鋁及鋁合金的分類、成分和性能

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（1）鋁及鋁合金的分類【泓鑫金屬】

鋁是銀白色的輕金屬，純鋁的熔點為660℃,密度為2.7g/cm3。工業用鋁合金的熔點為566℃。鋁具有熱容量和熔化潛熱高、耐腐蝕性好，以及在低溫下能保持良好的力學性能等特點。

鋁及鋁合金可分為工業純鋁、變形鋁合金（又分為非熱處理強化鋁合金、熱處理強化鋁合金兩類）和鑄造鋁合金。變形鋁合金是指經不同的壓力加工方法（經過軋制、擠壓等工序）制成的板、帶、棒、管、型、條等半成品材料；鑄造鋁合金以合金鑄錠供應。鋁合金分類示意見圖1。鋁合金的分類及性能特點見表1。

表1  鋁合金的分類及性能特點

按GB/T 3190—1996和GB/T 16474—1996的規定，純鋁和鋁合金牌號命名的基本原則是：可直接采用國際四位數字體系牌號；未命名為國際四位數字體系牌號的純鋁及其合金采用四位字符牌號。四位字符牌號的第一位、第三位、第四位為阿拉伯數字，第二位為英文大寫字母（如“A”）。純鋁編號系統的第一位為“1”，例如1×××或1A××，最后兩位數字表示鋁的純度。2×××為Al-Cu系，3×××為Al-Mn系，4×××為Al-Si系，5×××為Al-Mg系，6×××為Al-Si系，7×××為Al-Zn系，8×××為Al-其他元素，9×××為Al-備用系。這樣，我國變形鋁合金的牌號表示法與國際上的通用方法基本一致.

（1）工業純鋁

工業純鋁含鋁99%以上，熔點660℃，熔化時沒有任何顏色變化。表面易形成致密的氧化膜，具有良好的耐蝕性。純鋁的導熱性約為低碳鋼的5倍，線脹系數約為低碳鋼的2倍。純鋁強度很低，不適合做結構材料。退火的鋁板抗拉強度為60～100MPa，伸長度為35%～40%。

（2）非熱處理強化鋁合金

非熱處理強化鋁合金通過加工硬化、固溶強化提高力學性能，特點是強度中等、塑性及耐蝕性好，又稱防銹鋁，原先代號為LF××。Al-Mg合金屬于防銹鋁合金，不能熱處理強化，但強度比純鋁高，并具有優異的抗腐蝕性和良好的焊接性，是目前焊接結構中應用最廣的鋁合金。

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（3）熱處理強化鋁合金

熱處理強化鋁合金是通過固溶、淬火、時效等工藝提高力學性能。經熱處理后可顯著提高抗拉強度，但焊接性較差，熔化焊時產生焊接裂紋的傾向較大，焊接接頭的力學性能（主要是抗拉強度）嚴格下降。熱處理強化鋁合金包括硬鋁、超硬鋁、鍛鋁等。

① 硬鋁  硬鋁的牌號是按銅增加的順序編排的。Cu是硬鋁的主要成分，為了得到高的強度，Cu含量一般應控制在4.0%～4.8%。Mn也是硬鋁的主要成分，主要作用是消除Fe對抗蝕性的不利影響，還能細化晶粒、加速時效硬化。在硬鋁合金中，Cu、Si、Mg等元素能形成溶解于鋁的化合物，從而促使硬鋁合金在熱處理時強化。

退火狀態下硬鋁的抗拉強度為160～220MPa，經過淬火時效后抗拉強度增加至312～460NPa。但硬鋁的耐蝕性能差，為了提高合金的耐蝕性，常在硬鋁板表面覆蓋一層工業純鋁保護層。

② 超硬鋁  合金中Zn、Mg、Cu的平均總含量可達9.7%～13.5%，在當前航空航天工業中仍是強度最高（抗拉強度達500～600MPa）和應用最多的一種輕合金材料。超硬鋁的塑性和焊接性差，接頭強度遠低于母材。由于合金中Zn含量較多，形成晶間腐蝕及焊接熱裂紋的傾向較大。

③ 鍛鋁  具有良好的熱塑性（原代號為LD××），而且Cu含量越少熱塑性越好，適于作鍛件用。具有中等強度和良好的抗蝕性，在工業中得到廣泛應用。

鋁及鋁合金的新舊牌號對照見表2。

表2  鋁及鋁合金的新舊牌號對照

（2）鋁及鋁合金的性能及應用【泓鑫金屬】

鋁及其合金具有獨特的物理化學性能。鋁具有許多優良的性質，包括密度小、塑性好、易于加工、抗腐蝕性好等。在空氣或硝酸中，鋁表面會形成致密的氧化鋁薄膜，可保護內部不受氧化；鋁的導電率較高，導電性好，僅次于金、銀、銅，居第4位。

鋁具有面心立方結構，無同素異構轉變，無“延一脆”轉變，因而具有優異的低溫韌性，在低溫下能保持良好的力學性能。鋁及鋁合金塑性好，可以承受各種形式的壓力加工，很容易加工成形，它可用鑄造、軋制、沖壓、拉拔和滾軋等各種工藝方法制成形狀各異的制品。鋁及鋁合金容易機械加工，且加工速度快，這也是鋁制零部件得到大量應用的重要因素之一。

經過冷加工變形后，鋁的強度增高，塑性下降。當鋁的變形程度達到60%～80%時，其抗拉強度可達150～180Mpa，而伸長率下降至1%～1.5%。因此，可以通過冷作硬化方法來提高鋁的強度性能。經過冷作硬化的鋁材，在250～300℃的溫度區間可以引起再結晶過程，使冷作硬化消除。鋁的退火溫度為400℃,經過退火處理的鋁稱為退火鋁或軟鋁。

鋁及其合金還具有優異的耐腐蝕性能和較高的比強度。與各種金屬相比，鋁在大氣中的抗腐蝕性能很好。這是由于鋁比較活潑，與空氣接觸時，表面生成的難熔氧化鋁膜比較致密（Al2O3熔點2050℃），從而保護鋁材不被繼續氧化。鋁在濃硝酸中因表面被鈍化而非常穩定，但鋁對堿類和帶有氯離子的鹽類抗腐蝕性能較差。