第一节 铝及铝合金材料应用领域
铝是地球上存储量最丰富的金属元素，自1808年被发现以来，已经广泛用于工业、农业、造船、航天、航空、轨道车辆等领域，铝元素主要用于下列领域：
电力传输工业
铝合金 散热器硬质合金密封环制造业
飞机、 航空、航天设备
汽车工业
高速铁路轨道车辆、地铁
造船
场馆建筑
门窗结构
金属铝及铝合金不同于钢材，当报废时，可再次熔化使用，对环境破坏最小，同时新型铝合金材料和热处理方法不断出现，铝合金材料强度越来越高，因此，铝合金的应用将越来越广泛。
第二节 铝及铝合金材料的物理特性
铝及铝合金具有如下物理特点：
-比重低（2.7g/cm³），强度高（最高可达450MPa）表面电晕处理机
-耐大气腐蚀性比钢高
-
在零度以下温度时，具有良好韧性
-非常适于铸造工艺
对于纯铝，其物理特性和钢相比具有如表3-1的内容：
表3-1 铝与钢物理特性比较表
性能 | Al | Fe |
原子重量（g/mol） | 26.98 | 55.84 |
晶格 | 面心立方晶格 | 体心立方晶格 |
密度（g/cm3） | 2.70 | 7.87 |
弹性模数(MPa) | 67.103 | 210.103 |
延展系数(1/k) | 24.10-6 | 12.10-6 |
Rp0.2 (MPa) | -10 | -100 |
Rm (MPa) | -50 | -200 |
比热(J/kg.k) | -890 | -460 |
熔化热(J/g) | -390 | -272 |
熔点(℃) | 660 | 1536 |
导热性(W/m.k) | 235 | 75 |
导电率(m/Ω.mm3)李德金后台 | 38 | -10 |
氧化物 | Al2O3 | FeO/ Fe2O3 / Fe3O4 |
熔点(℃) | 锁时之盒 2050 | 1400 / 1455 / 1600 |
| | |
对于铝及铝合金，物理特性如表3-2。
表3-2 铝及铝合金的物理特性表
材料缩写 | 导电性 | 热传导性 | 凝固范围 |
| 20°C 条件下 | 20°C条件下 | °C |
| S m/mm² （单位） | W/cm K （单位） | |
Al 99.5 | 33.5-35.5 | 2.26-2.29 | 659-658 |
AlMg 5 | 14.0-19.0 | 1.20-1.34 | 烟花生产625-590 |
AlMg 4.5Mn | 15.0-19.0 | 1.20-1.30 | 640-575 |
AlMgSi 0.5 | 26.0-35.0 | 2.00-2.40 | 650-615 |
AlMg 1 SiCu | 23.0-26.0 | 1.63 | 640-595 |
AlZn 4.5 Mg 1 | 21.0-25.0 | 1.54-1.67 | 655-610 |
G-AlSi 12 | 17.0-26.0 | 1.30-1.90 | 580-570 |
G-AlSi 10 Mg | 17.0-26.0 | 1.30-1.90 | 600-550 |
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第三节 铝及铝合金材料的分类
一、铝及铝合金材料分类表
铝及铝合金材料按时效方式可分为可时效硬化铝合金、非时效硬化铝合金、铸造铝合金三类。非时效强化铝合金具有良好的耐腐蚀性，时效强化铝合金耐腐蚀性相对较差，铸造铝合金耐腐蚀性介于两者之间，图3-1表明了三类铝合金之间的关系。 图3-1 铝合金材料分类表
二、时效硬化铝合金
喷粉流水线
