铝合金(非常经典)PPT格式课件下载.ppt
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,在合金中可能形成:
CuAl2SAl2CuMgMgZn2TAl2Mg3Zn3Mg2SiAlLiMg2Al3铝中的主要杂质:
Fe、Si为了改善合金的塑性和抗蚀性,合金中常加入Mn、Cr、Zr、Ti、Cu等微量元素。
三、分类、牌号和状态符号,
(1)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纯铝:
LG工业高纯铝;
L工业纯铝变形铝合金分类及牌号:
(L)(类)(序号)(状态),纯铝,国产变形铝合金分五大类,常见只有四大类,
(2)美国变形铝合金牌号及状态,牌号:
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)第二位数表示原始合金或改进合金,0为原始合金,改进合金依次为1、2、3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铝含量(114599.45Al,120099.00Al),目前我国变形铝合金牌号,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:
F加工态(热轧、挤压),不控制应变硬化量O退火再结晶状态,强度最低、塑性最高W固溶处理正在自然时效过程(不稳定)H冷作硬化状态T热处理状态,应变硬化状态:
H1应变硬化。
H2应变硬化加不完全退火。
H3应变硬化稳定处理。
H112加工过程的应变硬化(不控制应变量)。
H321加工过程的应变硬化(控制应变量)。
H116特殊应变硬化。
热处理状态:
在T后附有一位或多位数。
对于T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自然时效时间。
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110表示处理的具体程序。
T1从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态T2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T3固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态T4固溶处理,自然时效到基本稳定的状态T5从高温成形过程冷却,然后进行人工时效的状态T6固溶处理,人工时效到强度最高的状态T7固溶处理,人工时效到过时效状态(稳定化处理的状态)T8固溶处理后冷加工,然后进行人工时效的状态T9固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态T10从高温成形工序冷却,然后冷加工并进行人工时效的状态TX51通过拉伸消除应力的状态TX52通过压缩消除应力的状态TX54通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态,第二节变形铝合金,简单地说:
硬铝综合机械性能好(不耐蚀)超硬铝室温强度最高锻铝热塑性好防锈铝耐蚀性好,易成形,焊接性好(强度低),一、硬铝,1、一般特点较好的综合机械性能b42060MPa,0.2280300MPa,1517。
耐蚀性低有晶间腐蚀现象,应力腐蚀(SCC)倾向小。
焊接性不好主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结构中。
可热处理强化,AlZnMg合金相图,2、硬铝的组织,在AlCuMg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:
:
CuAl2正方晶格S:
Al2CuMg斜方晶格T:
Mg32(CuAl)49立方晶格(也称CuMg4Al6):
Mg2Al3面心立方,随Mg含量增加,相减少,S相增加Cu/Mg8,主要是相Cu/Mg84,主要是S相Cu/Mg41.5,主要是S相,S相中Cu/Mg2.61相析出序列的GP区和是圆片状S相析出序列的GP区和S是针状强化效果:
ST耐热性:
随温度升高,S相比软化的慢,S相高温强化效果好。
3、硬铝的合金化,成分范围:
Cu:
2.56.0,硬铝的主要成分Mg:
0.42.8,主要作用生成S相Mn:
0.41.0,消除Fe对抗蚀性的有害影响,抑制再结晶产生挤压效应,超过1产生(MnFe)Al结晶相有时加:
Ti细化铸态晶粒Be提高氧化膜的致密性,防止Mg的烧损。
典型合金的化学成分:
LY12(相当2024)Al4.3Cu1.5Mg0.6MnLY11(相当2017)Al4.3Cu0.6Mg0.6MnLY2Al2.9Cu2.2Mg0.6Mn,4、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,非常容易过烧。
时效:
除耐热硬铝LY2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。
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。
硬铝合金易产生晶间腐蚀的原因:
含Cu的固溶体和Cu2Al相的电极电位都较高,当Cu2Al在晶界沉淀时,晶界附近出现含Cu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Cu较高的晶粒内部和析出相(Cu2Al)则为阴极。
另外,晶界两侧的Cu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)。
