金属材料学第9章铝合金.ppt
- 文档编号:2755798
- 上传时间:2022-11-11
- 格式:PPT
- 页数:56
- 大小:3.48MB
金属材料学第9章铝合金.ppt
《金属材料学第9章铝合金.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金属材料学第9章铝合金.ppt(56页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2022/11/119.1概述oAl及其合金在工业生产中的应用量仅次于钢铁,居有色金属首位。
oAl及其合金的特点:
密度小,比强度和比刚度高,导热导电性优良,耐腐蚀。
o应用:
应用于宇航,飞机制造业,民用中主要用于建筑,运输,电力等行业第9章铝合金aluminium我国和世界铝年产量我国和世界铝年产量2022/11/11现代飞机有现代飞机有70是铝和铝合金制造是铝和铝合金制造的,所以人们称铝是的,所以人们称铝是“会飞会飞”的金属。
的金属。
我国第一颗人造地球卫星我国第一颗人造地球卫星“东方红一号东方红一号”的外壳就是用铝合金制成的。
导弹的用铝的外壳就是用铝合金制成的。
导弹的用铝量占总质量的量占总质量的10105050。
美国的阿波罗。
美国的阿波罗号宇宙飞船使用的金属材料中,铝和铝合金号宇宙飞船使用的金属材料中,铝和铝合金占占7575。
美美F-117隐身战斗机隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金所用材料大部分是铝合金)2022/11/11o纯Al老牌号:
工业纯老牌号:
工业纯Al的牌号以的牌号以“L”加一顺序号数加一顺序号数字表示字表示(括号内为新牌号GB/164741996)o工业铝L1(1070A)、L2(1060)、L3(1050A)、L4(1035)L6数字越大纯度越低o高纯铝LG5(1A99)、LG4(1A97)、LG3(1A93)、LG2(1A90)、LG1(1A85)数字越大纯度越高。
o国际牌号:
国际牌号:
1350,“1”-纯铝,第二位表示对杂纯铝,第二位表示对杂质范围的控制要求,质范围的控制要求,“3”表示有三种杂质应受到控表示有三种杂质应受到控制,即(制,即(V+Ti)0.02%,B0.05%,Ga0.03%;“50”表示小数点后两位。
表示小数点后两位。
2022/11/111.Al的合金化及强化oAl的强度硬度都很低,难以作结构材料,必须添加合金元素,并通过冷变形或热处理来强化oAl无同素异构转变,不能象钢一样通过热处理相变强化o合金元素主要强化作用有:
固溶强化,沉淀强化,过剩相强化和细化组织强化2022/11/112合金元素的作用oCu固溶强化,沉淀强化,提高铝合金的耐热性oMg固溶强化,降低密度,提高耐蚀性,不能单独加入,必须配合其他合金元素加入oMn提高耐蚀性oSi过剩相强化,铸造合金。
oZn固溶强化,沉淀强化,提高耐蚀性2022/11/11o可将铝合金分为可将铝合金分为变形变形铝合金铝合金和和铸造铝合铸造铝合金金(以以B点为界点为界)两)两大类。
大类。
o变形铝合金又分为可变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化和不可热处理强化(热处理强化(以以D点点为界为界)两类。
)两类。
9.1.1.铝合金的分类铝合金的分类图9.12022/11/11o根据国标规定根据国标规定,变形铝及铝合金可直接引用国际,变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。
四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。
oo19831983年国际标准化组织将美国国家标准纳入年国际标准化组织将美国国家标准纳入年国际标准化组织将美国国家标准纳入年国际标准化组织将美国国家标准纳入ISOISO国际标准中。
国际标准中。
国际标准中。
国际标准中。
o在国家标准(GB/T164741996)中,变形铝用变形铝用四位数字牌号:
四位数字牌号:
o第一位表示合金系列,按合金中主要元素分类。
第一位表示合金系列,按合金中主要元素分类。
o第二位字母表示原始合金的改型情况,第二位字母表示原始合金的改型情况,“A”表示原表示原始合金;始合金;“B”“Y”表示原始合金的改型合金。
表示原始合金的改型合金。
