「常用变形铝合金」的种类和特点

下面简单介绍几种常见的变形铝合金。

1.2A12

（1）化学成分 2A12是铝铜系可热处理强化铝合金，原来的国内材料牌号为LY12经固溶处理、自然时效或人工时效后具有较高的强度，该合金还具有良好的成形能力和机械加工性能，能够获得各种类型的制品，因而它是航空工业中使用最广泛的铝合金。

2A12合金与美国的2024合金相近，其化学成分见表2-25。

（2）热处理工艺特点 通常用坩埚炉、反射炉熔炼，用半连续铸造法，铸成适合于加工的各种形状及尺寸的铸锭。熔炼温度：700～745℃。铸造温度：扁铸锭690～710℃，圆铸锭720～740℃。

表2-25　2A12合金的化学成分

2A12能够冷成形，其最易成形的状态是退火状态；新淬火状态也有与退火状态相近的成形能力。该合金淬火后，具有较快的强化速度，孕育期约40～60min，淬火后能保持较好的塑性时间为1h。低温下，能在较长时间内保持新淬火状态的塑性。

（3）主要性能及应用 2A12的热变形性良好，在350～450℃范围的热态具有最高的塑性。2A12合金的点焊性能良好而熔焊性能较差。用该合金作焊料进行气焊和氩弧焊时，有形成裂缝的倾向。用LT1合金作焊料时，则形成裂缝的倾向会显著降低。焊缝气密性合格。如果焊后重新热处理，则焊缝的塑性降低。该合金在各热处理状态下，具有好的电阻焊接性能。

2A12合金，具有良好的机械加工性能，退火状态的机械加工性能差些。固溶处理加时效状态的材料，可用车、铣或其他方法进行加工。固溶处理加时效状态的材料，易于磨削、退火状态的材料，有粘附砂轮的倾向，因而得不到硬态那样好的光亮表面。

该合金在高温下的软化倾向小，可用作受热部件。合金的耐蚀性能较差，对耐蚀性能要求较严格的零件，应采用包铝的薄板、条材及厚板。该合金大多在自然时效状态下使用。当工作温度或在工艺过程中加热温度超过100℃时，建议采用人工时效状态，以免过于降低耐蚀性。需要指出的是，该合金制品的短横向具有比较低的力学性能和抗应力腐蚀性能。

早在20世纪50年代中期，2A12合金的板材、棒材、型材及管材就成功地用于航空工业，长期以来，2A12合金材料用于制造各种类型飞机的主要受力构件，如蒙皮、隔框翼肋、翼梁、骨架零件，也用来制造一些非主要受力构件。为适应新机种的需要，已研制成功人工时效状态的薄板和型材、消除应力的部分规格厚板材，并装机使用。

2.3003

（1）化学成分 3003是Al-Mn系不可热处理强化的铝合金，原合金牌号为LY4合金的强度不高，但在退火状态下有很高的塑性。其化学成分见表2-26。

表2-26 3003合金的化学成分

（2）铸造和热处理工艺 一般采用坩埚、反射炉熔炼，用半连续法进行铸造。熔炼温度为720～760℃，铸造温度为690～735℃。一般将铁的质量分数控制在0.4％～0.6％以内，这样有利于取得具有良好组织和力学性能的铸锭。

由于合金容易形成粗晶，要严格控制退火温度及保温时间，退火时快速加热，有助于获得细晶铸锭。

（3）典型性能及应用 该合金在退火状态下冲压性能良好，具有良好的塑性，在模锻温度范围内可允许大于80％的形变。

其在退火状态下的耐蚀性与纯铝相近。冷作硬化后，耐蚀性降低，此时有剥落腐蚀倾向产生，冷作硬化程度越大，剥落腐蚀倾向也越大，焊缝的腐蚀稳定性和基体金属相近。

3003合金可以制成薄板、厚板、棒材、管材、型材、锻材和线材等，通常用于制造航空油箱、汽油润滑导管、冲压件、铆钉和受力较小的零件。

3.5A03

（1）化学成分 5A03是铝镁系中镁含量中等的合金，原使用的牌号为LF3。属于不可热处理强化合金。与美国的5154合金成分相近。表2-27是5A03的化学成分。

表2-27 5A03的化学成分

（2）热处理工艺 一般采用坩埚炉、反射炉熔炼，用半连续法进行铸造，熔炼温度为700～750℃，铸造温度为690～730℃。(www.xing528.com)

