7075_T651铝合金疲劳特性研究
第30卷 第4期
2010年8月
航 空 材 料 学 报
J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS
V o l 130,N o 14 A ugust 2010
7075-T651铝合金疲劳特性研究
韩 剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣
(江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013)
摘要:在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S -N 曲线,估算疲劳极限为223M P a 。用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。关键词:7075-T 651铝合金;S -N 曲线;疲劳断口DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010141018
中图分类号:TG146121 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)04-0092-05
收稿日期:2009-04-21;修订日期:2009-06-16基金项目:国家863高技术研究项目(2007AA 03Z548)作者介绍:韩剑(1984)),男,硕士研究生,从事高强铝合金组织与性能方面的研究,(E -m a il)han ji an_m oon @yahoo .com .cn
通讯作者:戴起勋,男,教授,博士生导师,(E -m ail)qxda i @u j s .edu .cn 。
7075合金是美国较早开发的一种铝合金,是航空航天领域广泛使用的一种轻型结构材料。近年来,因其强度高、重量轻的特性也在其他领域得到广
泛应用,例如攀岩设备及自行车零件都普遍使用7075铝合金
[1~4]
。在对7075合金所开展的研究工
作中,其疲劳性能因与实际应用联系较为密切,是一
个极有理论意义和应用价值的课题,目前虽然已有许多科研工作者对其进行了广泛的研究
[5~8]
,但对
其疲劳断裂机理研究却不多。为了进一步深化研究,充分挖掘7075铝合金的使用潜力,本研究对时效
7075-T651铝合金材料在不同应力幅下的疲劳断裂机理进行了研究。
1 试验材料和方法
试验材料为A lcan 生产的厚度为23mm 的7075-T651铝合金成品板材,合金成分如表1所示。合金抗拉强度达到580M Pa ,屈服强度为570M Pa ,断后伸长率为8%。
表1 试验合金成分(质量分数/%)
T able 1 T he component o f alu m i nu m a lloy (m ass fracti on /%)
Zn M g Cu M n T i C r N i Fe S i A l 5.68
2.40
1.63
0.14
0.22
0.18
0.044
0.18
0.06
Ba.l
疲劳试验在PLA30050疲劳试验机上进行,参照GB /T 4337)1984制成标准圆棒光滑试样。试验在室温下进行,应力水平设置在518MPa 到200MPa 之间测试轴向应力疲劳性能,疲劳试验的应力比R =-1,即轴向拉压对称加载,控制波形为正弦波,循环加
载频率为20H z 。试样在机器上循环加载直至断裂,记录加载周次。将疲劳断口完整切下,浸于酒精中在超声波清洗仪中清洗,而后在JS M-7001F 型扫描电子显微镜下进行断口形貌观察和分析,并用扫描电镜自
带的I nca Ener gy 350能谱仪作EDS 分析。
2 试验结果与分析
2.1 疲劳寿命曲线
将测得的试验数据拟合得到S-N 曲线(图1),数据点基本平均分布在曲线两侧,较为吻合。S-N 曲线没有水平部分,只是随着应力的降低,循环周次不断增大。通常,如果材料应力循环107
周次不断
第4期7075-T651铝合金疲劳特性研究裂,则可认为其承受无限次应力循环也不会断裂,并将107
周次作为测量疲劳极限的条件基数。根据文献[9]
的方法,如以107
次为基数,按由大到小的顺序
加载,试样在R i 时,不到107
次就发生断裂,而试样R i +1应力循环107
次仍未发生断裂,并且两个应力的差R i -R i +1小于R i +1的5%,则R i 和R i +1的平均值就是条件疲劳极限,即R -1=(R i +R i+1)/2。应用该方法进行条件疲劳极限的测定时,要求至少有两根试样达到试验循环基数(107
)而不破坏,以保证试验结果的可靠度。
从S-N 曲线变化的趋势看,当应力水平小于220M Pa 的情况下,疲劳寿命基本都能达到107
。当R 为228MPa 时,试样在接近107
周次发生断裂,而当R 为218MPa 时,循环周次达到1.06@107
也未发生断裂,R 为198MPa 时,循环周次也达到1.15@107
未断裂,符合基本条件,因此求得条件疲劳极限为223M Pa 。该方法虽然不如升降法能精确的测定出疲劳极限,
但能大致估算出疲劳极限的应力水平。
图1 7075-T 651铝合金的S-N 曲线F i g 11 T he S-N curve o f 7075-T 651a l u m i nu m a ll oy
