具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀與銅。鋁具有良好的抗蝕性。因?yàn)殇X和氧的親和力很大，在室溫中能與空氣中的氧化合，表面生成一層薄而致密并與基材金屬結(jié)核的Al2O3氧化膜。鋁的熔點(diǎn)與純度有關(guān)，并隨鋁的純度的提高而提高，當(dāng)純度為99.996時(shí)，熔點(diǎn)為660.24。鋁還具有好的塑性加工性能，可加工成板、帶、箔和擠壓制品等，可進(jìn)行氣焊、氬弧焊、點(diǎn)焊。純鋁不能熱處理強(qiáng)化，可通過冷變形提高強(qiáng)度，惟一的熱處理形式是退火，再結(jié)晶開始溫度與雜質(zhì)含量和變形度有關(guān)，一般在200左右。退火板材的b=80100MPa，0.2=3050MPa，=35%40%，HB=2530。經(jīng)60%80%冷變形，

46、雖然能提高到150180MPa，但值卻下降到1%1.5%。增加鐵、硅雜質(zhì)含量能提高強(qiáng)度，但降低塑性、導(dǎo)電性和抗蝕性。1.2 純鋁的性能純鋁的性能包括物理性能、化學(xué)性能與力學(xué)性能等。1.2.1物理性能物理性能如表1-1所示。物理性能包括原子序數(shù)、原子量、晶體結(jié)構(gòu)、電磁學(xué)性能等。鋁是電負(fù)性金屬，其電極電位為0.53V，99.99%純鋁在5.3%NaCl+0.3%H2O2溶液中對(duì)甘汞參比電極的點(diǎn)位為0.87+0.01V。鋁是最活潑的工業(yè)金屬之一，其表面在室溫下就易生成一層薄而致密并與基體金屬牢固結(jié)合的氧化膜（Al2O3 ），故在氧化性介質(zhì)、水、大氣、部分中性溶液、許多的弱酸和強(qiáng)氧化性介質(zhì)中都具有相當(dāng)高的穩(wěn)定性。但在堿和鹽的水溶液中，鋁的氧化膜很快被破壞。通常氧化膜在PH=4.09.0的溶液中時(shí)穩(wěn)定的。因此，凡是能改善氧化膜致密性、增加氧化膜厚度和提高氧化膜絕緣性能的因素，都有助于