1、2022-4-159.1 概述oAl及其合金在工业生产中的应用量仅次于钢铁，居有色金属首位。oAl及其合金的特点: 密度小，比强度和比刚度高，导热导电性优良，耐腐蚀。o应用：应用于宇航，飞机制造业，民用中主要用于建筑，运输，电力等行业第9章 铝合金aluminium我国和世界铝年产量我国和世界铝年产量2022-4-15 现代飞机有现代飞机有70是铝和铝合金制造是铝和铝合金制造的，所以人们称铝是的，所以人们称铝是“会飞会飞”的金属。的金属。 我国第一颗人造地球卫星我国第一颗人造地球卫星“东方红一号东方红一号”的外壳就是用铝合金制成的。导弹的用铝量的外壳就是用铝合金制成的。导弹的用铝量占总质量的占
2、总质量的10105050。美国的阿波罗。美国的阿波罗号号宇宙飞船使用的金属材料中，铝和铝合金占宇宙飞船使用的金属材料中，铝和铝合金占7575。 美美F-117隐身战斗机隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金所用材料大部分是铝合金)2022-4-15o纯Al老牌号：工业纯老牌号：工业纯Al的牌号以的牌号以“L”加一顺序号数加一顺序号数字表示字表示（括号内为新牌号GB/164741996）o工业铝L1（1070A）、L2（1060）、L3 （1050A）、L4（1035）L6数字越大纯度越低o高纯铝LG5(1A99)、LG4(1A97)、LG3（1A93）、LG2（1A90）、LG1（1A85）数字越
3、大纯度越高。o国际牌号：国际牌号：1350，“1”-纯铝，第二位表示对杂纯铝，第二位表示对杂质范围的控制要求，质范围的控制要求，“3”表示有三种杂质应受到控表示有三种杂质应受到控制，即（制，即（V+Ti)0.02%， B0.05%，Ga0.03%； “50”表示小数点后两位。表示小数点后两位。2022-4-151.Al的合金化及强化o Al的强度硬度都很低，难以作结构材料，必须添加合金元素，并通过冷变形或热处理来强化o Al无同素异构转变，不能象钢一样通过热处理相变强化o 合金元素主要强化作用有：固溶强化，沉淀强化，过剩相强化和细化组织强化2022-4-152合金元素的作用o Cu 固溶强化，
4、沉淀强化，提高铝合金的耐热性o Mg 固溶强化，降低密度，提高耐蚀性，不能单独加入，必须配合其他合金元素加入o Mn 提高耐蚀性o Si 过剩相强化，铸造合金。o Zn 固溶强化，沉淀强化，提高耐蚀性2022-4-15o 可将铝合金分为可将铝合金分为变变形铝合金形铝合金和和铸造铝铸造铝合金合金（以以B点为界点为界）两大类。两大类。o 变形铝合金又分为变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化和不可热处理强化（可热处理强化（以以D点为界点为界）两类。）两类。9.1.1.铝合金的分类铝合金的分类图9.12022-4-15o 根据国标规定根据国标规定 ，变形铝及铝合金可直接引用国际，变形铝及铝合金
5、可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。o 在国家标准（GB/T164741996）中，变形铝变形铝用四位数字牌号：用四位数字牌号：o 第一位表示合金系列，按合金中主要元素分类。第一位表示合金系列，按合金中主要元素分类。o 第二位字母表示原始合金的改型情况，第二位字母表示原始合金的改型情况， “A” 表示原始表示原始合金；合金；“B”“Y”表示原始合金的改型合金。表示原始合金的改型合金。 最后最后两位表示不同牌号的铝合金。两位表示不同牌号的铝合金。2022-4-15组别组别牌号系列牌号系列组别组别牌号系列牌号系列纯铝（铝含量不小
6、于纯铝（铝含量不小于99.00%）1以镁和硅为主要合金元以镁和硅为主要合金元素并以素并以MgMg2 2SiSi相为强相为强化相的铝合金化相的铝合金6以铜为主要合金元素的以铜为主要合金元素的铝合金铝合金2以锌为主要合金元素的以锌为主要合金元素的铝合金铝合金7以锰为主要合金元素的以锰为主要合金元素的铝合金铝合金3以其他元素为主要合金以其他元素为主要合金元素的铝合金元素的铝合金8以硅为主要合金元素的以硅为主要合金元素的铝合金铝合金4备用合金组备用合金组9以镁为主要合金元素的以镁为主要合金元素的铝合金铝合金5形变铝合金的牌号形变铝合金的牌号2022-4-15o GB 3190-82中的旧牌号仍可中的旧
