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变形铝合金的特点及应用概况

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:5083、5086是为降低对应力腐蚀的敏感性,而减少镁含量的一种合金。此系列合金,在低温下具有高的疲劳强度,所以被应用在低温工业上。此种合金的特点是具有高的屈服强度,成形性较好,广泛用作强度比较高的部件。6351合金又称BSIS,欧美广泛使用,它与6062合金的性能和用途类似。此类合金被广泛应用于焊接构件。7904合金的挤压加工性比5083合金好,日本轻金属公司研制的770

变形铝合金的特点及应用概况

1.非热处理强化型铝合金的性能与典型用途

(1)纯铝系合金(1×××系) 该类合金中的典型用途:成形性好的1100、1050等多用来制作器皿;表面处理性好的1100等多用来制作建筑用镶板;耐蚀性优良的1050多用来制作盛放化学药品的装置等。

另外,此系列合金又是热和电的良好导体,特别适于作导电材料(多使用1060)。

(2)Al-Mn系合金(3×××系) Al-Mn系合金的加工性能好,与1100合金相比它的强度要好一些,所以其使用范围和用量比1100合金要广得多。如3003是含有1.2%Mn(质量分数)的合金,比1100合金强度高一些。在成形性方面,特别是拉伸性好,广泛用于低温装置、一般器皿和建筑材料等。3004、3105是Al-Mn系添加镁的合金,添加镁有提高强度的效果,又有抑制再结晶晶粒粗大化的倾向,能够使铸坯的加热处理简单化,所以能在板材的制造上起有利的作用。这些合金适用于制作建筑材料和电灯灯口,广泛用作易拉罐坯料。

(3)Al-Si系合金(4×××系) Al-Si系合金,可用作充填材料和钎焊材料,如汽车散热器复合铝箔。也可用作加强筋薄板的外层材料,以及活塞材料和耐磨耐热零件。此系列合金的阳极氧化薄膜呈灰色,属于自然发色的合金,适用于建筑用装饰板及挤压型材。4043合金由于制造条件所限,薄膜的颜色容易不均匀,因此近年来使用不多,针对这一点,出现了经过改良的产品,如日本轻金属公司研制的合金4001(板材)和4901(挤压材)。另外,4901-T5与6063-T5有相同的强度,可用作建筑材料。

(4)Al-Mg系合金(5×××系) Al-Mg系合金耐蚀性良好,不经热处理而由加工硬化可以得到相当高的强度。它的焊接性好,故可研制出各种用途的合金。Al-Mg系合金,大致可分为光辉合金、含镁1%(质量分数)的成形加工用材、含镁2%~3%(质量分数)的中强度合金及含镁3%~5%(质量分数)的焊接结构用合金等。

1)光辉合金:这种合金是在铁、硅比较少的铝锭中,添加0.4%(质量分数)左右的镁,可用作轿车的装饰部件等。为了发挥它的光辉特性,可用化学研磨的方法,磨出良好的光泽后,再加工出4μm左右的硫酸氧化薄膜。另外,在化学研磨时添加铜有加强光辉性的效果。

2)成形加工用材:5005、5050是含有1%(质量分数)左右的镁的合金,强度不高,但加工性良好,易于进行阳极氧化,耐蚀性和焊接性好。可用作车辆内部装饰材料,特别是用作建筑材料的拱肩板等低应力构件和器具等。

3)中强度合金:5052是含有镁2.5%(质量分数)与少量铬的中强度合金,耐海水性优良,耐蚀性、成形加工性和焊接性好。具有中等的抗拉强度,而疲劳强度较高应用范围比较广。

4)焊接结构用合金:5056是添加镁5%(质量分数)的合金,5000系合金中,它具有最高的强度。切削性、阳极氧化性良好,耐蚀性也优良。适于用作照相机的镜筒等机器部件。在强烈的腐蚀环境下,有应力腐蚀的倾向,但在一般环境下没有大问题。在低温下的静强度和疲劳强度也高。5083、5086是为降低对应力腐蚀的敏感性,而减少镁含量的一种合金。耐海水性、耐应力腐蚀性优良,焊接性好,强度也相当高,广泛用作焊接结构材料。5154的强度介于5052与5083之间。耐蚀性、焊接性和加工性都与5052相当。此系列合金,在低温下具有高的疲劳强度,所以被应用在低温工业上。

