铝及铝合金基本性质介绍.ppt

第1章铝及其铝合金地壳中含量近8.2%，列全部化学元素含量的第三位(仅次于氧和硅)，列全部金属元素含量的第一位（Fe:5.1%；Mg:2.1%；Ti:0.6%）。年度年度应用隔绝空气蒸发主要公司:（2007年）
世界原铝产地：
北美、西欧（德、法）、中、俄、澳大利亚、巴西。
俄罗斯铝业联合公司【第一大铝公司】420万吨（12%）
力拓公司（加铝）：【第二大铝公司】约400万吨
美国铝业公司【Alcoa，第三大铝公司】约380万吨
中国铝业公司：【第四大铝公司】288万吨
雷诺兹金属公司[美]
凯撒铝及化学公司[美]
波施涅铝工业公司[法]
德国联合工业公司
日本轻金属公司
澳大利亚科马尔科铝业公司
APA公司【加拿大铝业公司、瑞士铝集团、法国佩希公司】氧化铝制取原理将粉碎的铝土矿放入240℃的强NaOH溶液中提取出Al2O3拜耳工艺流程图若直接采用拜耳法时，NaOH与硅反应生成Na2SiO3，Na2SiO3与NaAlO2反应生成不溶于水的硅铝酸钠，将降低Al2O3的收得率。制取原理：直流电通过由氧化铝、冰晶石组成的电解质溶剂，在950～970℃下使电解质溶液中的氧化铝分解为铝和氧。阳极析出CO2，阴极还原出Al。阴极
阴离子在阴极表面失去电荷形成NaF。1.3铝的物理冶金1.3.1合金元素与铝的作用⑵二元铝合金相图⑶合金元素在铝合金中的固溶强化效果简单二元系铝合金，如Al—Mg、Al—Si和Al—Mn等，加入的合金元素也有明显的溶解度变化，但热处理强化效果不大，只能以退火或冷加工状态使用（即非热处理强化型铝合金）。

由Zn、Mg、Cu、Si、Li等构成的多元系铝合金，如Al—Zn—Mg—Cu系，加入的合金元素既可溶解于铝中形成固溶体，又可与铝形成二元或三元化合物，并且这些元素在Al中的溶解度随温度降低而剧烈减小，具有显著的热处理强化效果，故含有这些元素的铝合金可通过热处理强化，为热处理强化型铝合金。

Cr、Ti、Zr等在铝中的溶解度很小，但明显改善合金强度和抗蚀性、抑制再结晶和细化晶粒。但铝合金的细晶强化效果不显著。
Reh=Reh0+kd－0.5式中k=68MPa·μm－0.5固溶时效处理的一般步骤Al－4%Cu铸态组织及淬火态组织时效分解【析出，脱溶（或沉淀）】：过饱和固溶体中析出一个成分、结构与基体均不同的新相，或由溶质原子富集形成亚稳过渡相的过程。属于固态相变。①GP区：溶质原子在基体{100}面上偏聚构成的
圆盘形片
A.Guinier和G.D.Prestor于1938年研究AlCu合金自然时效时发现
圆盘形片尺寸：Φ5～10nm×0.4～0.6nm，数量1014～1016/cm3
晶体结构：与基体α相结构相同（fcc）
界面：与α相完全共格。GP区尺寸分布随时效时间的变化θ″相：圆碟片状，Φ30nm×2nm；正方点阵，a＝b＝0.404nm，c＝0.768nm。为均匀形核、分布均匀，与基体完全共格，位向关系为{100}θ″//{100}基体；θ″相周围比GP区存在更大的共格应变，故其强化效果大于GP区。
θ′相：圆碟片状，Φ100nm×几十nm；正方点阵，a＝b＝0.404nm，c＝0.58nm。与基体部分共格，位向关系为{100}θ′//{100}基体；成分为Cu2Al3.6，接近于平衡相θ（CuAl2）。③平衡相：
θ：正方点阵：a＝b＝0.905nm，c＝0.486nm，一般与基体不共格，但存在一定的晶体学位向关系，其界面能高，形核功也高。为减小形核功，常在晶界处形核，所以平衡相形核是不均匀的。
平衡相仅在较高的时效温度出现，平衡相尺寸粗大，降低了强化效果。Sn颗粒降低了界面能，促进了过渡相的析出θ’(Al2Cu)Al－4％Cu①工艺过程相同：加热、保温和快冷。
②共析钢退火态组织为珠光体；加热时，珠光体转变为单相奥氏体，晶体结构已变；淬火快冷，奥氏体转变为马氏体，晶体结构又变；马氏体强度因固溶强化而大幅度提高，但脆性大。
③铝合金退火态组织为固溶体及分布其上的第二相；加热时，第二相溶入基体而引起成分变化，但基体的晶体结构未变；冷却过程中，高温过饱和固溶体因快冷而冻结到室温，但晶体结构不变；第二相溶入基体形成单一过饱和固溶体组织，其塑性优于原二相组织，强度因固溶强化而提高。固溶强化、沉淀强化、过剩相强化、细晶强化、冷变形强化过剩相强化：
合金元素加入量超过其极限溶解度后，固溶加热时剩有部分不能溶入固溶体的第二相即为过剩相。
过剩相多为硬而脆的金属间化合物，可阻碍位错运动，从而提高强度、硬度，但降低塑性、韧性。
Al-Si铸造合金的主要强化手段是过剩相强化。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，以免出现急剧降低强度和塑性的多角形初晶硅。②时效强化机理时效强