1、第第4章章 有色金属及其合金有色金属及其合金黑色金属黑色金属：铁铁、铬铬、锰锰及它们的合金。及它们的合金。有色金属有色金属：除铁、铬、锰以外的：除铁、铬、锰以外的83种金属种金属。分为五大类：分为五大类：（1）轻金属轻金属4.5g/cm3的有色金属；的有色金属；密度小密度小，化学化学活性大活性大，与，与O、S、C和卤素的化合物都相当稳定。包括和卤素的化合物都相当稳定。包括铝、镁铝、镁、铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛。（2）重金属重金属4.5g/cm3的有色金属；包括的有色金属；包括铜、镍、铜、镍、铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋。（3）贵金属贵
2、金属在地壳中在地壳中含量少含量少，开采和提取比较困难开采和提取比较困难，价格比较贵价格比较贵。包括。包括金、银和铂族金、银和铂族元素（元素（铂、铱、锇、钌、钯、铂、铱、锇、钌、钯、铑铑）。特点是：）。特点是：密度大密度大（10.422.4g/cm3），其中铂、铱、），其中铂、铱、锇是金属元素中最重的几种金属；锇是金属元素中最重的几种金属；熔点高熔点高（9163000）；）；化学性质稳定化学性质稳定，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）。，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）。（4）稀有金属稀有金属在自然界中在自然界中含量少含量少、分布稀散或难从分布稀散或难从原料中提取原料中提取的金属。的金属。
3、稀有高熔点金属：稀有高熔点金属：熔点高熔点高，自，自1830（锆）至（锆）至3400（钨），（钨），硬度高，抗腐蚀性强硬度高，抗腐蚀性强，可与一些非金属元素生成非常，可与一些非金属元素生成非常硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。包括化物。包括钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼;稀有分散金属稀有分散金属：镓、铟、铊、锗镓、铟、铊、锗;稀土金属稀土金属：镧系镧系元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇，元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇，共共17个元素；它们的原子结构相同，理化性质很近似，在矿石个
4、元素；它们的原子结构相同，理化性质很近似，在矿石中它们总是中它们总是伴生在一起伴生在一起。化学性质活泼，与硫、氧、氢、氮等化学性质活泼，与硫、氧、氢、氮等有强烈的亲和力。有强烈的亲和力。稀有放射性金属稀有放射性金属：钋、镭、锕、钍、镤和铀钋、镭、锕、钍、镤和铀6个天然放射个天然放射性元素及性元素及12个人造超铀元素，如个人造超铀元素，如钫、钚、锝、镅钫、钚、锝、镅等。等。（5）半金属）半金属指硅、硒、碲、砷、硼指硅、硒、碲、砷、硼5种元素，其种元素，其物理物理化学性质介于金属与非金属之间化学性质介于金属与非金属之间，故称半金属。，故称半金属。有色金属的应用：有色金属的应用：n铝、钛合金铝、钛合
5、金：比强度高、比刚度大，在航空、航海等工业：比强度高、比刚度大，在航空、航海等工业应用最广，铝的产量已超过有色金属总产量的应用最广，铝的产量已超过有色金属总产量的1/3。n铜铜：军工和电气设备的基本材料；：军工和电气设备的基本材料；n铅铅：化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用；：化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用；n锌锌：镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面；：镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面；n镍、钴镍、钴：是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。：是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。n贵金属贵金属：广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业，：广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业，以及
