7.1铝、铝合金及其应用(课件）--2022-2023学年高二劳动版《金属材料及热处理（第三版）》

模块七 有色金属与硬质合金 模块七 有色金属与硬质合金 任务五　硬质合金及其应用 任务四　滑动轴承合金及其应用 任务三　钛、钛合金及其应用 任务二　铜、铜合金及其应用 任务一　铝、铝合金及其应用 01 铝、铝合金及其应用 纯铝是银白色的金属，具有如下特性。 1．密度小（ρ=2.7×103 kg/m3），是一种轻金属。 2．导电性和导热性良好，仅次于银、金、铜。 3．在空气中，铝的表面能形成致密的Al2O3 保护膜，阻止铝进一步氧化，具有较好的抗大气腐蚀能力。铝的纯度越高，耐蚀性越好。 4．具有良好的加工工艺性能。铝属于面心立方晶格金属，塑性较好，适于冷、热变形加工，并可通过冷变形强化来提高铝的强度。 任务一　铝、铝合金及其应用 一、纯铝 工业纯铝中铝的质量分数一般应不低于99%，用牌号1××× 表示。常用工业纯铝的牌号、化学成分及用途见表7-1。 任务一　铝、铝合金及其应用 纯铝的强度很低（Rm=80~100 MPa），但加入适量的硅、铜、镁、锌或锰等合金元素形成铝合金，再经过适当的处理后，强度可以明显提高（Rm=500~600 MPa）。根据其性能特点，铝合金可分为铸造铝合金、压铸铝合金和变形铝合金三类。 任务一　铝、铝合金及其应用 二、铝合金及其分类 1．铸造铝合金 这类铝合金具有良好的铸造性能，可用金属铸造工艺直接获得零件。铸造铝合金的种 类很多，常用的有铝—硅（Al-Si）系、铝—铜（Al-Cu）系、铝—镁（Al-Mg）系和铝—锌（Al-Zn）系等，其中以铝—硅系应用最为广泛。 铝硅合金具有良好的铸造性能，广泛用来制造形状复杂的零件。为了进一步提高铝硅合金的强度，还可加入铜、镁等元素，通过淬火、时效处理使合金进一步强化。 铸造铝合金的代号用“铸铝”两字汉语拼音首字母“ZL”及后面三位数字表示。第一位数字表示铝合金的类别，1 表示铝硅合金、2 表示铝铜合金、3 表示铝镁合金、4 表示铝锌合金，后两位数字表示合金的顺序号。 任务一　铝、铝合金及其应用 常用铸造铝合金的牌号、化学成分、力学性能及用途见表7-2。 任务一　铝、铝合金及其应用 2．压铸铝合金 压铸是压力铸造的简称，它是将铝锭（纯度为92% 左右）和合金材料，经熔炉熔化后 在高压作用下以较高的速度填充压铸模型腔，并使熔融金属在压力作用下凝固而获得铝合金铸件的方法。铸件的精度及表面质量比其他铸造方法高，可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件，强度、硬度较高，生产率高。压铸区别于其他铸造方法的主要特点是高压和高速。 任务一　铝、铝合金及其应用 常用压铸铝合金的牌号、化学成分、力学性能见表7-3。 任务一　铝、铝合金及其应用 3．变形铝合金 这类铝合金可通过压力加工制成型材，故要求合金应具有良好的塑性变形能力，其组织主要是固溶体，塑性变形能力很好，适用于锻造、轧制和挤压。 根据《变形铝及铝合金牌号表示方法》（GB/T 16474—2011），凡是化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织命名的铝合金相同的所有铝合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，未与国际四位数字体系牌号的变形铝合金接轨的，采用四位字符牌号（试验铝合金在四位字符牌号前加X）命名，并按要求注册化学成分。 任务一　铝、铝合金及其应用 四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z 字母除外）。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，见表7-4。 铝及铝合金的组别与牌号系列见表7-4。 任务一　铝、铝合金及其应用 常用变形铝合金的牌号、化学成分、性能及用途见表7-5。 任务一　铝、铝合金及其应用 纯铝的力学性能不高，不适宜制作承受较大载荷的结构零件。为了提高铝的力学性能， 在纯铝中加入某些合金元素制成合金，常加入的合金元素有铜、镁、铬、锌、硅、锰、镍、钴、钛及锶等。这些合金元素加入后通过以下几个方面对铝进行强化。 任务一　铝、铝合金及其应用 三、铝合金的强化 1．固溶强化及固溶热处理 固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变增大位错运动的阻力， 使金属的塑性变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。 合金元素加入纯铝中形成固溶体，不仅能获得高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能。在一般铝合金中固溶强化最常用的合金元素是铜、镁、锰、锌、硅、镍等。 固溶热处理是将合金加热至高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。 任务一　铝、铝合金及其应用 2．时效强化 铝合金热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性降低，这个过程称为时效。时效过程中使合金的强度、硬