2.2 疲劳断口形貌观察与分析
采用扫描电镜观察了两个不同应力幅下合金的疲劳断口形貌,在应力幅460M Pa(图2a)和228MPa (图2b)的局部断口照片中,从左至右分别为裂纹源和裂纹扩展区。裂纹源是疲劳破坏的起点,它位于接近表面的扩展区内部,裂纹源起源于试样次表面的缺陷,如孔洞、夹杂等。这些缺陷都起着尖缺口的作用,促使应力集中,促进疲劳裂纹的萌生。如果试样内部不存在缺陷,则裂纹源一般在表面处形成
[10]
。在本试验合金中存在两种裂纹萌生可能:一
种是合金生产过程中产生的缺陷导致裂纹萌生,如图2b 的加工缺陷;另一种是由第二相与基体界面脱粘而形成裂纹源。图2的裂纹源区都可以看到一些第二相,对其进行EDS 能谱分析可知有的是凝固过程中形成的富Fe 金属间化合物(图2c),另一些是
高硅氧化物(图2d)。当合金中的位错在应力作用下开动,位错运动至第二相处产生应力集中。这些第二相颗粒在交变应力作用下与基体沿界面分离(含硅相),或者本身由于属于脆性相而发生断裂(富铁相),这两种情况都可能导致裂纹的萌生。因此,减少降低高强铝合金在熔炼过程中杂质含量,将会极大的改善其疲劳性能。
疲劳断口上光滑、细洁的小区域是裂纹扩展区,反复的张开和闭合使断口两面相互挤压和摩擦,形成了断口上最细滑的区域。对比图2,低应力幅相对高应力幅疲劳断口上疲劳裂纹稳定扩展区所占面积较大,失稳扩展区和瞬断区较小,这也就意味着随着载荷的降低,疲劳寿命会越来越长。从图2b 中可见,以裂纹源为中心向四周辐射的放射台阶和条纹,它们的方向与裂纹扩展方向一致;而图2a 高应力幅下疲劳断口稳定扩展区面积很小,由于载荷大,裂纹失稳扩展区所占面积较大。
疲劳裂纹扩展区是疲劳断口上最重要的特征区域,460M Pa 下的裂纹扩展区形貌如图3所示,在图3a 当中,裂纹扩展区为较平缓的台阶,呈现出细涟波纹理,未发现明显的疲劳条带。这是由于热处理后的7075铝合金中存在着大量的纳米强化相,使裂纹形成后的扩展受到很大的阻力,裂纹在晶粒内部扩展困难,导致裂纹彼此相邻边界处发生较大的变形,从而以撕裂的方式连接,使部分晶粒片层断裂,呈现出小平面断裂的特征
[11]
。但与一般的小平面
断裂有着明显区别的是,疲劳断口上的撕裂棱之间
有着明显的过渡区域,存在一定的塑性变形,在其内部可以看到大量的犁沟与纳米尺度的第二相颗粒,如图3b 所示。图3e 的EDS 分析结果显示,这些第二相是7075铝合金的主要强化相M gZn 2相,在片层撕裂过程中第二相颗粒在高载荷作用下做刨削运动,因而在断口表面上留下了大量的犁沟。同时断面上局部出现了如图3c 中箭头所示的轮胎花样,它是高应力幅下疲劳断口所特有的特征形貌。根据
C .D.Beache m [12]
的说法,这是裂纹在扩展过程中匹配面上的棱角或硬的夹杂物、第二相颗粒等在循环载荷作用下向前跳跃式的运动,在裂纹张开和闭合时连续地被压入裂纹表面而形成的大体互相平行、间距相等的排压痕样。图3d 为接近瞬断区的裂纹失稳扩展区的照片,主要以大量的拉断台阶为主,有明显的脆性沿晶开裂,晶面之间不再出现之前的犁沟,而是在台阶之间分布着一些裸露的第二相颗粒。说明此时的过载已经很大,第二相颗粒来不及在循环载荷之下做刨削运动,而迅速开裂。
93
航空材料学报第30卷94
第4期7075-T651铝合金疲劳特性研究 7075-T651铝合金在228MPa 下的裂纹扩展区形貌如图4所示,可以看到其断口形貌与460MPa 下的断口形貌截然不同,有较为明显的脆性疲劳断
口的特征,是伴随着小平面断裂而形成的。图4a 中可以看到羽毛状的扩展花样。这是由于当疲劳裂纹由一个晶粒向另一个晶粒扩展时,在晶界处位错运动受阻,由位错塞积造成的拉应力引起开裂,萌生了新的裂纹,为了追求最少的能量消耗,裂纹就会扩展到附近不同的晶面上去,形成羽毛状特征
[13]
。同时
可以看到,裂纹扩展区内存在较多的坑洞,它们会使材料的疲劳性能下降。从图4b 中可看到大量的疲劳条带,它是裂纹扩展时留下的微观痕迹,疲劳条带的方向和裂纹扩展方向垂直,平均间距为0.08L m,每一条条带可以视作一次循环的扩展痕迹。同时疲劳条带间存在着大量弥散的强化相,疲劳条带的宽度比一些尺寸偏大的强化相颗粒还小。在形成疲劳条带的过程中,当疲劳裂纹扩展遇到析出相时,析出
相会对其产生阻碍,裂纹必须绕过析出相才能继续扩展,在此过程中一些颗粒被/拔出0基体而留下空洞。所以合金中细小而弥散的析出相对合金的疲劳
性能的影响是积极的[14]
。
在图4c 中可以看到,同一平面上的疲劳条带是连续而平行的,与垂直于裂纹扩展方向上的相邻小面上的条带保持连续,而与裂纹扩展前方的相邻小面上的条带则不连续,不平行。说明裂纹在一定范围内是在多个晶面上同时向前扩展后相交;在遇到前方晶界时,裂纹前沿受阻,其条带取向将发生改变,所形成的疲劳台阶也是一种重要的微观特征。图4d 为疲劳失稳扩展区的微观特征,裂纹扩展速率加快伴随着断口上出现大量的二次裂纹,它也是疲劳断口的一种重要微观形貌。二次裂纹往往与疲劳条带保持平行,既有沿晶断裂也有穿晶断裂,在本试验中,主要以沿晶断裂为主。二次裂纹在断口上呈断续分布,
其深度远大于条带在断口上的深度。
图4 应力幅为228M P a 下的高周疲劳疲劳裂纹扩展区形貌