6、高温仪表和接触剂等。以及高温仪表和接触剂等。n稀有高熔点金属稀有高熔点金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物：是的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物：是生产硬质合金的重要材料。生产硬质合金的重要材料。n锆锆：由于中子吸收截面小，还是核燃料的包壳材料。：由于中子吸收截面小，还是核燃料的包壳材料。n稀土金属稀土金属：在冶炼中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属，且：在冶炼中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属，且能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒，能使铸铁中石墨球化。能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒，能使铸铁中石墨球化。4.1 4.1 铝及铝合金铝及铝合金4.1.1 纯铝纯铝（1）物理性能）物理性能外观外观：银白色；
7、：银白色；周期表中的位置周期表中的位置：第：第周期主族，周期主族，Z=13，化合价为，化合价为+3价；价；晶体结构晶体结构：面心立方面心立方，无同素异构转变。，无同素异构转变。熔点熔点：660；密度密度：2.72g/cm3，约为铁的，约为铁的1/3。导电、导热性导电、导热性：仅次于金、银和铜。：仅次于金、银和铜。（2）化学性能）化学性能在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜，在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜，阻止了氧与内部金属基体的作用，所以铝阻止了氧与内部金属基体的作用，所以铝在大气和淡水中具有在大气和淡水中具有良好的耐蚀性良好的耐蚀性，但，但在酸、碱和盐的水溶
8、液中，表面的氧化膜易在酸、碱和盐的水溶液中，表面的氧化膜易破坏，使铝很快被腐蚀破坏，使铝很快被腐蚀。（3）力学性能）力学性能较低的强度、硬度：较低的强度、硬度：b = 80100 MPa，HBS=1525；很高的塑性：很高的塑性：= 3050 %，=7090%；力学性能与力学性能与纯度纯度和和加工状态加工状态有关，有关，纯度愈高，塑性愈好纯度愈高，塑性愈好，但，但强度愈低强度愈低。具有良好的低温性能具有良好的低温性能，在，在0-253塑性和冲击韧性不降低塑性和冲击韧性不降低。（4）工艺性能）工艺性能易于铸造，易于切削易于铸造，易于切削，还具有，还具有很好的焊接性能很好的焊接性能；由于铝的塑性很
9、好，便于进行各种冷、热压力加工，可加工由于铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工，可加工成厚度为成厚度为0.0006mm的铝箔的铝箔和冷拔成和冷拔成极细的细丝极细的细丝。不同状态的工业纯铝的力学性能不同状态的工业纯铝的力学性能力学性能力学性能材料的加工状态材料的加工状态铸态铸态压力加工压力加工退火退火( (软质软质) ) 未退火未退火( (硬质硬质) )抗拉强度抗拉强度 b b/ /MPa90901201208080110110150150250250屈服强度屈服强度0.2/ /MPa50508080120120240240断后伸长率断后伸长率 (%)(%)11112525323240404
10、 48 8断面收缩率断面收缩率 (%)7070909050506060布氏硬度布氏硬度 HBHB242432321515252540406565抗剪强度抗剪强度 r r/ /MPa42426060100100弯曲疲劳强度弯曲疲劳强度 -1-1/ /MPa50504040（5）牌号）牌号 我国变形铝的牌号表示方法，我国变形铝的牌号表示方法，GB/T3190-1996较较GB/T3190-82有很大的变化。有很大的变化。GB3190-1996：采用了：采用了国际四位数字体系国际四位数字体系牌号和牌号和四位四位字符体系字符体系牌号两种牌号的命名方法。牌号两种牌号的命名方法。第一位数字第一位数字：“1
11、”：纯铝：纯铝；第二位数字或字母第二位数字或字母：数字：数字0或字母或字母A，原始纯铝原始纯铝，19或或BY，原始纯铝的改型，原始纯铝的改型。最后两位数字最后两位数字：最低：最低铝百分含量中小数点后面的两位铝百分含量中小数点后面的两位。新牌号新牌号1A991A971A951A931A901A851A80 1A80A 1070 1070A 1370旧牌号旧牌号 原原LG5*原原LG4*原原LG3*原原L G2*原原LG1*代代L1Al99.9999.9799.9599.9399.999.8599.899.899.799.799.7新牌号新牌号1060 1050 1050A 1A501350 11
12、4510351A301100120012358A06旧牌号旧牌号 代代L2代代L3原原LB2*代代L4 原原L4-1*代代L5-1 代代L5原原L6*Al99.699.599.599.599.5 99.45 99.3599.3999999.35余量余量（6）用途）用途1A991A85：工业工业高高纯铝纯铝，科学试验科学试验、化学工业化学工业和其他特殊需求和其他特殊需求。1A70A、1060、1050A、1035、1200：工业纯铝工业纯铝，配制铝合金配制铝合金，也能加工成，也能加工成板、箔、管、线板、箔、管、线等形状，用等形状，用于制作于制作垫片及电容器垫片及电容器、电子管隔离罩、电线保护套管