7、牌号仍可继续使用，表示方法为继续使用，表示方法为:o 防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号o 硬铝合金：硬铝合金： LY +序号序号o 超硬铝合金：超硬铝合金：LC +序号序号o 锻铝合金：锻铝合金： LD +序号序号铝合金制品铝合金制品2022-4-15Al-Mn系： 3A21 3A02（ 代号代号LF21LF21， LF2Al-Mg：: 5A02, 5A03,5A12 代号代号LF2, LF3, LF12非非热热处处理理型型铝铝合合金金（防锈铝合金防锈铝合金）2022-4-15热热处处理理型型铝铝合合金金Al-Cu系：系： 2A01,2A06, 2A12（硬铝合金）：代号（硬铝合金）：代
8、号 LY1, LY6, LY12Al-Zn-Mg-Cu系：系：7A03, 7A09（超硬铝合金）：（超硬铝合金）： 代号LC3, LC9 Al-Mg-Si-Cu系：6063，2A50, 2A14; (锻铝合金）：锻铝合金）： 代号 LD31 , LD5, LD10 2022-4-159.1.2铝合金热处理强化特点铝合金热处理强化特点 特点：特点：淬火加热时不发生同素异构转变。淬火加热时不发生同素异构转变。 热处理强化包括固溶处理与时效处理。热处理强化包括固溶处理与时效处理。固溶固溶处理处理+ss固溶度固溶度强度强度/硬度变化小硬度变化小塑性明显塑性明显时效时效处理处理第二相从固第二相从固溶体中
9、析出溶体中析出力学性能等发生力学性能等发生显著变化显著变化 时效形式：人工时效，自然时效时效形式：人工时效，自然时效 一般一般“回火回火”用于晶型转变的淬火合金，用于晶型转变的淬火合金， “时效时效”用于非晶型转变的淬火合金。用于非晶型转变的淬火合金。2022-4-15o一、固溶处理 将合金加热到固溶线以上，并保温，快冷。得到过饱和不稳定的固溶体组织，为后续的时效处理作准备。 铝合金固溶处理后，获得了溶质原子和空位双重过饱和的固溶体，塑性和耐蚀性提高。加热固溶淬火过饱和2022-4-15二、时效处理o 时效：指淬火后得到的铝合金过饱和固溶体在一定温度下，随时间增长而分解，导致合金强度和硬度升高
10、的现象。o 时效实质是沉淀强化相从过饱和固溶体中析出和长大。o 自然时效：在室温下自发强化的过程。o 人工时效：在某一人工加热温度下进行的时效过程。共格或半共格亚稳过渡相（或）强化效果最佳，数量越多，弥散度越大，强化效果越佳。2022-4-152003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning is a trademark used herein under license.以以Al-Cu二元合金为例讨论铝合金的时效过程：二元合金为例讨论铝合金的时效过程： Al-Cu合金淬火+时效过程组织形成示意图20
11、22-4-15图9.2 Al-Cu 合金各相析出温度和时间2022-4-15Al-Cu合金淬火合金淬火过饱和过饱和固溶体固溶体形成第二相原子形成第二相原子富集区（富集区（GP区）区）原子富集区有序化（原子富集区有序化（ ）形成过渡相形成过渡相析出平衡相析出平衡相(CuAl2）。）。 G.P.G.P.区区 过渡相过渡相 过渡相过渡相 平衡相平衡相 2022-4-15( (1) 1) 形成铜原子富集区形成铜原子富集区铜富集区铜富集区称称G.P.区区 晶体结构与基体晶体结构与基体同，同，但产生了共格应变区。但产生了共格应变区。 强度、硬度强度、硬度。G.P.呈盘状，仅几个原呈盘状，仅几个原子层厚，室
