铝及铝合金（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（北理工版）

2023-06-28

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内容正文：

《汽车机械基础》铝及铝合金金属材料分为钢铁和有色金属两大类。与钢铁材料相比，有色金属产量低，价格高，但有色金属具有某些比钢铁更为优良的物理性能和化学性能。如铝、镁、钛及其合金的密度小，比强度高；铜、锌、镍、钛及其合金耐腐蚀性强；某些有色金属具有特殊的电、磁、热膨胀等性能，可以满足汽车零件的特殊性能要求。下一页返回一、铝及铝合金铝及其合金的密度小，属于轻金属。采用铝合金制造汽车的缸体和车身，能有效减轻汽车重量，提高汽车的燃油经济性，所以，在现代汽车工业中，铝合金的使用量和使用率每年都在增加，汽车发动机的活塞、缸体、缸盖及铝车轮等都采用了铝合金材料。铝合金材料是汽车制造的重要材料之一。下一页返回上一页下一页返回上一页 1.工业纯铝纯铝是银白色的金属，铝的熔点为660℃，密度为２  ；具有良好的导电性、导热性和可塑性（ δ ＝３５％～４０％， Ψ＝８０％）；强度比较低，抗拉强度仅为８０～１００ＭＰａ；具有较好的加工工艺性能，适合进行各种冷热加工，特别是塑性加工，纯铝不能进行热处理，冷变形是提高其强度的唯一手段。下一页返回上一页铝在空气中表面会生成一层致密的氧化铝薄膜，可以阻止内部的金属继续跟空气进一步发生反应，因而具有优良的抗大气腐蚀性能。但是铝不能耐酸、碱和盐的腐蚀。工业纯铝的纯度一般为 98.8％～ 99.7％，杂质一般为Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｚｎ等。随杂质含量的增加，其力学性能逐步下降。纯铝一般不作结构材料使用。它主要的用途是生产电器工业上的电线、电缆，配制各种铝合金等。 2.铝合金在铝中加入适量的 Si、 Cu、 Zn、Mg、Mn等合金元素，可以获得强度较高、用途广泛的铝合金。根据铝合金的成分及性能特点，可以将其分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。下一页返回上一页 1)铸造铝合金铸造铝合金的塑性差，凝固温度低，充型时流动性好，具有优良的铸造工艺性能，可进行各种成形铸造，适用于制造形状较复杂的铸件。铸造铝合金按照合金元素成分的不同可以分成很多种，常用的有铝－硅系合金、铝－铜系合金、铝－镁系合金和铝－锌系合金等。下一页返回上一页铸造铝合金的牌号用“ 铸” 、 “ 铝” 二字汉语拼音的第一个字母“ Z” 、 “ L ” 再加三位数字表示。数字的第一位表示铝合金的类别（ 1为铝－硅系合金， 2为铝－铜系合金， 3为铝－镁系合金， 4为铝－锌系合金）；后两位表示合金的顺序号。顺序号不同，化学成分不同。例如，ZL102 表示铸造铝合金中的铝－硅系02号合金，如图12所示。优质合金在后面加字母“ A ” 。下一页返回上一页 2)变形铝合金变形铝合金具有塑性好，易于变形加工的特性，故称为变形铝合金。变形铝合金的牌号用“ 一位数字 +Ａ+两位数字” 表示，如图13所示。首位数字表示变形铝合金的类别， “ 2 ” 表示铝－铜－镁系合金，用“3” 表示铝－锰系合金，用“ 5” 表示铝－镁系合金，用“ 7 ” 表示铝－铜－镁－锌系合金。“ A” 表示原始纯铝，后两位数字表示顺序号。在工业上则常按照其性能特点，把变形铝合金分成防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等。下一页返回上一页 3.铝合金在汽车工业上的应用 1)铸造铝合金在汽车上的应用铝－硅系铸造合金常用来制造密度小、重量轻、强度要求不高、形状复杂的铸件，如汽车发动机机壳、缸体及工作温度在200℃以下、要求气密性好的承载零件。ZL108合金密度小，耐蚀性好，强度、硬度较高，线膨胀系数小，是常用的制造活塞的材料。铝－铜系铸造合金常用于制造高强度或在高温条件下工作、形状简单的零件，如汽车、摩托车发动机的活塞、汽缸头，飞机的附件等。下一页返回上一页铝－镁系铸造合金的密度小，强度和韧性高，耐蚀性好。但是铸造性能和耐热性相对较差，能进行时效强化处理，在一定场合可以替代不锈钢。铝－镁系铸造合金适用于制造耐腐蚀、抗冲击、外形简单、表面装饰性要求较高的零件。例如舰船配件、氨用泵体等，在汽车上主要用于制造缸盖、飞轮等零部件。铝－锌系铸造合金具有较高的强度和较好的铸造性能，价格比较便宜。但是其密度较大，耐蚀性较差，热裂倾向大。铝－锌系铸造合金在铸造前应进行变质处理。主要用于制造结构形状复杂的汽车、飞机的零件和医疗器械、仪表零件等。下一页返回上一页 2)变形铝合金在汽车上的应用防

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