13、、电子管隔离罩、电线保护套管、电缆电线线芯电缆电线线芯、飞机通风系统零件、化工容器飞机通风系统零件、化工容器、日用日用炊具炊具等产品，是目前有色金属中应用最多的一种材料。等产品，是目前有色金属中应用最多的一种材料。4.1.2 铝合金概述铝合金概述铝合金仍铝合金仍保持纯铝的密度小保持纯铝的密度小和和抗腐蚀性好抗腐蚀性好的特点，且的特点，且力学力学性能比纯铝高得多性能比纯铝高得多。经过热处理后铝合金的力学性能可以和钢铁材料相比美。经过热处理后铝合金的力学性能可以和钢铁材料相比美。铝合金与钢铁材料的相对力学性能比较铝合金与钢铁材料的相对力学性能比较力学性能力学性能材料名称材料名称低碳钢低碳钢低合金钢
14、低合金钢 高合金钢高合金钢铸铁铸铁铝合金铝合金相对比重相对比重1.01.01.01.01.01.00.920.920.350.35相对比抗拉强度相对比抗拉强度1.01.01.61.62.52.50.600.601.81.83.33.3相对比屈服强度相对比屈服强度1.01.01.71.74.24.20.700.702.92.94.34.3相对比刚度相对比刚度1.01.01.01.01.01.00.510.518.58.51. 分类分类（1）铸造铝合金铸造铝合金：D点以点以右右的合金。的合金。有共晶组有共晶组织织存在，液态金属流动性存在，液态金属流动性较好，较好，适于铸造成形适于铸造成形。（2）变
15、形铝合金变形铝合金：D点以点以左左的合金，的合金，有单相固有单相固溶体区溶体区，可得到均匀的单，可得到均匀的单相固溶体，相固溶体，塑性变形能力塑性变形能力很好，很好，适合进行变形加工适合进行变形加工。 变形铝合金又可分为两类：变形铝合金又可分为两类： 不能热处理强化的铝合金不能热处理强化的铝合金：F点以点以左左的合金，固溶体成分不的合金，固溶体成分不随温度而变化，随温度而变化，不能通过时效处理强化不能通过时效处理强化合金。合金。 能热处理强化的铝合金能热处理强化的铝合金：F、D之间之间的合金，固溶体的成分的合金，固溶体的成分将随温度而变化，将随温度而变化，可以进行时效处理强化可以进行时效处理强
16、化。2. 铝合金的合金化原理铝合金的合金化原理固态铝固态铝无无同素异构转变同素异构转变，无无热处理相变强化。热处理相变强化。合金元素对铝的强化作用主要表现为合金元素对铝的强化作用主要表现为固溶固溶强化、强化、时效时效强化、强化、过剩相过剩相强化和强化和细化组织细化组织强化。强化。（1）固溶强化）固溶强化：Zn、Mg、Li、Cu、Mn、Si等合金元素能与等合金元素能与Al形成有限固形成有限固溶体，且有较大溶解度，能起固溶强化作用。溶体，且有较大溶解度，能起固溶强化作用。 常用合金元素在铝中的溶解度常用合金元素在铝中的溶解度元素名称元素名称锌锌镁镁铜铜锰锰硅硅极限溶解度，极限溶解度，% %32.8
17、32.814.914.95.655.651.821.821.651.65室温时的溶解度，室温时的溶解度，% %0.050.050.340.340.200.200.050.050.050.05（2）时效强化：）时效强化：工艺工艺：固溶处理固溶处理：加热到单相区，保温后：加热到单相区，保温后水中急冷水中急冷(淬火处理，淬火处理，无晶体结构的变化无晶体结构的变化)，形成，形成过饱和的固溶体过饱和的固溶体。强度提高不明显。强度提高不明显，塑性明显塑性明显；时效时效：过饱和固溶体放置在室温或加热到一较低的温度，过饱和固溶体放置在室温或加热到一较低的温度，随时间的延长随时间的延长，合金，合金强度和硬度明显
18、强度和硬度明显，塑性、韧性则，塑性、韧性则。例：例：4%Cu-Al合金合金：退火态退火态：b =180220MPa，=18%；固溶处理固溶处理：b =240250MPa，=2022%；时效处理时效处理：b =400420MPa，=18%。由此可见：铝合金的由此可见：铝合金的时效强化效果非常明显时效强化效果非常明显。自然时效自然时效：在：在室温下室温下进行的时效。进行的时效。人工时效人工时效：低温加热条件下低温加热条件下进行的时效。进行的时效。-CuAl2铝合金时效强化的基本过程铝合金时效强化的基本过程过饱和固溶体分解过程，以过饱和固溶体分解过程，以4%Cu-Al为例，包含为例，包含4个阶段。个
19、阶段。第一阶段第一阶段：Cu原子偏聚原子偏聚，形成富铜区形成富铜区G.P区区，保持母相，保持母相的晶体结构，并的晶体结构，并与母相有共格与母相有共格关系，引起严重的关系，引起严重的晶格畸变晶格畸变，阻，阻碍位错运动，合金的碍位错运动，合金的强度、硬度强度、硬度。第二阶段第二阶段：富铜区有序化富铜区有序化，形成形成正方晶格、成分正方晶格、成分接近接近CuAl2 的的相相，但但仍与母相共格仍与母相共格，加重晶格畸变，对位错运动的阻，加重晶格畸变，对位错运动的阻碍进一步碍进一步，因此，因此时效强化作用更大时效强化作用更大。第三阶段第三阶段：相相过渡相过渡相 相相， 相仍为正方晶格，相仍为正方晶格，成