12、温下直径约子层厚，室温下直径约5nm，超过，超过200就不再出现就不再出现G.P.区。区。2022-4-15 G.P.区急剧长大，区急剧长大，G.P.区铜原子有序区铜原子有序化，形成化，形成相。相。 相与基体仍然相与基体仍然保持完全共格，具保持完全共格，具有正方点阵。有正方点阵。 点阵常数点阵常数a=b=0.404nm，c=0.768nm。它。它比比G.P.区周围的畸变更大，因此时效强化区周围的畸变更大，因此时效强化作用更大。作用更大。(2) 铜原子富集区有序化铜原子富集区有序化2022-4-15 ( (3)3)形成过渡相形成过渡相 相转变相转变成过渡相成过渡相是正方点阵，是正方点阵，成分接近
13、成分接近CuAl2 完全共格完全共格 局部共格局部共格强度、硬度开始降强度、硬度开始降低，合金此时处于低，合金此时处于过时效阶段。过时效阶段。2022-4-15过渡相过渡相完全脱溶完全脱溶形成稳定相形成稳定相CuAl2，()与基体非共格与基体非共格合金的强度、硬度进一步下降合金的强度、硬度进一步下降 合金的种类不同，形成的合金的种类不同，形成的G.P.区、过渡相区、过渡相以及最后析出的稳定相各不相同，时效强化以及最后析出的稳定相各不相同，时效强化效果也不一样效果也不一样(4) 形成稳定的形成稳定的2022-4-15合金系合金系时效过程的过渡阶段时效过程的过渡阶段析出稳定相析出稳定相Al-Cu形
14、成铜富集区形成铜富集区G.P.G.P.区区G.P.G.P.区有序化区有序化相相形成过渡相形成过渡相 （CuAl2）Al-Mg-Si形成铜、硅富集区形成铜、硅富集区G.P.G.P.区区形成有序的形成有序的相相 （Mg2Si）Al-Cu-Mg形成铜、镁富集区形成铜、镁富集区G.P.G.P.区区形成过渡相形成过渡相S S S Al2CuMgAl-Mg-Zn形成铜、锌富集区形成铜、锌富集区G.P.G.P.区区形成过渡相形成过渡相M M M / （MgZn2）表表9.1 9.1 常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定相19192022-4-15峰时效：合金获得很好的强
15、化效果，时效组织中的强化相多为亚稳平衡相。欠时效：过饱和溶质原子偏聚或亚稳相孕育析出。过时效：亚稳相平衡相，与基体脱离平衡关系。图图9.4 1309.4 130时效时铝铜合金的硬度与时间关系时效时铝铜合金的硬度与时间关系 图图9.39.3时效温度与硬度关系曲线时效温度与硬度关系曲线 2022-4-15影响时效强化的主要因素影响时效强化的主要因素固溶固溶处理处理 规律规律：淬火淬火T越高，淬火冷却越高，淬火冷却V越快，转移越快，转移t越越短，过饱和程度越高，时效强化效果也越大。短，过饱和程度越高，时效强化效果也越大。 要点要点：在不过热过烧条件下，：在不过热过烧条件下，T淬淬高些，保温高些，保温
16、t长些。淬火冷却要保证不析出第二相。为了防止长些。淬火冷却要保证不析出第二相。为了防止 淬火变形开裂，一般采用淬火变形开裂，一般采用2080水冷却。水冷却。时效时效工艺工艺温度温度：对一定合金，有：对一定合金，有最佳时效温度；最佳时效温度；时间时间：在一定时效温度下，有最佳时效时间；在一定时效温度下，有最佳时效时间；方式方式：单级和多级时效。高强合金常用分级时效。：单级和多级时效。高强合金常用分级时效。2022-4-15思考题：思考题： 直接析出稳定相在热力直接析出稳定相在热力学上是有利的，但为什么学上是有利的，但为什么不是直接析出稳定相不是直接析出稳定相? ?2022-4-15o Mn，Mg
17、是防锈铝主要添加元素镁提高电极电位，镁提高电极电位， MnAl6与基体与基体电极电位相近，耐蚀性高。电极电位相近，耐蚀性高。卫星天线卫星天线（LF2）o 用用“3A” 或或“5A”加一组顺序号表示。加一组顺序号表示。具有优良的抗蚀性、焊接性和塑性。具有优良的抗蚀性、焊接性和塑性。o 不能进行热处理强化。适合于制作焊接不能进行热处理强化。适合于制作焊接管道、容器、铆钉、各种生活用具以及管道、容器、铆钉、各种生活用具以及其它冷变形零件。其它冷变形零件。9.2.1防锈铝9.2形变铝合金wrought aluminium alloy2022-4-159.2.2硬铝o 主要是主要是Al-Cu-Mg系合金