最最后两位表示不同牌号的铝合金。
后两位表示不同牌号的铝合金。
2022/11/11组别牌号系列牌号系列组别牌号系列牌号系列纯铝(铝含量不小于含量不小于99.00%)1以以镁和硅和硅为主要合金元主要合金元素并以素并以MgMg22SiSi相相为强强化相的化相的铝合金合金6以以铜为主要合金元素的主要合金元素的铝合金合金2以以锌为主要合金元素的主要合金元素的铝合金合金7以以锰为主要合金元素的主要合金元素的铝合金合金3以其他元素以其他元素为主要合金主要合金元素的元素的铝合金合金8以硅以硅为主要合金元素的主要合金元素的铝合金合金4备用合金用合金组9以以镁为主要合金元素的主要合金元素的铝合金合金5形变铝合金的牌号形变铝合金的牌号2022/11/11oGB3190-82中的旧牌号仍可中的旧牌号仍可继续使用,表示方法为继续使用,表示方法为:
o防锈铝合金:
防锈铝合金:
LF+序号序号o硬铝合金:
硬铝合金:
LY+序号序号o超硬铝合金:
超硬铝合金:
LC+序号序号o锻铝合金:
锻铝合金:
LD+序号序号铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金波纹管铝铝合合金金制制品品铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属铝是可以回收利用的金属2022/11/11Al-Mn系:
3A213A02(代号代号LF21LF21,LF2Al-Mg:
:
5A02,5A03,5A12代号代号LF2,LF3,LF12非非热热处处理理型型铝铝合合金金(防防锈锈铝铝合合金金)2022/11/11热热处处理理型型铝铝合合金金Al-Cu系:
系:
2A01,2A06,2A12(硬铝合金):
代号(硬铝合金):
代号LY1,LY6,LY12Al-Zn-Mg-Cu系:
系:
7A03,7A09(超硬铝合金):
(超硬铝合金):
代号LC3,LC9Al-Mg-Si-Cu系:
6063,2A50,2A14;(锻铝合金):
锻铝合金):
代号LD31,LD5,LD102022/11/119.1.2铝合金热处理强化特点铝合金热处理强化特点特点:
特点:
淬火加热时不发生同素异构转变。
淬火加热时不发生同素异构转变。
热处理强化包括固溶处理与时效处理。
热处理强化包括固溶处理与时效处理。
固溶固溶处理处理+ss固溶度固溶度强度强度/硬度变化小硬度变化小塑性明显塑性明显时效时效处理处理第二相从固第二相从固溶体中析出溶体中析出力学性能等发生力学性能等发生显著变化显著变化时效形式:
人工时效,自然时效时效形式:
人工时效,自然时效一般一般“回火回火”用于晶型转变的淬火合金,用于晶型转变的淬火合金,“时效时效”用于非晶型转变的淬火合金。
用于非晶型转变的淬火合金。
2022/11/11o一、固溶处理将合金加热到固溶线以上,并保温,快冷。
得到过饱和不稳定的固溶体组织,为后续的时效处理作准备。
铝合金固溶处理后,获得了溶质原子和空位双重过饱和的固溶体,塑性和耐蚀性提高。
加热固溶淬火过饱和2022/11/11二、时效处理o时效:
指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度下,随时间增长而分解,导致合金强度和硬度升高的现象。
o时效实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。
o自然时效:
在室温下自发强化的过程。
o人工时效:
在某一人工加热温度下进行的时效过程。
共格或半共格亚稳过渡相(或)强化效果最佳,数量越多,弥散度越大,强化效果越佳。
2022/11/112003Brooks/Cole,adivisionofThomsonLearning,Inc.ThomsonLearningisatrademarkusedhereinunderlicense.以以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程:
二元合金为例讨论铝合金的时效过程:
Al-Cu合金淬火+时效过程组织形成示意图2022/11/11图9.2Al-Cu合金各相析出温度和时间2022/11/11Al-Cu合金淬火合金淬火过饱和过饱和固溶体固溶体形成第二相原子形成第二相原子富集区(富集区(GP区)区)原子富集区有序化(原子富集区有序化()形形成过渡相成过渡相析出平衡相析出平衡相(CuAl2)。
)。
