Aluminium alloy发表评论(0)编辑词条

Aluminium alloys are mixtures of aluminium with other metals (called an alloy), often with copper, zinc, manganese, silicon, or magnesium. They are much lighter and more corrosion resistant than plain carbon steel, but not as corrosion resistant as pure aluminium. Bare aluminium alloy surfaces will keep their apparent shine in a dry environment due to the formation of a clear, protective oxide layer. Galvanic corrosion can be rapid when aluminium alloy is placed in electrical contact with stainless steel, or other metals with a more negative corrosion potential than the aluminium alloy, in a wet environment. Aluminium alloy and stainless steel parts should only be used together in water-containing systems or outdoor installations if provision is made for either electrical or electrolytic isolation between the two metals.

Aluminium alloy compositions are registered with the Aluminium Association. Many organizations publish more specific standards for the manufacture of aluminium alloy, including the Society of Automotive Engineers standards organization, specifically its aerospace standards subgroups,[1] and ASTM International.

Engineering use

Overview
Aluminium alloys with a wide range of properties are used in engineering structures. Alloy systems are classified by a number system (ANSI) or by names indicating their main alloying constituents (DIN and ISO). Selecting the right alloy for a given application entails considerations of strength, ductility, formability, weldability and corrosion resistance to name a few. A brief historical overview of alloys and manufacturing technologies is given in Ref.[2] Aluminium is used extensively in modern aircraft due to its high strength to weight ratio.

Flexibility considerations

Improper use of aluminium may result in problems, particularly in contrast to iron or steel, which appear "better behaved" to the intuitive designer, mechanic, or technician. The reduction by two thirds of the weight of an aluminium part compared with a similarly sized iron or steel part seems enormously attractive, but it must be noted that this replacement is accompanied by a reduction by two thirds in the stiffness of the part. Therefore, although direct replacement of an iron or steel part with a duplicate made from aluminium may still give acceptable strength to withstand peak loads, the increased flexibility will cause three times more deflection in the part.

Where failure is not an issue but excessive flex is undesirable due to requirements for precision of location, or efficiency of transmission of power, simple replacement of steel tubing with similarly sized aluminium tubing will result in a degree of flex which is undesirable; for instance, the increased flex under operating loads caused by replacing steel bicycle frame tubing with aluminium tubing of identical dimensions will cause misalignment of the power-train as well as absorbing the operating force. To increase the rigidity by increasing the thickness of the walls of the tubing increases the weight proportionately, so that the advantages of lighter weight are lost as the rigidity is restored.

In such cases, aluminium may best be used by redesigning the dimension of the part to suit its characteristics; for instance making a bicycle frame of aluminium tubing that has an oversize diameter rather than thicker walls. In this way, rigidity can be restored or even enhanced without increasing weight.[3] The limit to this process is the increase in susceptibility to buckling failure.

The latest models of the Corvette automobile, among others, are a good example of redesigning parts to make best use of aluminium's advantages. The aluminium chassis members and suspension parts of these cars have large overall dimensions for stiffness but are lightened by reducing cross-sectional area and removing unneeded metal. As a result, they are not only equally or more durable and stiff than the steel parts they replace, but they possess an airy gracefulness that most people find attractive. Similarly, aluminium bicycle frames can be optimally designed so as to provide rigidity where required, yet exhibit some extra flexibility, which functions as a natural shock absorber for the rider.

The strength and durability of aluminium varies widely, not only as a result of the components of the specific alloy, but also as a result of the manufacturing process. This variability, plus a learning curve in employing it, has from time to time gained aluminium a bad reputation. For instance, a high frequency of failure in many poorly designed early aluminium bicycle frames in the 1970s hurt aluminium's reputation for this use. However, the widespread use of aluminium components in the aerospace and high-performance automotive industries, where huge stresses are withstood with vanishingly small failure rates, illustrates that properly built aluminium bicycle components need not be intrinsically unreliable. Time and experience has subsequently proven this to be the case.

Similarly, use of aluminium in automotive applications, particularly in engine parts that must survive in difficult conditions, has benefited from development over time. An Audi engineer, in commenting about the V12 engine--producing over 500 horsepower (370 kW)--of an Auto Union race car of the 1930s that was recently restored by the Audi factory, noted that the engine's original aluminium alloy would today be used only for lawn furniture and the like. As recently as the 1960s, the aluminium cylinder heads and crankcase of the Corvair earned a reputation for failure and stripping of threads in holes, even as large as spark plug holes, which is not seen in current aluminium cylinder heads.

