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铝合金的种类
铝合金的种类
变形铝合金的分类方法很多,目前,世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。
(1)按合金状态图及热处理特点分为:
可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。
(2)按合金性能和用途可分为;工业纯铝、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金(硬铝)、超高强度铝合金(超硬铝)、锻造铝台金及特殊铝合金等。
(3)按合金中所含主要元素成分可分为:
工业纯铝(1×××系),A1—Cu合金(2×××系),Al—Mn合金(3×××系),A1—Si合金(4×××系),Al—Mg合金(5×××系),A1—Mg—Si合金(6×××系),A1—Zn—Mg—Cu合金(7×××),A1—Li合金(8×××系)及备用合金组(9×××系)。
选择铝合金的牌号与状态时,以上各方面很难同时满足,也没有必要,应根据产品的性能要求,使用环境,加工过程等因素,设定各种性能的优先次序,方可做到合理选材,在保证性能的前是下合理控制成本。
硬度:
很多客户在购买铝时非常关心,硬度首选跟合金化学成份有直接的关系。
其次,不同的状态也影响较大,从所能达到的最高硬度来看,7系,2系,4系,6系,5系,3系,1系,依次降低。
硬度:
强度是产品设计时必须考虑的重要因素,成其是铝合金组件作为组件时,应根据所承受的压力,选择适当的合金。
纯铝强度最低,而2系及7系热处理型合金度最高,硬度和强度有一定的下相关系。
耐蚀性:
耐蚀性包括化学腐蚀,耐应力腐蚀等性能。
一般而言,1系纯铝的耐蚀性最佳,5系表现良好,其次是3系和6系,2系及7系较差。
耐蚀性选用原则应根据其使用场合而定。
高强度合金腐蚀环境下使用,必须使用各种防蚀用复合材料。
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℃。
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℃的结构铆钉 2A02工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃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℃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℃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℃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
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
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
3A21
Al-Mg
5A05
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
2A14,2A50
Al-Cu-Mg-Fe-Ni
2A70,2A80
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
ZL101
Al-Si-Cu
ZL107
Al-Si-Mg-Cu
ZL105,ZL110
Al-Si-Mg-Cu-Ni
ZL109
铝铜铸造合金
Al-Cu
耐热性好,铸造性能与抗蚀性差
ZL201
铝镁铸造合金
Al-Mg
力学性能高,抗蚀性好
ZL301
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
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