18、，系合金，2A + 顺序号表示顺序号表示o 可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。o 强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。分类分类 低强度硬铝，如低强度硬铝，如2A01、2A10等合金；等合金； 中强度硬铝，如中强度硬铝，如2A11等合金；等合金； 高强度硬铝，如高强度硬铝，如2A12等合金等合金,2A12是使用最广的高强度硬铝合金是使用最广的高强度硬铝合金2022-4-15分类分类 时效处理后具有高硬度、强度，时效处理后具有高硬度、强度，优良的加工性和耐热性，但塑性、优良的加工性和耐热性，但塑性、韧性低，耐蚀性
19、差。含韧性低，耐蚀性差。含Cu、Mg低，低，强度较低而塑性高；反之，强度高强度较低而塑性高；反之，强度高而塑性低。而塑性低。强化相强化相 （CuAl2）、）、金属间化合物金属间化合物S（CuMgAl2）是强化相，）是强化相，S相最高。相最高。2022-4-15要严格控制淬火温度。要严格控制淬火温度。 如：如： 牌号牌号 正常淬火温度正常淬火温度 过烧温度过烧温度 2A02 495505 510515 2A10 510520 540 2A12 495500 507转移时间尽量短转移时间尽量短 30，航空件，航空件 15；冷速要快，热水淬；冷速要快，热水淬；常用自然时效。常用自然时效。热热处处理理
20、特特性性应用应用飞机大梁、空气螺旋桨、铆钉及蒙皮等飞机大梁、空气螺旋桨、铆钉及蒙皮等2022-4-15图图9.5 9.5 铝铜镁三元合金垂直截面铝铜镁三元合金垂直截面 2022-4-15成分成分性能性能 Al-Zn-Cu-Mg系。系。7A + 顺序号表示顺序号表示 室温强度最高，室温强度最高，500700MPa，缺点，缺点是耐蚀性差，疲劳强度低，是耐蚀性差，疲劳强度低，120的的温度下使用。温度下使用。 强化相强化相:MgZn2 Al2Mg3Zn3特点特点应用应用 T淬淬范围较宽，一般为范围较宽，一般为450480，人工人工分级时效分级时效：先在：先在120时效时效3小时，小时，第二次在第二次
21、在160时效时效3小时，形成小时，形成G.P.区区和少量的和少量的 相，达到最大强化状态。相，达到最大强化状态。 应用应用：飞机工业中重要的结构材料。：飞机工业中重要的结构材料。9.2.3超硬铝合金2022-4-15o 主要超硬铝合金LC4的强化相如下：o (MgZn2)、T(Al2Mg3Zn3) 、S，这些相在这些相在Al中有很高的溶解度中有很高的溶解度并随温度的下降而显著减小，固溶并随温度的下降而显著减小，固溶体过饱和度大，故有强烈的时效强体过饱和度大，故有强烈的时效强化效果。化效果。o 缺点是应力腐蚀敏感沿晶界连续分布性大，其原因为：阳极区无沉淀带，导致应力腐蚀断裂。o 人工时效后，沿晶
22、界析出较粗大(MgZn2)相，产生腐蚀坑，裂纹源。2022-4-15成分成分性能性能 Al-Mg-Si-Cu系合金。用系合金。用6A或或2A加顺序加顺序号表示。常用的合金有号表示。常用的合金有6A02、2A14等等 具有优良的锻造性能，力学性能与硬铝具有优良的锻造性能，力学性能与硬铝相近，但热塑性及耐蚀性较高。相近，但热塑性及耐蚀性较高。特点特点应用应用 主要强化相是主要强化相是Mg2Si。Mg2Si具有自然具有自然时效倾向，淬火后应立即时效倾向，淬火后应立即人工人工时效。时效。 主要用做航空仪表中形状复杂、强度要主要用做航空仪表中形状复杂、强度要求高的锻件。求高的锻件。 9.2.4锻铝202