退火状态时工艺塑性高，合金的热锻温度为420～475℃。5A03合金作焊料时，焊缝具有良好的气密性。焊接处的强度为基体金属的90％～95％，焊缝的塑性良好。

（3）主要性能与应用 5A03合金的强度较低、塑性较高，冷变形能提高合金的强度。退火状态时切削性能不好，而冷作硬化时可以进行切削加工。

尽管5A03为两相合金，但由于第二相是沿晶界不连续析出的，所以仍然具有良好的耐蚀性。

5A03合金适合制造塑性和耐蚀性要求高的零件，如管道、液体容器、骨架等。

4.6063

（1）化学成分 6063是Al-Mg-Si系合金，属于可热处理强化型合金。6063铝型材以其优良的耐蚀性能和装饰性能而广泛应用于建筑、车船制造、室内装潢、家用电器等行业。其化学成分见表2-28。

表2-28 6063的化学成分

（2）热处理工艺特点 6063的退火温度为415℃，保温2～3小时，从415℃冷却至260℃。

6063的固溶温度为520℃，T5状态的时效温度为205℃，保温1h，其他人工时效温度为175℃，保温8h。

（3）主要性能与应用 6063是一种高效的耐蚀性合金，在很多环境下都具有优良的耐蚀性。6063铝型材在阳极氧化前的碱洗处理中，常常在表面上生成一种被称为“过腐蚀”的白斑套黑心状缺陷。这类缺陷是由于合金中游离的Si和Al₂Fe2Si阴极相的电化学腐蚀作用及碱液中的Cl－、Fe³⁺、Zn₂＋的活化去极化作用的共同结果。为了减少或消除6063铝型材表面碱洗过腐蚀缺陷，应该严格工艺管理，提高合金成分与组织的均匀性，并采取措施降低碱洗液中Cl－、Fe³⁺、Zn₂＋的等杂质离子的含量。

6063合金具有良好的加工性能，同时具有良好的可熔焊性与可钎焊性。

6063合金广泛用于制备圆形管件，如栅栏、家具、建筑挤压件、货车及挂车平台门窗以及灌溉用标准圆形管等。

5.7A09

（1）化学成分 7A09合金是Al-Zn-Mg-Cu系可热处理强化的高强度变形铝合金原来的牌号为LC9。它在CS状态的强度最高，是我国目前使用的强度最高的铝合金之一。可生产供应各种尺寸的板材、棒材、厚壁管材及锻件。该合金的化学成分与7A04合金接近，综合性能较好，再加上它有四种热处理状态可供选用，所以远比7A04合金优越。是飞机主要受力构件设计的优选材料。7A09合金与美国的7075合金相近，其化学成分见表2-29。

表2-29 7A09的化学成分

（2）热处理工艺特点 该合金可以在燃气、燃油或用电的反射炉或坩埚炉中熔炼熔炼温度为700～750℃。铸造温度为710～750℃，铸锭尺寸较小时应选用较低的铸造温度。

在退火或固溶状态下，在常温具有良好的成形性能。在固溶加人工时效状态下，成形性能较低，但随着温度提高，成形性能得到改善。可以进行电阻焊，但不宜熔焊。

固溶处理温度460～475℃。包铝板材的处理温度应靠下限，重复处理次数不应超过两次，以免合金元素扩散穿透包铝层，降低板材的耐蚀性。合金经固溶处理后，在冷水、温水，或其他适宜的冷却剂中迅速冷却。操作应尽量快，特别是薄板零件，转移时间不应大于15s。

（3）主要性能及应用 T73状态比T6状态的断裂韧度高，裂纹扩展速率低，当裂纹增长阶段比较重要时，如大面积的薄板，T73状态的疲劳强度将优于T6状态。

在T6状态下，该合金具有较高的断裂韧度。它在T73过时效状态的强度及屈服强度均较T6状态低，但具有优异的耐应力腐蚀性能，且具有较高的断裂韧度。T76是一种适用于抗剥落腐蚀的状态。T74同时具有高的强度和高的耐应力腐蚀性能。7A09铝合金除应力腐蚀以外的一般耐腐蚀能力与2A12铝合金相似。

该合金的抗拉强度比2A12及2A14铝合金高，而且耐应力腐蚀性能也比后两个合金好，因此，使用7A09合金可以减轻飞机重量，提高飞机的安全性。但其疲劳强度并不按比例提高，因此，在设计主要承受疲劳载荷的部件时，要仔细考虑这个问题。

该合金适合制造飞机的各种重要用途的受力构件，已在歼击机上用作平尾上下整体壁板和机身框架的多种关键件和重要件，以及轻型歼击机和中程轰炸机的前起落架和歼击机的机翼前梁及机身机翼对接框支臂。