《机械工程材料（第2版）》第八章.pptVIP

第一节 铝及其合金 纯铝具有银白色金属光泽，密度为2.72g/cm3，熔点为660.4℃，具有良好的导电性和导热性，其导电性仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能。纯铝具有面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。纯铝具有极好的塑性和较低的强度，良好的低温性能。冷变形加工可提高其强度，但塑性降低。纯铝具有优良的工艺性能，易于铸造、切削和冷、热压力加工，还具有良好的焊接性能。 纯铝的强度和硬度很低，不适宜作为工程结构材料使用。向铝中加入适量Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素（主加元素）和Cr、Ti、Zr、B、Ni等元素（辅加元素），组成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性。 铝合金  根据铝合金的成分和生产工艺特点，可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。铝合金一般都具有如图8-1所示的相图，在此图上可直接划分变形铝合金和铸造铝合金的成分范围。图8-1中成分在D点以左的合金，加热至固溶线（DF线）以上温度可以得到均匀的单相α固溶体，塑性好，适于进行锻造、轧制等压力加工，称为变形铝合金。成分在D点以右的合金，存在共晶组织，塑性较差，不宜压力加工，但流动性好，适宜铸造，称为铸造铝合金。 铝合金  铝合金  在变形铝合金中，成分在F点以左的合金，固溶体成分不随温度而变化，不能通过热处理方法强化，称为不可热处理强化的铝合金；成分在FD之间的合金，固溶体成分随温度而变化，可通过热处理方法强化，称为可热处理强化的铝合金。 铝合金  铝合金热处理的主要工艺方法有退火、淬火和时效。 1.退火 铝合金的退火有下列几种： （1）再结晶退火  （2）低温退火  （3）均匀化退火 铝合金  2.淬火（固溶处理） 将铝合金加热到固溶线以上保温后快冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一α固溶体。淬火后铝合金的强度和硬度不高，具有很好的塑性。 铝合金  3.时效 将淬火后铝合金在室温或低温加热下保温一段时间，随时间延长，其强度、硬度显著升高而塑性降低的现象，称为时效。室温下进行的时效称为自然时效；低温加热下进行的时效称为人工时效。时效的实质，是第二相从过饱和、不稳定的单一α固溶体中析出和长大，且由于第二相与母相（α相）的共格程度不同，使母相产生晶格畸变而强化。 铝合金  3.时效 铝合金时效强化效果与加热温度和保温时间有关，时效温度越高，时效速度越快。每一种铝合金都有其最佳时效温度和时效时间，若时效温度过高或保温时间过长，铝合金反而会软化，称为过时效，如图8-2所示。 铝合金  变形铝合金依据其性能特点可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金四种，其中防锈铝合金为不可热处理强化铝合金，其它三种为可热处理强化铝合金。 铝合金  1.防锈铝合金 防锈铝合金包括 Al-Mn系和Al-Mg系合金，其主要性能特点是具有很高的塑性、较低 或中等的强度、优良的耐蚀性能和良好的焊接性能。防锈铝只能用冷变形来强化，一般在退火态或冷作硬化态使用。 铝合金  2.硬铝合金 硬铝是可热处理强化铝合金中应用最广泛的一种，包括Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系两类。 铝合金  3.超硬铝合金 超硬铝为Al-Zn-Mg-Cu系合金，是强度最高的变形铝合金，常用合金有7A04（LC4）、7A09（LC9）等。超硬铝合金具有良好的热塑性，但疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高。超硬铝的板材表面通常包覆wZn=1%的铝锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处理。超硬铝合金一般采用淬火+人工时效的热处理强化工艺，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等。 铝合金  4.锻铝合金 锻铝合金有Al-Cu-Mg-Si系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系两类，锻铝合金热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的零件。一般在淬火+人工时效后使用。 铝合金  5.铝锂合金 铝锂合金是一种新型的变形铝合金，它具有密度低、比强度高、比刚度大、疲劳性能良好、耐蚀性及耐热性高等优点，国外已用于制造飞机构件、火箭和导弹的壳体、燃料箱等。 铝合金  铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四种，其代号分别用ZL1、ZL2、ZL3、ZL4加两位数字的顺序号表示；若为铸锭，则在ZL后加D；若为优质，则在代号