One important structural limitation of an aluminium alloy is its fatigue properties. While steel has a high fatigue limit (the structure can theoretically withstand an infinite number of cyclical loadings at this stress), aluminium's fatigue limit is near zero, meaning that it will eventually fail under even very small cyclic loadings (though for small stresses this can take an exceedingly long time).

铝合金

以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。
　　铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。
　　铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。
　　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。
　　一些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，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好），
　　2008年北京奥运会火炬“祥云”的材质就是铝合金

【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。

【锻造的修伤工艺】
　　[1][2]修伤是铝合金模锻工艺中的重要一环。由于铝合金在高温下较软，粘性大，流动性差，容易粘模并产生各种表面缺陷(折叠、毛刺、裂纹等)，在进行下一道工序前，必须打磨、修伤，将表面缺陷清除干净，否则在后续工序中缺陷将进一步扩大，甚至引起锻件报废。
　　修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位，修伤处要圆滑过渡，其宽度应为深度的5～10倍。
【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。
【铝材】
　　铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。
　　
铝合金板材

　　1.铝塑板
　　铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面，PE塑料作为芯层，高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。它既保留了原组成材料（铝合金板、非金属聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原组成材料的不足，进而获得了众多优异的材料性质。产品特性：艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。
　　铝塑板规格：
　　厚度：3mm、4mm、6mm、8mm
　　宽度：1220mm、1500mm
　　长度：1000mm、2440mm、3000mm、6000mm
　　铝塑板标准尺寸：1220*2440mm
　　铝塑板用途：可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外，还可用于旧建筑的改建，用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。
　　2.铝单板
　　铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成，再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆精制而成，铝单板主要由面板、加强筋骨，挂耳等组成。
　　铝单板特点：轻量化，刚性好、强度高、不燃烧性、防火性佳、加工工艺性好、色彩可选性广、装饰效果极佳、易于回收、利于环保。
　　铝单板应用：建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、广告标志牌、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁海运工具等。
　　3.铝蜂窝板
　　铝蜂窝板采用复合蜂窝结构，选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材，与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。铝蜂窝板从面板材质、形状、接缝、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择，能够展示丰富的屋面表现效果，具有卓越的设计自由度。它是具有施工便捷、综合性能理想、保温效果显著的新型材料，它的卓越性能吸引了人们的眼球。
　　铝蜂窝板并无标准尺寸，所有板材均根据设计图纸由工厂订制而成，广泛地应用于大厦外墙装饰（特别适用于高层的建筑）内墙天花吊顶、墙壁隔断、房门及保温车厢、广告牌等等领域。该产品将为我国建材市场注入绿色、环保、节能的鲜活动力。
　　4.铝蜂窝穿孔吸音吊顶板
　　铝蜂窝穿孔吸音吊顶板的构造结构为穿孔铝合金面板与穿孔背板，依靠优质胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构，蜂窝芯与面板及背板间贴上一层吸音布。由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室，阻止了空气流动，使声波受到阻碍，提高了吸声系数（可达到0.9以上），同时提高了板材自身强度，使单块板材的尺寸可以做到更大，进一步加大了设计自由度。可以根据室内声学设计，进行不同的穿孔率设计，在一定的范围内控制组合结构的吸音系数，既达到设计效果，又能够合理控制造价。通过控制穿孔孔径、孔距，并可根据客户使用要求改变穿孔率，最大穿孔率＜30％，孔径一般选用∮2.0、∮2.5、∮3.0等规格，背板穿孔要求与面板相同，吸音布采用优质的无纺布等吸声材料。适用于地铁、影剧院、电台、电视台、纺织厂和躁声超标准的厂房以及体育馆等大型公共建筑的吸声墙板、天花吊顶板。