23、2-4-15lAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻系耐热锻铝合金铝合金 l耐热相为耐热相为FeNiAl9相，它无相，它无时效强化作用，但在高温起弥时效强化作用，但在高温起弥散强化作用。散强化作用。l常用牌号有常用牌号有 2A70(LD7)、2A80(LD8)、 2A90 (LD9)等等 。用于制造。用于制造150 225下工作的零件，如压下工作的零件，如压气机叶片、鼓风机叶片等散热气机叶片、鼓风机叶片等散热零件。零件。2A70锻造铝合金锻造铝合金 处理：固溶处理加人工处理：固溶处理加人工时效时效 浸蚀：浸蚀：2%氢氟氢氟酸酸+1%盐酸盐酸 显微组织：晶粒显微组织：晶粒+强化强化相粒子相粒子 放
24、大倍数：放大倍数：500X2022-4-159.3铸造铝合金Casting aluminum alloy（GB/T11731995 ）o 优点 良好的铸造性能，抗腐蚀性能和切削加工性能，可制成各种形状的复杂零件，还可通过热处理改善铸件的力学性能，熔炼工艺简单，成本低。o 缺点 力学性能水平不如锻铝合金。铸造铝合金轮毂2022-4-15o铸造铝合金应具有高的流动性，较小的收缩性等铸造铝合金应具有高的流动性，较小的收缩性等良好的铸造性。共晶合金应最佳，但容易有大量良好的铸造性。共晶合金应最佳，但容易有大量硬脆化合物，使脆性增加。因此，实际使用的铸硬脆化合物，使脆性增加。因此，实际使用的铸造合金并非
25、都是共晶合金。造合金并非都是共晶合金。o铸造铝合金的老牌号用铸造铝合金的老牌号用ZL + 三位数字三位数字表示。表示。o 第一位数字是合金系别第一位数字是合金系别：o1是是Al-Si、Al-Si-Mg系合金；系合金；2是是 Al-Cu系合系合金；金；3是是Al-Mg系合金；系合金；4是是Al-Zn系合系合 金。金。第第二、三位数字是合金的顺序号二、三位数字是合金的顺序号。o例如例如 ZL102表示表示2号号Al-Si系铸造合金。系铸造合金。 2022-4-15铸造铝合金铸造铝合金包括：包括：o Al- Si系：系： （ZAlSi7Mg等）代号为等）代号为ZL1011011o Al-Cu系：（系
26、：（ZAlCu5Mn等）代号为等）代号为ZL201203o Al-Mg系：（系：（ZAlMg10等）代号为等）代号为ZL301，ZL302o Al-Zn系：系： （ZAlZn11Si7等）等）代号为代号为ZL401，4022022-4-159.3.1.Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金o 又称又称硅铝明硅铝明。其中。其中 ZAlSi12 (ZL102)是含是含12%Si的铝硅的铝硅二元合金，称为二元合金，称为简单简单硅铝明硅铝明o 加入其他合金元素的加入其他合金元素的铝硅铸造合金称铝硅铸造合金称复杂复杂(或特殊或特殊)硅铝明硅铝明。57711.7%图9.6铝硅合金相图2022-4-15铝硅系铸
27、造合金铝硅系铸造合金特特点点 流动性最好，比重轻，铸造收缩率小流动性最好，比重轻，铸造收缩率小; ;焊接性、耐蚀性焊接性、耐蚀性优良优良, ,致密度较小。致密度较小。 共晶组织中硅晶体呈粗针状或片状，共晶组织中硅晶体呈粗针状或片状，有少量有少量块状块状初生硅。常经变质处理。初生硅。常经变质处理。 塑性较低，需要细化组织。塑性较低，需要细化组织。应应用用 常用合金常用合金：ZL102 和和ZL104等等 。 制造致密度要求不高、形状复杂铸件。制造致密度要求不高、形状复杂铸件。如如ZL105工作工作在在250的耐热零件，的耐热零件， ZL111形状复杂的内燃机汽缸等。形状复杂的内燃机汽缸等。202
28、2-4-15铸造铝铸造铝 硅合金硅合金 ( ZL101)活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) ) ZL102合金铸造组织 ( 化染 ) 552022-4-15Al-Si合金变质处理o 在一般认为Na离子等变质元素能促进硅的形核，并吸附在硅晶体的表面，阻止硅的长大，最终生长为球状或多面体状。o 同时钠的存在使液态合金产生510的过冷度，并使共晶点向右移动，这样不仅形核率增加，细化共晶组织，而且使合金组织由共晶成分变为亚共晶成分。1-3%Na盐（2/3NaF+1/3NaCl）或者（25%NaF+62%NaCl+13%KCl）2022-4-15o 在普通铸造条件下，在普通铸造条件下， ZAl