20、分为成分为CuAl2，与基体保持与基体保持半共格半共格关系，共格畸变减弱，对位关系，共格畸变减弱，对位错运动的阻碍作用错运动的阻碍作用，故合金的，故合金的硬度开始硬度开始。第四阶段第四阶段：相相平衡的平衡的相相（ CuAl2），），相为体心立方相为体心立方晶格，与基体的晶格，与基体的共格关系完全破坏共格关系完全破坏，共格畸变消失，合金的，共格畸变消失，合金的强强度、硬度明显度、硬度明显，出现了，出现了过时效过时效。4%Cu-Al合金时效强化的基本过程（即时效合金时效强化的基本过程（即时效序列）可以概括为：序列）可以概括为：过饱和固溶体过饱和固溶体n形成富铜区形成富铜区(GP区区)n富铜区有序化
21、富铜区有序化( 形成形成相相)n形成过渡沉淀相形成过渡沉淀相n析出稳定相析出稳定相(CuAl2)+ 平衡固溶体。平衡固溶体。Al-Cu二元合金的时效原理及其一般规律，对于其他工业二元合金的时效原理及其一般规律，对于其他工业合金亦是适用的。合金亦是适用的。几种常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定强化相几种常用铝合金系的时效过程及其析出的稳定强化相合金系合金系时效过程的过渡阶段时效过程的过渡阶段稳定相析出阶段稳定相析出阶段Al-CuAl-Cu1.1.形成铜原子富集区形成铜原子富集区GPGP区；区；2.GP2.GP区有序化区有序化相相； 3.3.形成过渡相形成过渡相（CuAlCuAl2 2）Al-M
22、g-SiAl-Mg-Si1.1.形成镁、硅原子富集区形成镁、硅原子富集区GPGP区区2.2.形成有序的形成有序的相相（Mg2 2Si）Al-Cu-MgAl-Cu-Mg1.1.形成铜、镁原子富集区形成铜、镁原子富集区GPGP区区2.2.形成过渡相形成过渡相SS（Al2 2CuMg）Al-Mg-ZnAl-Mg-Zn1.1.形成镁、锌原子富集区形成镁、锌原子富集区GPGP区区2.2.形成过渡相形成过渡相MM（MgZn2 2）影响时效强化效果的因素影响时效强化效果的因素除除合金元素合金元素及及强化相的种类强化相的种类外，还有外，还有固溶处理固溶处理和和时效处理时效处理工艺工艺条件等。条件等。固溶处理工
23、艺固溶处理工艺：在不过热、过烧的前提下，在不过热、过烧的前提下，固溶处理温度固溶处理温度高，保温时间长高，保温时间长，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体；其，有利于获得最大过饱和度的均匀固溶体；其次，次，冷却速度越快冷却速度越快，所获得的溶体过饱和程度越大，时效后时，所获得的溶体过饱和程度越大，时效后时效强化效果越大。效强化效果越大。时效温度与硬度关系曲线时效温度与硬度关系曲线 最佳时效温度最佳时效温度：时效时间固定，：时效时间固定，合金成分相同时，合金成分相同时，能够获得最大的能够获得最大的强化效果强化效果的时效温度。的时效温度。 统计表明，最佳时效温度统计表明，最佳时效温度Ta与合与合金熔
24、点金熔点Tm的关系为：的关系为： Ta =（0.50.6）Tm时效时间时效时间：自然时效时，自然时效时，5-15小时内强化速度最快，小时内强化速度最快，4-5天后达到最大值。天后达到最大值。人工时效时，时效的温度越高，时效速度越快，所获得的最人工时效时，时效的温度越高，时效速度越快，所获得的最大强度值越低。大强度值越低。不同时效温度下，达到的最大强度值不同，出现最大强度值不同时效温度下，达到的最大强度值不同，出现最大强度值的时间也不同。的时间也不同。含含4%Cu的的Al-Cu合金的时效曲线合金的时效曲线当时效温度超过当时效温度超过150，保温一定时间，保温一定时间后，合金开始软化，后，合金开始
25、软化，称为称为“过时效过时效”。（3）过剩相强化）过剩相强化过剩相过剩相：当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部分解度时，淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体的第二相不能溶入固溶体的第二相。过剩相的特性及作用过剩相的特性及作用：多数为多数为硬而脆的金属间化合硬而脆的金属间化合物物，它们在合金中起，它们在合金中起阻碍滑移和位错运动阻碍滑移和位错运动的作用，的作用，使强度、使强度、硬度硬度，而塑、韧性，而塑、韧性。铝合金中的过剩相在铝合金中的过剩相在一定限度内一定限度内，数量愈多，其强数量愈多，其强化效果愈好化效果愈好，但当过剩相数量，但当
26、过剩相数量超过该限度超过该限度时，合金将时，合金将变脆变脆而导致强度急剧而导致强度急剧。（4）细化组织强化）细化组织强化手段手段：添加微量合金元素添加微量合金元素。可细化的组织可细化的组织：固溶体固溶体基体基体和和过剩相过剩相组织。组织。不能热处理强化或强化效果不大的铝合金不能热处理强化或强化效果不大的铝合金：常采用加入微：常采用加入微量合金元素（称为变质剂）进行量合金元素（称为变质剂）进行变质处理变质处理来来细化合金细化合金组织，以组织，以合金强度和塑性合金强度和塑性。在在铝硅铸造合金铝硅铸造合金中加入中加入微量钠或钠盐微量钠或钠盐或锑做变质剂进行或锑做变质剂进行变变质处理质处理，细化组织，