【铸造铝合金】
　　铸造铝合金（ZL）按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类，代号编码分别为100、200、300、400。
【高强度铝合金】
　　高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金，主要是压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。
【铝合金缺陷修复】
　　铝合金在生产过程中，容易出现缩孔、砂眼、气孔和夹渣等铸造缺陷。如何修复铝合金铸件气孔等缺陷呢？如果用电焊、氩焊等设备来修补，由于放热量大，容易产生热变形等副作用，无法满足补焊要求。
　　冷焊修复机是利用高频电火花瞬间放电、无热堆焊原理来修复铸件缺陷。由于冷焊热影响区域小，不会造成基材退火变形，不产生裂纹、没有硬点、硬化现象。而且熔接强度高，补材与基体同时熔化后的再凝固，结合牢固，可进行磨、铣、锉等加工，致密不脱落。冷焊修复机是修补铝合金气孔、砂眼等细小缺陷的理想方法。
【不同牌号铝合金的典型用途】
　　铝合金典型用途
　　1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉
　　1060 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
　　1100 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、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
　　1145 包装及绝热铝箔，热交换器
　　1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜
　　1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材
　　2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
　　2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件
　　2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件
　　2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
　　2036 汽车车身钣金件
　　2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
　　2124 航空航天器结构件
　　2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环
　　2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
　　2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料
　　2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
　　2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
　　2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
　　2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
　　2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
　　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件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
　　2A12 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 形状复杂的自由锻件与模锻件
　　2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
　　2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件
　　2A50 形状复杂的中等强度零件
　　2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
　　2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
　　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
　　2A90 航空发动机活塞
　　3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道
　　3004 全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件
　　3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等
　　3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等
　　5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致
　　5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
　　5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等
　　5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合
　　5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
　　5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
　　5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
　　5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
　　5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
　　5254 过氧化氢及其他化工产品容器
　　5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
　　5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道
　　5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
　　5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
　　5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器
　　5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
　　5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件
　　5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金
　　5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架
　　5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件
　　5A12 焊接结构件，防弹甲板
　　6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等
　　6009 汽车车身板
　　6010 薄板：汽车车身
　　6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、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
　　6063 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
　　6066 锻件及焊接结构挤压材料
　　6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
　　6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
　　6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用
　　6201 高强度导电棒材与线材
　　6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
　　6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
　　6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道
　　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
　　6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件
　　7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
　　7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置
　　7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高
　　7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
　　7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
　　7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
　　7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
　　7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
　　7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
　　7A04 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
【变形铝及铝合金状态、代号】
　　1.范围
　　本标准规定了变形铝合金的状态代号。
　　本标准适用于铝及铝加工产品。
　　2.基本原则
　　2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。
　　2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
　　2.3基本状态代号
　　基本状态分为5种
　　代号 名称 说明与应用
　　Ｆ 自由加工状态 适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。
　　Ｏ 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。
　　Ｈ 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。
　　Ｗ 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
　　Ｔ 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。
　　【铝合金的加工工艺】
　　硅对硬质合金有腐蚀作用。虽然一般将超过12%Si的铝合金称为高硅铝合金，推荐使用金刚石刀具，但这不是绝对的，硅含量逐渐增多对刀具的破坏力也逐渐加大。因此有些厂商在硅含量超过8%时就推荐使用金刚石刀具。
　　硅含量在8%-12%之间的铝合金是一个过渡区间，既可以使用普通硬质合金，也可以使用金刚石刀具。但使用硬质合金应使用经PVD(物理镀层)方法、不含铝元素的、膜层厚度较小的刀具。因为PVD方法和小的膜层厚度使刀具保持较锋利的切削刃成为可能(否则为避免膜层在刃口处异常长大需要对刃口进行足够的钝化，切铝合金就会不够锋利)，而膜层材料含铝可能使刀片膜层与工件材料发生亲合作用而破坏膜层与刀具基体的结合。因为目前的超硬镀层多为铝、氮、钛三者的化合物，可能会因硬质合金基体随膜层剥落时少量剥落造成崩刃。
　　建议使用下列三类刀具之一：
　　1.不镀层的超细颗粒硬质合金刀具
　　2.带未含铝镀层(PVD)方法的硬质合金刀具，如镀TiN、TiC等
　　3.用金刚石刀具
　　刀具的容屑空间要大，一般建议用2齿，前角、后角要大(如12°-14°，包括端齿后角)。
　　如果只是一般铣面，可以用45°主偏角的可转位面铣刀，配用专门加工铝合金的刀片，应该效果更好。