29、Si12(ZL102)组织几乎全部组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和为共晶体，由粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上用钠盐变质剂进行变质处理后，得到细性都较差。生产上用钠盐变质剂进行变质处理后，得到细小均匀的共晶体加一次小均匀的共晶体加一次 固溶体组织，可提高性能。固溶体组织，可提高性能。 变质前：变质前： s 140MPa， 3 后：后： s s 180MPa， 8未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织2022-4-159.3.2.Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金o 这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，这类
30、合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si系系合金。合金。l常用牌号有常用牌号有ZAlCu5Mn (ZL201)、ZAlCu4(ZL203)等。等。主要用于制造在较高温度下工主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。头、汽车活塞等。汽缸头汽缸头2022-4-15铝铜铸造合金铝铜铸造合金 铝铜铸造合金的主要强化相是铝铜铸造合金的主要强化相是CuAl2。 最大特点就是耐热性高，但耐蚀性差。最大特点就是耐热性高，但耐蚀性差。 共有三种牌号：共有三种牌号：ZL201、ZL202、ZL20
31、3。Cu 热强性热强性脆性脆性 14%Cu ZL203，45%Cu 常用常用, 铸造性较差铸造性较差 ZL202 ,911%Cu 铸造性好，耐蚀性铸造性好，耐蚀性 2022-4-15Cu=4.55.5%时，综合性能好。Cu 5.5%，产生（CuAl2）脆性相，力学）脆性相，力学性能下降。性能下降。 铝铜合金铸造组织 ( 化染 ) 210图9.72022-4-15o 这类合金的耐蚀性好，这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性铸造性能差，耐热性低。低。l常用代号为常用代号为ZAlMg10 (ZL301)、 ZAlMg5Si1 (ZL303)等。等。l主要用于制造
32、外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。9.3.3.Al-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金2022-4-15铝镁铸造合金特点及应用铝镁铸造合金特点及应用 特特点点 比重轻，强度和韧性较高，优良的耐比重轻，强度和韧性较高，优良的耐蚀性、切削性和抛光性。蚀性、切削性和抛光性。 熔点低熔点低热强度较低，工作热强度较低，工作T200 结晶温度范围较宽，故流动性差，形结晶温度范围较宽，故流动性差，形成疏松倾向大，其铸造性较差。成疏松倾向大，其铸造性较差。应应用用 ZL301、ZL303二种
33、牌号。二种牌号。 制造承受冲击振动载荷和耐海水或制造承受冲击振动载荷和耐海水或大气腐蚀、外形简单的重要零件。大气腐蚀、外形简单的重要零件。2022-4-15图9.7 ZL301合金固溶处理后组织200图9.6铝镁合金成分与性能关系2022-4-15o 这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。但密度大，耐蚀性较差。l常用代号为常用代号为 ZAlZn11Si7 (ZL401)、 ZAlZn6Mg (ZL402)等。等。l主要用于制造形状复杂主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、受力较小的汽车、飞机、仪器零件。仪器零件