时效硬化铝合金指的是含有镁、硅、锌或铜的铝合金通过退火、淬火和时效可以获得较高的抗拉强度的铝合金。这些材料可在室温状态下通过数天的时间自然时效，也可在80°C和 160°C之间的温度下加快时效，例如60 °C时，时效60小时，120 °C时，时效24小时，可以得到相同的时效效果。人工时效还取决于焊件的大小，越大的焊件，时效时间越长。
由于焊接热输入的原因，时效硬化铝合金在热影响区损失了时效强度。焊接热影响区强度只有母材强度的60-70%，焊接时输入的热量越高，就有更多的焊接热量将改变原来的强度。后来的热处理可使它们返回到其原来的强度值。7系列铝合金自然时效明显，如AlZn 4.5 Mg在焊后通过简单的自然时效就可回复到其原来的强度值。在铝合金车辆工业，大部分使用的是时效强化型铝合金，由于焊接接头强度的降低，在设计结构上，在接头区要加强，以保证结构等强要求。 三、非时效硬化铝合金
非时效硬化铝合金在热处理后不硬化。它们从固溶处理中得到较高的强度（与纯铝相比）。AL—Mg和Al-Mn合金是典型的非时效强化铝合金。
四、铸造铝合金
通过向铝中添加硅可得到铸铝合金。铸铝合金在修补时，焊接材料通常使用与基材相同成分的母材进行这些修焊工作，特别是焊缝与母材有相同物理、化学特性要求时更是如此。用于这些合金的焊接材料不得有较高的含氢量。抛光后，焊缝的颜要与母材相同。通常焊缝在阳极氧化处理后将有一点稍微的不同着。这在Si成分含量偏高时特别明显。
五、铝合金按数字系列分类说明
铝及铝合金也可按如下标准分为八类。这八类铝及铝合金的主要成份和性能特点如下：
1. 1000系列（工业用纯铝）
主要成分：Al（99%以上）。
特点：强度较低，但耐腐蚀性能、焊接工艺性及加工性很好，反光性高，是热和电的优良导体。
主要用途：家庭用品，机器零件装饰品、反射镜等。
2. 2000系列（铝铜合金）
主要合金成分：Cu（1.5%～6.0%），属时效硬化型铝合金。为加强其机械性能，进行淬火处理。
特点：耐腐蚀性差，焊接工艺性在铝合金中是最差的。但切削性比较好。
主要用途：主要用于飞机材料，铆钉结构件。
3. 3000系列（铝锰合金）
主要合金成分：Mn(1.0％～1.3%)，经过冷轧加工制成各种材质的非时效硬化型铝合金。
特点：耐腐蚀性、加工性、焊接性和纯铝几乎一样，但是强度稍低（略高于纯铝）。
主要用途：主要用于建材的成形加工材料。常用于制做锅、水壶等容器，以及热交换器零部件等。
4. 4000系列（铝硅合金）
主要合金成分：Si(4.5％～13.5%)，为非时效硬化铝合金。
特点：熔点低，可作焊接材料。
主要用途：常被用做焊条（电极焊丝）及硬钎焊用填料。常用于制做补强件，热交换器等。
5. 5000系列（铝镁合金）
主要合金成分：Mg(0.2～5.6%)，只添加镁或同时还添加锰的铝合金为非时效硬化铝合金。
特点：耐海水腐蚀、焊接工艺、成形性好，强度比较高。
主要用途：最近多被用做焊接材料。常用在建筑、船舶车辆、机械零件、饮料罐等方面。
6. 6000系列（铝镁硅合金）
主要合金成分：Mg(0.45～1.5%)， Si(0.2～1.2%)，属时效硬化铝合金。
特点：耐腐蚀性好、易成形加工，挤压性能也不错，强度高。（劣于2000系列及7000系列。
主要用途：结构材料、建筑用窗框、土木建筑用品，螺栓铆钉等。
7. 7000系列（铝锌镁合金）
主要合金成分：Zn(0.5～6.1%)， Mg(0.1～2.9%)， Cu(0.1～2.0%)，属高强度时效硬化铝合金。
特点：焊接工艺性、耐腐蚀性都不好，是现在铝合金中强度最高的材料，被称为超超硬铝，抗拉强度500Mpa。
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