铝及铝合金演示课件.ppt

第1章铝及铝合金1.1概述1.2工业纯铝1.2.2铝中杂质主要杂质为Fe和Si，其次有Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等。Fe、Si含量及相对比例(铁硅比)对纯铝性能有很大影响。共晶温度时的极限溶解度，铁0.052％、硅1.65％，并随温度下降而急剧减小。铝中存在很少的铁或硅时就出现FeAl3或β(Si)，它们性质硬脆，使纯铝塑性变差，尤其针状的FeAl3影响更甚。Fe、Si共存时，出现FeAl3和β(Si)相、α(Fe3SiAll2)及β(Fe2Si2Al9)。WFe>WSi，富Fe化合物α(Fe3SiAl12)。WSi>WFe，富Sip(Fe2Si2)，骨骼状α(Fe3SiAll2)，枝条状α(Fe3SiAll2)，粗针状β(Fe2Si2Al9)。这些相又硬又脆，使铝的塑性急剧下降，后者尤为严重。硅含量控制要求更严格，Fe：Si≥2～3。铝中铁硅比不当时，会引起纯铝铸锭产生裂纹。W(Fe+Si)小于0.65％时，WFe>WSi以减少铸锭开裂倾向。W(Fe+Si)大于0.65％时，共晶数量增加，热裂纹易被共晶液体充填而愈合。所以铁硅比的影响减小。FeAl3、α、β相的电位比铝高，破坏了纯铝表面氧化膜的连续性，因而降低了纯铝的耐蚀性，同时也降低了纯铝的导电性。1.2工业纯铝高纯铝：≥99.999℅工业高纯铝：99.95℅～99.996℅工业纯铝：99.00℅～99.85℅中国(GB)1.2工业纯铝超高纯铝：5N5-6N的超高纯铝（每种杂质的最大含量0.4ppm）比原铝更好的导电性、延展性、反射性和抗腐蚀性，在电子工业及航空航天等领域有着广泛的用途。半导体制造业用溅射靶材：制造芯片时，等离子态铝沉积于硅片上形成一层薄而均匀、缺陷极少的铝膜，随后在膜上涂一层感光性树脂，经曝光腐蚀掉无用的部位(未感光的树脂)，而保留的极窄的铝条便是所需的导电体。集成电路配线：超高纯铝中的痕量杂质铀与钍是越少越好，因为它们是放射性元素，在不断释放α粒子，造成集成电路出现故障，使程序失误与混乱。超高纯铝5N2U+Th<5ppb（wt%）、超高纯铝5N5U+Th<1ppb（wt%）超导电缆稳定化材料：5N2及5N5靶材应用于平板显示器用溅射靶材。电气电子材料：5N2超纯铝用于制造光电子存储媒体，如CD、CD-ROM、CD-RW、数据盘或微型盘、DVD银盘等。在银盘中用5N超纯铝溅射膜作为光反射层。2.2.1铝合金的牌号、分类与应用2.2铝合金包覆铝防锈铝合金：2.2铝合金2A01≤100℃的结构铆钉2A02200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片2A06150~250℃的飞机结构及125~250℃的航空器结构铆钉2A10强度比2A01高，用于制造≤100℃的航空器结构铆钉2A11飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件2A14形状复杂的自由锻件与模锻件2A16250~300℃的航天航空器零件，室温及高温工作的焊接容器与气密座舱2A17225~250℃的航空器零件2A50形状复杂的中等强度零件2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等2A70飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等2A80航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件2A90航空发动机活塞2.2铝合金2.2铝合金6005挤压型材与管材，用于要求强度较高的结构件，如梯子、电视天线6009汽车车身板6010薄板，汽车车身6061用于一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构件，如卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材6063建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料6066锻件及焊接结构件的挤压材料6070重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等6201高强度导电棒材与线材6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件6262要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件6351车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道6463建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件6A02飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件合金类别旧标准2.2.2铝合金的强化过剩相强化：加入铝中的合金元素量超过其极限溶解度时，固溶加热后便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。铝合金中的过剩相多为硬而脆的金属间化合物，在合金中起阻碍位错滑移的作用，使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。Al-Si共晶铸造合金的主要强化手段是靠过剩相强化。随着硅含量增加，过剩相的数量增多，合金的强度、硬度相应提高。但硅含量不能超过共晶成分太多，以免出现多角形的板块状初晶