34、。9.3.4.Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金图9.8铝锌合金相图2022-4-15特特点点 锌固溶强化，极限溶解度为锌固溶强化，极限溶解度为31.6%，不形成金属间化合物。固溶不形成金属间化合物。固溶13%Zn，在，在冷却时不发生分解，冷却时不发生分解，固溶强化。固溶强化。 强度强度较高，是最便宜的铸造铝合金。较高，是最便宜的铸造铝合金。其主要缺点是耐蚀性差其主要缺点是耐蚀性差。应应用用 常用常用ZL401。制作工作温度在。制作工作温度在200以下，形状复杂的汽车及飞机零件、医以下，形状复杂的汽车及飞机零件、医疗机械和仪器零件。疗机械和仪器零件。2022-4-15热热处处理理特特点点 为为
35、变形或过热，最好在变形或过热，最好在350以下以下 低温入炉，随炉缓慢加热。低温入炉，随炉缓慢加热。 T淬淬高一些，高一些，t保保长一些，长一些，1520小时小时 淬火介质一般用淬火介质一般用60100的水。的水。 如需时效，一般采用人工时效。如需时效，一般采用人工时效。2022-4-15铸造铝合金热处理状态及代码（GB117386）类别代号国际标准铸态FF人工时效T1T5退火T2 O 固溶处理自然时效T4T4固溶处理不完全人工时效T5T6固溶处理完全人工时效T6固溶处理稳定化处理T7T7固溶处理软化处理T8冷热循环处理T92022-4-15 小小 结结 铝合金没有同素异构转变。铝合金没有同素
36、异构转变。 铝合金热处理为固溶处理和时效强化。铝合金热处理为固溶处理和时效强化。 铝合金时效基本过程是强化相的析出过程。铝合金时效基本过程是强化相的析出过程。各个阶段的强化效果也不同。各个阶段的强化效果也不同。 正确制定合金的固溶处理工艺，是保证获得正确制定合金的固溶处理工艺，是保证获得良好时效强化效果的前提。良好时效强化效果的前提。 2022-4-15 Cu、Mg、 Zn、Si、MnLL+ + Al Me 工业纯铝工业纯铝：密度密度2.72。导。导电、导热性好，电、导热性好，抗蚀性好，塑抗蚀性好，塑性高性高防锈铝合金防锈铝合金只能变形强化。只能变形强化。Al-Mg、Al-Mn系。系。LF5合
37、金化合金化 固溶强化固溶强化细化组织强化细化组织强化时效强化时效强化第二相强化第二相强化基本过程基本过程：GP。条件：条件：Me能溶入能溶入；随随T而固溶度而固溶度；析出相强化作用大。析出相强化作用大。铸造铝合金铸造铝合金：Al-Si ，ZL104Al-Cu，ZL201Al-Zn，ZL402Al-Mg，ZL301 可热处理强化可热处理强化特点：无同素异构转变；固溶处理和时效强化特点：无同素异构转变；固溶处理和时效强化硬铝硬铝：LY12Al-Cu-Mg系。系。性能特点：强度比较高，耐性能特点：强度比较高，耐热性好，抗蚀性差。热性好，抗蚀性差。热处理：淬火温度窄，要求热处理：淬火温度窄，要求冷速快
38、，转移时间短冷速快，转移时间短超硬铝超硬铝：如如LC4Al-Zn-Mg-Cu系系性能特点：强度高，性能特点：强度高，耐热性、抗蚀性差。耐热性、抗蚀性差。热处理：淬火温度较热处理：淬火温度较宽宽锻铝锻铝：如如LD5Al-Mg-Si-Cu系系工艺特点：锻造性好，工艺特点：锻造性好，热处理：采用人工时热处理：采用人工时效效2022-4-15o 1.LF5合金的（ ）。o (a)铸造性能好，(b)强度高，(c)耐腐蚀性好，(d)时效处理效果好。o 2.ZL110是 合金，其组成元素是 。o 3.Al-4%Cu合金的淬火时效的一般过程是什么？时效时间和温度对铝合金组织和力学性能有何影响？o 4.下图为同一成分Al-Si共晶合金的铸态金相组织，分别写出其组织及相的名称？分析其结晶过程？2022-4-15o 5.铝铜合金的时效过程经过下列步骤，试说明各个阶段的性能变化规律？o GP GP 。o 6.铝合金的成分设计要满足哪些条件才能有时效强化？o 7.为什么固溶处理之后要进行时效处理，影响时效硬化效果的因素有哪些？o 8.什么叫固溶处理？什么叫时效热处理？