27、可以显著地，细化组织，可以显著地塑性和强度。塑性和强度。在在铸造铝合金铸造铝合金中加入少量中加入少量锰、铬或钴锰、铬或钴等元素，能等元素，能使杂质铁使杂质铁形成的板块状或针状化合物形成的板块状或针状化合物AlFeSi细化细化，塑性塑性。变形铝合金变形铝合金中添加中添加微量钛、锆、铍以及稀土微量钛、锆、铍以及稀土等元素，它们等元素，它们能能形成难熔化合物形成难熔化合物，在合金结晶时，在合金结晶时，作为非自发晶核，细化晶作为非自发晶核，细化晶粒粒，合金的强度和塑性合金的强度和塑性。4.1.3 变形铝合金变形铝合金四类变形铝合金四类变形铝合金：防锈铝合金防锈铝合金、硬铝合金硬铝合金、超硬铝合金超硬铝
28、合金和和锻铝合金锻铝合金。其中防锈铝合金为不能热处理强化的铝合金，其余三类为其中防锈铝合金为不能热处理强化的铝合金，其余三类为能热处理强化的铝合金。能热处理强化的铝合金。GB3190-1996采用了国际四位数字体系牌号和四位字符采用了国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种牌号的命名方法。体系牌号两种牌号的命名方法。GB/T 3190-2008与与GB3190-1996相比，新增加相比，新增加130个铝个铝及铝合金牌号与成分，并将化学成分表一分为二：表及铝合金牌号与成分，并将化学成分表一分为二：表1适用国适用国际牌号，采用了四位数字体系，共收录牌号际牌号，采用了四位数字体系，共收录牌号159
29、个；表个；表2适用为适用为我国特有的四位字符体系牌号，共收录牌号我国特有的四位字符体系牌号，共收录牌号114个。个。 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（铝含量不小于纯铝（铝含量不小于99.00%）1 以镁和硅为主要合金元素并以以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金相为强化相的铝合金6以铜为主要合金元素的铝合金以铜为主要合金元素的铝合金2以锰为主要合金元素的铝合金以锰为主要合金元素的铝合金3 以锌为主要合金元素的铝合金以锌为主要合金元素的铝合金7以硅为主要合金元素的铝合金以硅为主要合金元素的铝合金4 以其他为主要合金元素的铝合以其他为主要合金元素的铝合金金8以
30、镁为主要合金元素的铝合金以镁为主要合金元素的铝合金5 备用合金组备用合金组9变形铝及铝合金的牌号表示方法（摘自变形铝及铝合金的牌号表示方法（摘自GB/T16474-1996）（1）防锈铝合金）防锈铝合金防锈铝合金防锈铝合金不能进行热处理强化不能进行热处理强化，只能采用，只能采用冷变形冷变形方法使方法使其强化。其强化。包括包括Al-Mg系和系和Al-Mn系合金以及工业纯铝。系合金以及工业纯铝。uAl-Mg系合金系合金(5A02 、5A03 、5A05 )：随随Mg含量的含量的，合金强度、塑性合金强度、塑性。但超过。但超过5%时，抗应力腐蚀性能时，抗应力腐蚀性能，超过，超过7%，塑性及焊接性能塑性
31、及焊接性能。主要性能特点主要性能特点：优良的抗腐蚀性能优良的抗腐蚀性能、良好的塑性与焊接性良好的塑性与焊接性能能，适宜压力加工和焊接。，适宜压力加工和焊接。密度比铝还小密度比铝还小，在航空工业上得在航空工业上得到了广泛应用到了广泛应用。uAl-Mn系合金系合金3A21(LF21) ：应用最广的防锈铝，强度不：应用最广的防锈铝，强度不高；在退火态下高；在退火态下塑性高塑性高，耐蚀性好，焊接性良好耐蚀性好，焊接性良好 ，用于要求，用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液体或气体介质中工作的低高的可塑性和良好的焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管油箱、汽油或
32、润滑油导管等等 。新牌号新牌号 旧牌号旧牌号化学成分（质量分数）（化学成分（质量分数）（%）MnMgTiZr3A21LF21*1.01.60.050.155A01LF15*0.300.76.07.0Cr:0.100.200.150.100.205A02LF2*或或Cr:0.150.40 2.02.8Si+Fe:0.60.155A03LF3*0.300.63.23.8Si:0.500.80.155A05LF5*0.300.64.85.55B05LF10*0.200.64.75.7Si+Fe:0.60.155A06LF6*0.500.85.86.8Be:0.00010.0050.020.105B0
33、6LF14*0.500.85.86.8Be:0.00010.0050.100.305A12LF12*0.400.88.39.6Be:0.005Sb0.0040.050.050.155A13LF13*0.400.89.210.5Be:0.005Sb0.0040.050.050.155A30LF16*0.501.04.705.5Cr:0.050.200.030.155A33LF33*0.106.07.5Be:0.0050.0050.050.15 0.100.305A43LF43*0.150.400.61.4Zn:0.501.50.155056LF5-1*0.050.204.55.6Cr:Cr:0.
