铝合金的分类与应用

汽车、高速列车等交通工具轻量化是现代交通发展的一个重要趋势。为了减轻重量，提高运载能力和速度，汽车、机车、飞机、轮船等交通工具大量采用了密度小、强度高的铝合金构件，如车体、飞机机身、机翼蒙皮、汽车发动机的缸体和活塞、轮毂等。此外，铝合金在机械设备方面，如印刷机械、电力与电器设备、离心机等，也都得到了极其广泛的应用。

在地壳中铝的蕴藏量约5%，仅次于铁的储藏量（7%）^[1]。由于铝的化学活性很强，自然界中通常以铝矾土或氧化铝的形式存在（需要电解才能获得），因而被人类发现和在开发利用上远远落后于铁。纯铝的优点是有很好的导电性，密度仅为铁的1/3，塑性好、耐腐蚀、抗氧化，缺点是强度低（R_m≈50MPa）。因此，机械零件很少使用纯铝，大多用铝合金。纯铝经过合金化和适当的热处理后其力学性能、铸造性能、物理性能及化学性能都能显著改善。

通常在纯铝中加入的合金元素有硅、铜、镁、锰、镍、锌、铬、钛、钴以及稀土元素等。最常用的二元系铝合金有Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn合金。多数合金元素在固态铝中的溶解度一般都是有限的，见表1-1^[2]。因此，铝合金的组织中除了形成铝基固溶体（α-Al）外，通常还有第二相（单质或金属间化合物）出现。二元铝合金相图的基本形式为有限固溶体类型，如图1-1所示。

在二元铝合金中，加入的合金元素不同，在铝基固溶体中的极限溶解度不同，合金共晶点的位置也各不相同。不同铝合金组织的铸造、锻造和热处理等工艺性能亦不一样。根据合金元素的含量和加工工艺性能特点，铝合金可分为变形铝合金（或称加工铝合金）和铸造铝合金两类。

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图1-1 二元铝合金分类示意图

1—变形铝合金对应的合金元素含量范围 2—铸造铝合金对应的合金元素含量范围 3—不能热处理强化的铝合金对应的合金元素含量范围 4—可热处理强化的合金元素对应的铝合金含量范围

表1-1 常用合金元素在铝中的溶解度 （%）