2.热处理强化型铝合金性能与典型用途

(1)Al-Cu系合金(2×××系) Al-Cu系合金作为热处理强化型合金,已有很悠久的历史。素有硬铝(飞机铝合金)之称。2014是在添加铜的同时又添加硅、锰和镁的铝合金。此种合金的特点是具有高的屈服强度,成形性较好,广泛用作强度比较高的部件。经热处理的材料,具有高的强度。要求韧性的部件,可使用T4处理的材料。

2017和2024合金称为硬铝。2017合金由于在自然时效(T4)下可得到强化,2024合金是比2017合金在自然时效下性能更高的合金,强度也更高。这些合金适于用作飞机构件、各种锻造部件、切削和车辆的构件等。2011合金是含有微量铅、铋的易切削合金,其强度大致与2017合金相同。

(2)Al-Mg-Si系合金(6×××系) Al-Mg-Si系合金是热处理强化型合金,耐蚀性好,适合用作结构件和建筑材料,6063合金是此系合金的代表,其挤压性、阳极氧化性优良,大部分用来生产建筑用框架,是典型的挤压铝合金。

6061合金是具有中等强度的材料,耐蚀性也比较良好。作为热处理合金,有较高的强度,也有优良的冷加工性,广泛用作结构材料。(www.xing528.com)

6062合金,化学成分和力学性能都相当于6061合金。它只是制造方法有所改善而对挤出材料没有特别的限制。6351合金又称BSIS,欧美广泛使用,它与6062合金的性能和用途类似。

6963合金的化学成分和力学性能,都与6063相同。它比6063合金的挤压性差一些,但能用于强度要求较高的部件,如建筑用脚架板、混凝土模架和温室构件等。6901 合金化学成分与6063不同,强度与6963合金相同或稍高,挤压性能优良。

(3)Al-Zn-Mg系合金(7×××系) Al-Zn-Mg系合金大致可分为焊接构件材料和高强度合金材料两种。

1)焊接构件材料(Al-Zn-Mg系)。此系合金有以下三个特点:

①热处理性能比较好,与5083合金相比,挤压型材的制造容易,加工性能和耐蚀性也良好,采用时效硬化可以得到高强度。

②即使是自然时效,也可达到相当高的强度,对裂纹的敏感性低。

③焊接的热影响部分,由于加热时被固溶化,故以后进行自然时效时,可以恢复强度,从而提高焊接缝的强度。此类合金被广泛应用于焊接构件。

此外,该系合金在焊接性和耐应力腐蚀性方面有以下两个特点:

①添加微量的锰、铬等元素,有较强的强化效果。

②调整包括热处理在内的工艺条件,可以获得具有良好使用性能的材料。

7904合金对裂纹的敏感性与5083相近,焊接条件也差不多。考虑到焊接性和焊接缝的强度,以5556合金作为充填材料最为合适。7904合金的挤压加工性比5083合金好,日本轻金属公司研制的7704(W74S)合金挤压性能更为优良,该公司开发的7804(N74S)合金,作为焊接及其构件材料不太适宜,但挤压性与7704合金相同,适于制造强度较高的部件。

2)高强度合金材料(Al-Zn-Mg-Cu系)。此系合金可用作飞机材料,以超硬铝合金7075合金为代表。近年来,滑雪杖、高尔夫球的球棒等体育用品,也采用这种合金来制作。7075合金的热处理多用T651,这种处理可使T6处理后的残余应力经拉伸矫正而均匀化,以防止加工时工件发生歪扭变形。T73处理,会使力学性能有所降低,但却有减轻应力腐蚀倾向的效果。

(4)Al-Li系合金(8×××系) Al-Li系合金属超轻铝合金,其密度仅为2.4~2.5g/cm3,比普通铝合金轻15%~20%,主要用作要求轻量化的航天航空材料,交通运输材料和兵器材料等。如8089合金是一种典型的中强耐损伤Al-Li合金,有很好的低温性能和韧性,可加工成厚板、中厚板、薄板、挤压材和锻件

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