34、050.205083LF4*0.401.04.04.9Cr:Cr:0.050.200.15防锈铝合金的牌号和化学成分（摘自防锈铝合金的牌号和化学成分（摘自GB/T31902008） （2）硬铝合金）硬铝合金主要合金元素主要合金元素：Cu、Mg，此外还有，此外还有Mn。Al-Cu-Mg-Mn系系：强化相强化相Al2Cu（）相及）相及Al2CuMg（S）相，有强烈的时效强化作用，使合金经时效处理后具有很高的相，有强烈的时效强化作用，使合金经时效处理后具有很高的硬度、强度。硬度、强度。 S相可以相可以合金的耐热性。合金的耐热性。Mn主要改善硬铝的主要改善硬铝的抗抗蚀性蚀性，细化合金组织，也有，细化合
35、金组织，也有固溶强化固溶强化和和耐热性耐热性的作用。的作用。特性特性：具有具有优良的加工工艺性能优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、，可以加工成板、棒、管、线、型材及锻件等半成品。管、线、型材及锻件等半成品。硬铝合金分类硬铝合金分类：u低强度硬铝低强度硬铝：LY1(2A01)，铆钉硬铝。，铆钉硬铝。u中等强度硬铝中等强度硬铝： LY11(2A11)，飞机螺旋桨叶片。，飞机螺旋桨叶片。u高强度硬铝：高强度硬铝： LY12(2A12)，重要销轴、，重要销轴、飞机上的骨架零飞机上的骨架零件如蒙皮、隔框、翼肋、翼梁件如蒙皮、隔框、翼肋、翼梁等等 。 缺点：缺点：耐蚀性差耐蚀性差，特别是在海水等环境中
36、。若要在海水，特别是在海水等环境中。若要在海水中使用，外部需包上一层纯铝。中使用，外部需包上一层纯铝。热处理特性：热处理特性：强化相的充分固溶温度与三元共晶温度的强化相的充分固溶温度与三元共晶温度的间隙很窄，间隙很窄，淬火加热时的过烧敏感性很大淬火加热时的过烧敏感性很大。所以硬铝在淬火时，所以硬铝在淬火时，加热温度要严格控制加热温度要严格控制，一般波动范一般波动范围不应超过围不应超过5。硬铝合金人工时效状态比自然时效具有更大的晶间腐蚀硬铝合金人工时效状态比自然时效具有更大的晶间腐蚀倾向，所以硬铝合金除高温工作的构件外，倾向，所以硬铝合金除高温工作的构件外，一般采用自然时效一般采用自然时效。 新
37、牌号新牌号旧牌号旧牌号化学成分（质量分数）（化学成分（质量分数）（%）CuMnMgTiZr2A01LY1*2.23.00.200.200.500.152A02LY2*2.63.2 0.450.72.02.40.152A04LY4*3.23.7 0.500.80 2.12.6Be:0.0010.010.050.402A06LY6*3.84.3 0.501.01.72.3Be:0.0010.010.030.152A10LY10*3.94.5 0.300.50 0.150.300.152A11LY11*3.84.8 0.400.80 0.400.80Ni:0.10Fe+Ni:0.70.152B11L
38、Y8*3.84.8 0.400.80 0.400.800.152A12LY12*3.84.9 0.300.9 1.21.80Ni:0.10Fe+Ni:0.70.152B12LY9*3.84.5 0.300.71.21.60.152A13LY13*4.05.00.300.500.152A16LY16*6.07.0 0.400.800.050.100.200.202B16LY16-1 5.86.8 0.200.400.05V:0.050.150.080.20 0.100.252A17LY17*6.07.0 0.400.8 0.250.450.100.202A20LY20*5.86.80.02V:0
39、.050.15B:0.0010.010.070.16 0.100.252219LY19*5.86.8 0.200.400.2V:0.050.150.200.40 0.100.25硬铝合金的牌号和化学成分（摘自硬铝合金的牌号和化学成分（摘自GB/T31902008） 牌号牌号退火工艺退火工艺固溶处理工艺固溶处理工艺时效工艺时效工艺新牌新牌号号旧牌旧牌号号加热温度加热温度/ /保温时保温时间间/ /h冷却方式冷却方式加热温度加热温度/ /冷却冷却介质介质加热温度加热温度/ /时效时间时效时间/ /h冷冷却却2A11 LY11390410125135( (板板材材) )30/ /h冷至冷至25027