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99.5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4,厚板可减至2。
典型合金的热处理,LY12:
495WQ自然时效6天(b450MPa)或室温停3天19010h(b500MPa)不同合金自然时效硬化的能力和速度不同。
5、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铆钉硬铝:
LY1、LY4、LY9、LY10,以线材供应。
LY1(剪切强度196MPa)和LY10(剪切强度265MPa)自然时效状态工艺塑性良好,铆接时间不受限制。
LY4(剪切强度286MPa)和LY9属于高强铆钉硬铝,在淬火后规定时间内铆接,LY4在26h内铆接,LY9在20min内铆接。
中强硬铝:
LY11:
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。
高强硬铝:
LY12:
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。
型材:
飞机隔框、翼肋、长桁耐热硬铝:
LY2:
较好的高温性能,用于制造在较高温度(150250)下工作的构件,如航空发动机内的压气机叶片。
二、超硬铝(Al-Zn-Mg-Cu系合金),超硬铝是在Al-Zn-Mg合金基础上加Cu发展起来的,它的强度超过硬铝,可达600700MPa,所以称超硬铝。
第二次世界大战后,才开始大批生产和应用。
调质的45钢:
b780850MPa0.2450550MPa,1、Al-Zn-Mg系中强可焊铝合金,特点:
高的时效硬化能力;
中等强度(b300450MPa);
优良的可焊性;
好的热变形性和抗应力腐蚀性能;
宽的固溶处理温度范围;
低的淬火敏感性。
相组成:
工业上实际应用的Al-Zn-Mg合金成分范围处于:
T和T相区当Zn含量不变时,随Mg含量增加合金中逐渐出现T相。
T相:
Al2Mg3Zn3,立方晶格,a1.4291.471nm。
相:
MgZn2,六方晶格,a0.521nm,c0.86nm。
Zn/Mg14,主要是T相。
Zn/Mg4,出现相。
Zn/Mg67,完全有相组成。
时效序列:
无论合金是落在T还是相区,实际上时效析出序列均如下:
球形GP区T是部分共格的过渡相,六方晶格,a0.496nm,c0.868nm。
110以下主要是GP区110140主要是160200主要是270以上可出现T相,合金化:
ZnMg的总量约4.57.6(wt),Zn/Mg一般在23.8,(MgZn2中Zn/Mg5.38)通常加入的微量元素:
Mn0.20.45,显著提高SCR,增加淬火敏感性,产生剥落腐蚀。
Cr0.3,显著提高SCR,增加淬火敏感性,产生剥落腐蚀。
Zr0.150.3细化晶粒,提高可焊性。
Ti0.2,细化晶粒,提高可焊性。
Cu0.25,显著提高SCR,降低可焊性。
该合金不采用自然时效制度,其原因有二:
Al-Zn-Mg系合金GP区长大速度缓慢,自然时效过程需数月才能达到稳定阶段。
与人工时效比较,自然时效的抗应力腐蚀能力差。
2、Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝,四十年代初,人们发现在Al-Zn-Mg系合金中加入2Cu能改善合金的塑性和抗蚀能力,再加入少量的Cr等微量元素可强烈提高抗应力腐蚀性能,从此发展了Al-Zn-Mg-Cu合金,即超硬铝。
超硬铝的相组成:
在Al-Zn-Mg系合金中加入Cu,主要强化仍然是析出序列,但还可能出现S相(Al2CuMg)析出序列,当Cu含量大于2时,还可能出现(CuAl2)析出序列。
通常认为在125150时效:
Al-Zn-Mg-Cu系合金是在Al-Zn-Mg合金时效序列(GPT)的基础上,又出现了Al-Cu-Mg合金的沉淀过程(GPBSSS),合金化:
Zn和Mg主要强化元素Cu也起强化作用,但主要还是提高SCR,极限溶解度2ZnMgCu一般在9.7513.5Mn、Cr、Zr、Ti的含量和作用与Al-Zn-Mg合金相似Fe和Si为杂质,典型合金LC4,LC4合金:
Al-6Zn-2.3Mg-1.7Cu-0.2Cr-0.4Mn(Fe和Si分别小于0.5)超硬铝的热处理:
人工状态下使用。
LC4合金:
470WQ单级时效(T6):
12024h,强度高(b550MPa)、SCC敏感双级时效(T74):
1203h1603h,稍过时效,强度降低10,SCC不敏感,外的几国种典型合金发展方向:
提高Zn和Cu、降低Fe和Si、以Zr代替Mn和Cr,超硬铝的特点和应用:
特点:
强度最高;
抗蚀性低(有SCC倾向);
焊接性不好;
缺口敏感性强;
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构,如:
翼梁、蒙皮、起落架、大梁。
三、锻铝Al-Mg-Si及Al-Mg-Si-Cu系),1、Al-Mg-Si合金特点:
突出的特点是有优良的热塑性,适于生产锻件。
另外:
中等强度,良好的耐蚀性和可焊性(没有SCC)易进行阳极氧化着色或上珐琅(Cu对阳极氧化不利)第一个工业Al-Mg-Si合金是美国1923年的专利(51S合金,0.6Mg,1Si)6063合金:
0.68Mg,0.4Si,Cu、Cr、Mn、Ti均0.1,Al-Mg-Si合金的组织,强化相是Mg2Si(相)Al-Mg-Si合金的组织可用AlMg2Si伪二元相图来研究在共晶温度,Mg2Si在Al中的极限溶解度为1.85,时效序列:
针状GP区有序针状GP区(六方)(六方)Al-Mg-Si合金(Mg2Si1.2)的Tc温度很高(190),在150160时效组织是由针状GP区或棒状相组成,很少出现PFZ,也不在位错形核或沉淀。
Al-Mg-Si合金的成
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