G.P.G.P.区区过渡相渡相过渡相渡相平衡相平衡相2022/11/11
(1)1)形成铜原子富集区形成铜原子富集区铜富集区铜富集区称称G.P.区区晶体结构与基体晶体结构与基体同,同,但产生了共格应变区。
但产生了共格应变区。
强度、硬度强度、硬度。
G.P.呈盘状,仅几个原呈盘状,仅几个原子层厚,室温下直径约子层厚,室温下直径约5nm,超过,超过200就不再出现就不再出现G.P.区。
区。
2022/11/11G.P.区急剧长大,区急剧长大,G.P.区铜原子有序区铜原子有序化,形成化,形成相。
相。
相与基体仍然相与基体仍然保持完全共格,具保持完全共格,具有正方点阵。
有正方点阵。
点阵常数点阵常数a=b=0.404nm,c=0.768nm。
它。
它比比G.P.区周围的畸变更大,因此时效强化区周围的畸变更大,因此时效强化作用更大。
作用更大。
(2)铜原子富集区有序化铜原子富集区有序化2022/11/11(3)3)形成过渡相形成过渡相相转变相转变成过渡相成过渡相是正方点阵,是正方点阵,成分接近成分接近CuAl2完全共格完全共格局部共格局部共格强度、硬度开始降强度、硬度开始降低,合金此时处于低,合金此时处于过时效阶段。
过时效阶段。
2022/11/11过渡相过渡相完全脱溶完全脱溶形成稳定相形成稳定相CuAl2,()与基体非共格与基体非共格合金的强度、硬度进一步下降合金的强度、硬度进一步下降合金的种类不同,形成的合金的种类不同,形成的G.P.区、过渡相区、过渡相以及最后析出的稳定相各不相同,时效强化以及最后析出的稳定相各不相同,时效强化效果也不一样效果也不一样(4)形成稳定的形成稳定的2022/11/11合金系合金系时效过程的过渡阶段时效过程的过渡阶段析出稳定相析出稳定相Al-Cu形成铜富集区形成铜富集区G.P.G.P.区区G.P.G.P.区有序化区有序化相相形成过渡相形成过渡相(CuAl2)Al-Mg-Si形成铜、硅富集区形成铜、硅富集区G.P.G.P.区区形成有序的形成有序的相相(Mg2Si)Al-Cu-Mg形成铜、镁富集区形成铜、镁富集区G.P.G.P.区区形成过渡相形成过渡相SSSAl2CuMgAl-Mg-Zn形成铜、锌富集区形成铜、锌富集区G.P.G.P.区区形成过渡相形成过渡相MMM/(MgZn2)表表9.19.1常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相19192022/11/11峰时效:
合金获得很好的强化效果,时效组织中的强化相多为亚稳平衡相。
欠时效:
过饱和溶质原子偏聚或亚稳相孕育析出。
过时效:
亚稳相平衡相,与基体脱离平衡关系。
图图9.41309.4130时效时铝铜合金的硬度与时间关系时效时铝铜合金的硬度与时间关系图图9.39.3时效温度与硬度关系曲线时效温度与硬度关系曲线2022/11/11影响时效强化的主要因素影响时效强化的主要因素固溶固溶处理处理规律规律:
淬火淬火T越高,淬火冷却越高,淬火冷却V越快,转移越快,转移t越越短,过饱和程度越高,时效强化效果也越大。
短,过饱和程度越高,时效强化效果也越大。
要点要点:
在不过热过烧条件下,:
在不过热过烧条件下,T淬淬高些,保温高些,保温t长些。
淬火冷却要保证不析出第二相。
为了防止长些。
淬火冷却要保证不析出第二相。
为了防止淬火变形开裂,一般采用淬火变形开裂,一般采用2080水冷却。
水冷却。
时效时效工艺工艺温度温度:
对一定合金,有:
对一定合金,有最佳时效温度;最佳时效温度;时间时间:
在一定时效温度下,有最佳时效时间;在一定时效温度下,有最佳时效时间;方式方式:
单级和多级时效。
高强合金常用分级时效。
:
单级和多级时效。
高强合金常用分级时效。
2022/11/11思考题:
思考题:
直接析出稳定相在热力直接析出稳定相在热力学上是有利的,但为什么不学上是有利的,但为什么不是直接析出稳定相是直接析出稳定相?
2022/11/11oMn,Mg是防锈铝主要添加元素镁提高电极电位,镁提高电极电位,MnAl6与基体与基体电极电位相近,耐蚀性高。
电极电位相近,耐蚀性高。
卫星天线卫星天线(LF2)o用用“3A”或或“5A”加一组顺序号表示。
加一组顺序号表示。
具有优良
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金属材料 铝合金
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)