40、0空冷空冷495505水水室温室温不少于四不少于四昼夜昼夜空空冷冷350370空冷空冷2A12 LY1239041030/ /h冷至冷至250270空冷空冷495505水水室温室温不少于四不少于四昼夜昼夜空空冷冷20空冷空冷空空冷冷350370空冷空冷190(型材型材)6空空冷冷典型硬铝的处理工艺典型硬铝的处理工艺（3）超硬铝合金）超硬铝合金主要合金元素主要合金元素：Zn、Mg、Cu，少量，少量Mn、Cr、Ti、Zr等。等。主要强化相主要强化相：MgZn2()相及相及Al2Mg3Zn3()相。有很大的溶相。有很大的溶解度变化，具有显著的时效强化效果。解度变化，具有显著的时效强化效果。Zn、Mg
41、：含量含量过高过高时，会时，会塑性和抗腐蚀性塑性和抗腐蚀性能。能。Cu：改善：改善抗应力腐蚀抗应力腐蚀性能，形成性能，形成Al2Cu()相和相和Al2CuMg(S)相，起相，起补充强化补充强化作用，作用，合金强度。合金强度。Mn、Cr：合金的固溶和时效强化效果，改善抗应力腐蚀合金的固溶和时效强化效果，改善抗应力腐蚀性能。性能。超硬铝合金的牌号和化学成分（摘自超硬铝合金的牌号和化学成分（摘自GB/T31902008）新牌号新牌号旧牌号旧牌号化学成分（质量分数）（化学成分（质量分数）（%）CuMnMgCrZnZr7A03LC3*1.82.40.101.21.60.056.06.7Ti:0.020.
42、087A04LC4*1.42.0 0.200.6 1.82.80.100.255.07.07A09LC9*1.22.00.152.03.00.160.305.16.17A10 LC10*0.501.00.200.353.04.00.100.203.24.27A15 LC15*0.501.0 0.100.4 2.43.00.100.304.45.4Be:0.0050.01Ti: 0.050.157A19 LC19*0.080.300.300.501.31.90.100.204.55.3Be:0.0010.0040.080.207A52 LC52*0.050.200.200.502.02.80.1
43、50.254.04.8 Ti:0.050.180.050.157003 LC12*0.200.300.501.00.205.06.50.050.25性能特点：性能特点：室温强度最高室温强度最高，其强度超过高强度硬铝，其强度超过高强度硬铝2A12（LY12），故称为超硬铝合金。），故称为超硬铝合金。良好的热加工性能良好的热加工性能，在相同，在相同强度水平下，合金的强度水平下，合金的断裂韧性优于硬铝断裂韧性优于硬铝。主要缺点：主要缺点：抗疲劳性和抗蚀性较差抗疲劳性和抗蚀性较差，对应力腐蚀比较敏感对应力腐蚀比较敏感。通常在板材表面加上包铝层，零构件进行阳极化防腐处理，并通常在板材表面加上包铝层，零构
44、件进行阳极化防腐处理，并在设计与制造中力求减少零件的沟槽、截面突变和表面划伤。在设计与制造中力求减少零件的沟槽、截面突变和表面划伤。应用：应用：各种各种飞行器飞行器的主要结构材料的主要结构材料。主要用于工作温度不。主要用于工作温度不超过超过120130的受力较大的结构件，如的受力较大的结构件，如飞机蒙皮飞机蒙皮、整体壁整体壁板板、大梁大梁等。等。 热处理：热处理：淬火温度范围比较宽淬火温度范围比较宽。由于超硬铝自然时效要经。由于超硬铝自然时效要经5060天才能达到最大强化效果，时间很长，且应力腐蚀倾天才能达到最大强化效果，时间很长，且应力腐蚀倾向较大，向较大，均采用人工时效处理均采用人工时效处
