铝及铝合金的物理性能：解析与应用

纯铝的密度小，只有2.7g/cm³，与铜（8.9g/cm³）或铁（7.9g/cm³）比较，只是二者的1/3。铝的电阻率为2.61μΩ·cm，在所有低电阻率的金属中排在银（1.47μΩ·cm），铜（1.58μΩ·cm）和金（2.01μΩ·cm）之后，居第四位。仅此两项就足以表明铝在金属材料中之独特地位。铝的物理性能见表2-2。铝合金一些重要的和钎焊工艺有关的性能见表2-3。表2-3中列出各合金的特性都以美国合金编号AA排序，尽量列出合金成分与之相当的GB牌号以供参考。

表2-2 铝的物理性能Table 2-2 Physical properties of aluminum

表2-3 铝合金一些重要的与钎焊有关的性能^[4] Table 2-3 Properties of some important aluminum alloys concerning with brazing and soldering^[4]

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注：1.合金状态：O—退火软状态；T1—热轧冷后自然时效；T3—固溶处理后冷加工；T4—固溶处理后自然时效；

T6—固溶处理人工时效；T736—固溶处理不同稳定化；T851—固溶处理，冷加工，人工时效；

T9—固溶处理，人工时效，冷加工；H—加工硬化。

2.拉伸性能：室温；耐蚀性、钎焊性：依优劣分五等：A、B、C、D、NA。NA为不宜钎焊。

3.固相线—液相线栏内的（e）指未经均化的锻、铸材的共晶温度；（m）指均化固溶处理的锻材的初熔温度。

4.本表的全部内容取自美国金属学会编《金属手册》第九版第二卷“铝锻压产品”一章（中译本，机械工业出版社，1994年出版）并进行了列表摘编。

5.（ ）内牌号为GB/T 3190—1982标准牌号。

表2-3中所列的固相线温度是钎焊操作不可逾越的界限，否则合金将产生过烧。事实上由于合金牌号和厂家产品的不均一性，钎焊温度总得比固相线最少低30～40℃以保安全。但表中的合金铸态出现共晶温度（e），经均化固溶处理后的初熔温度（m）相对较高，因此实际钎焊时的温度可以高于（e），但决不能逼近（m）。此外，经常还要考虑工件的力学性能，因此钎焊温度的选择还要参考合金的热处理规范。铝合金的热学性质一般比较接近，知道大概数值即可而不需细列。例如铝合金的比热容都在0.9J/（g·℃）（20℃）左右；线胀系数在23×10^-6℃^-1（20～100℃）左右，它们比纯Cu17.4×10^-6℃^-1、H62黄铜20.6×10^-6℃^-1、纯Ni16.7×10^-6℃^-1、钢12.6×10^-6℃^-1都较大；铝合金的热导率为1.25～2.5W/（cm·℃）。铝及绝大多数铝合金的密度均在（2.7±0.1）g/cm³之间，其中含重金属（Cu、Zn等）和轻金属（Mg等）的量不同而密度微有起伏。少数Al-Li-Mg合金的相对密度有小到2.5g/cm³左右的。纯铝的电导率与退火铜比约为后者的60%（称比电导率），通常的铝合金均约50%左右。含Mg量较高的铝合金的比电导率则较低，例如，5A02（LF2）、5A05（LF5）等防锈铝系列，但其比电导率也不低于30%。这与黄铜（H62）27%、纯Ni24%、低碳钢14%相比，则仍属高电导率。铝合金的力学性能则有较大的变化，表2-3所列尽量选取了退火的软化态数据，以便为钎焊后可能出现的最差状态作参考。

中国新编号的变形铝合金，除部分沿用AA的编号和合金成分以外，多数和AA都对不上，这从表2-3中就可以看得出来。由于新老编号的交替，特别是老的编号还未能完全退出人们的思绪，有一张新老编号对照以及相应成分的说明还是很有必要的。表2-4列出了相应的数据。因为GB牌号的变形铝合金缺乏和钎焊有关的数据，必要时读者可以根据表2-4中GB和表2-3中AA主要成分相近的合金进行钎焊性能的判断。(www.xing528.com)

铸造铝合金因为晶粒比较粗大，结构也比较疏松，和变形铝材相比钎焊效果都较差。特别是含Si或含Mg量较高的铸铝合金更是难于被熔态的钎料润湿。只有少数几个牌号的铸铝合金必要时可以考虑进行钎焊。如ZL201（AlCu5Mn）和ZL203（Al-Cu4）钎焊效果较好，其次可以考虑的还有ZL105（AlSi5Cu1Mg）。有关参数见表2-3末尾的4个数据。

表2-4 中国牌号（GB）铝合金的化学成分（摘自GB/T 3190—2008）Table 2-4 The Chemical composition of aluminum alloys in Chinese designation（from GB/T 3190—2008）

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注：旧牌号为GB/T 3190—1982标准牌号。

① 焊接电极及填料焊丝的w（Be）≤0.0003%。

② 铍含量均按规定加入，可不做分析。

③ 做铆钉线材的3A21合金，w（Zn）≤0.03%。

④ 经供需双方协商并同意，挤压产品与锻件的w（Zr+Ti）最大可达0.20%。

⑤ 经供需双方协商并同意，挤压产品与锻件的w（Zr+Ti）最大可达0.25%。