45、理。典型超硬铝的力学性能典型超硬铝的力学性能牌号牌号状态状态抗拉抗拉强度强度屈服屈服强度强度伸长伸长率率抗剪抗剪强度强度疲劳疲劳极限极限硬度硬度弹性弹性模量模量泊松泊松比比新牌新牌号号旧牌旧牌号号b/ /MPa0.2/ /MPa5(%)/ /MPa -1/ /MPa(HBS)10/ /500E/ /GPa7A04、7A09LC4、LC9O2301051715060720.31T657050511330160150720.31典型超硬铝的处理工艺典型超硬铝的处理工艺牌号牌号退火工艺退火工艺固溶处理工固溶处理工艺艺时效工艺时效工艺新牌新牌号号旧牌旧牌号号加热温加热温度度/ /保温时保温时间间 /
46、/h冷却方式冷却方式加热加热温度温度/ /冷却冷却介质介质加热温度加热温度/ /时效时时效时间间/ /h冷冷却却7A04 LC43504102330/ /h冷冷至至150空空冷冷465480不高不高于于40水水120125( (板板材材) )空空冷冷135145( (型型材材) )空空冷冷290320空冷空冷分级时效分级时效1202升温至升温至160233空空冷冷（4）锻铝合金）锻铝合金uAl-Mg-Si-Cu系系： 6A02(LD2)、6061(LD30)、6070(LD2-2 )主要强化相主要强化相：Mg2Si（）相和相和W（Cu4Mg5Si4Alx）相，当铜相，当铜含量较高时，还有含量较
47、高时，还有(Al2Cu)相和相和S(Al2CuMg)相。相。少量少量Mn：淬火温度上限，阻止再结晶退火时晶粒粗化。淬火温度上限，阻止再结晶退火时晶粒粗化。性能特点性能特点：具有具有优良的锻造工艺性能优良的锻造工艺性能，故称为锻铝合金。，故称为锻铝合金。强度与硬铝相当强度与硬铝相当。用途用途：主要用于要求中等强度、较高塑性及抗蚀性的：主要用于要求中等强度、较高塑性及抗蚀性的锻件锻件和模锻件和模锻件，如各种，如各种叶轮、接头、框架、支杆叶轮、接头、框架、支杆等零件。等零件。uAl-Cu-Mg-Fe-Ni系系：属：属耐热锻铝合金耐热锻铝合金。2A70(LD7)主要耐热相主要耐热相：S（Al2CuMg
48、）相和相和FeNiAl9相。相。Cu、Mg：保证：保证形成足够数量的形成足够数量的S（Al2CuMg）相。相。Fe、Ni：加入比例应接近：加入比例应接近1 1，以以形成形成FeNiAl9相。相。用途用途：主要用于在：主要用于在150225条件下工作的零件条件下工作的零件。如。如内燃内燃机活塞、压气机叶轮、鼓风机叶轮机活塞、压气机叶轮、鼓风机叶轮等等 。新新牌号牌号旧旧牌号牌号化学成分（质量分数）（化学成分（质量分数）（%）SiCuMnMgNi2A14 LD10*0.61.23.94.80.401.00.400.80.102A50LD5*0.71.21.82.60.400.80.400.80.1
49、02B50LD6*0.71.21.82.60.400.80.400.80.10Cr:0.010.20Ti:0.020.102A70LD7*0.351.92.50.201.41.80.91.5Ti:0.020.10Fe:0.91.52B70 LD7-10.251.82.70.201.21.80.81.4Fe:0.91.42A80LD8*0.501.21.92.50.201.41.80.91.5Fe:1.01.62A90LD9*0.501.03.54.50.200.400.81.82.3Fe:0.501.04A11 LD11*11.513.50.51.30.200.81.30.501.36A02L
50、D2*0.501.20.200.8或或Cr0.150.350.450.96B02 LD2-1*0.701.1 0.100.40 0.100.30 0.400.8Ti:0.010.046061 LD30*0.400.8 0.150.400.150.81.2Cr:0.040.356063 LD31*0.200.60.100.100.450.96070 LD2-2*1.01.70.150.400.401.00.501.2锻铝合金的牌号和化学成分（摘自锻铝合金的牌号和化学成分（摘自GB/T31902008）锻铝合金均采用锻铝合金均采用淬火淬火+人工时效人工时效进行强化，且进行强化，且淬火后应淬火后应立