F i g 14 SE M m orpho logy of fati gue crack propagation reg i ons unde r stress a m plit ude of 228M Pa
当疲劳裂纹扩展到临界尺寸后发生失稳扩展,就形成了断口上的瞬断区。瞬断区为小平面与韧窝
断裂的混合特征,断口表面存在大量撕裂棱,撕裂棱上密布着微小等轴韧窝。
3 结论
(1)本试验用7075-T651铝合金的疲劳寿命随应力幅的降低而升高,其S -N 曲线没有水平部分,只是随着应力的降低,循环周次不断增大。大致估算
其疲劳极限为223M Pa 。
(2)疲劳断口分析表明,7075-T651铝合金疲劳裂纹源萌生于合金内部的加工缺陷或粗大夹杂处,疲劳裂纹扩展都伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下的裂纹扩展区存在犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,同时还有疲劳台阶和二次裂纹。疲劳瞬断区则由撕裂棱与等轴韧窝构成。
(3)7075-T651铝合金中存在粗大的杂质相颗粒可能成为裂纹源,而弥散分布的微小析出相对合
95
航空材料学报第30卷
金的疲劳性能有着积极的影响。
参考文献:
[1]林高用,张辉,郭武超,等.7075铝合金热压缩变形流
变应力[J].中国有色金属学报,2001,11(3):412-
415.
[2]LUKASAK D A,HART R M.Strong a l u m i num a lloy s have
airfra m e w eigh t[J].A dvanced M ate rials&P rocesses,
1991,10:46-49.
[3]CASS ADA W,L I U J,TALEY J.A l u m i nu m a ll oy s f o r a ir-
cra ft struc t ure[J].A dvanced M ater i a ls Processes,2002
(12):27-29.
[4]LEE Sang-Y ong,LEE J ung-Hwan,LEE Y oung-Seon.
Character izati on o f A l7075a lloys afte r co ld w ork i ng and heati ng i n the se m-i soli d te m pera t ure range[J].Journa l s o f M a teria l P rocess i ng T echno l ogy2001,111:42-44.
[5]Z HAO T i an-wen,JI ANG Y an-yao.Fatigue of7075-T651
alu m inu m a ll oy[J].Interna ti ona l Journa l o f Fa ti gue,2008
(30):834-849.
[6]Z HAO T ian-w en,Z HANG J-i x,i JI ANG Y an-yao.A study
o f fati gue crack g row th of7075-T651a l u m i nu m a lloy[J].
Interna ti ona l Journa l o f F atigue,2008(30):1169–1180.[7]XU E Y,M CDOW ELL D L,HOR ST M E Y ER.M F.M icro-
structure-based m ultistage fati gue m ode li ng of a l um i nu m a-l l oy7075-T651[J].Eng ineer i ng F rac t ure M echan ics,
2007(74):2810-2823.
[8]STANZL-T SC H EGG S E,PLA SSER O,T SC HEGG E K.
Infl uence of m i crostructure and l o ad rati o on fati gue thres h-o l d behav i or i n7075a l um i nu m all oy[J].Internationa l Journa l o f F ati gue,1999(21):S255-S262.
[9]桂立丰.机械工程材料测试手册(力学篇)[M].辽宁:
辽宁科学技术出版社,2001.
[10]崔约贤,王长利.金属断口分析[M].哈尔滨:哈尔滨
工业大学出版社,1998.
[11]S URES H S.Fa ti gue ofM ater i a ls.2nd L ondon[M].UK:
Cambr i dg e U n i versity Press,1998:238-248.
[12]BEAC H E M C D.M i croscope fatigue fracture surface f ea-
tures i n2024-T3alu m i nu m and the i nfl uence of crack propaga ti on angle upon their for m a tion[J],T ran AS M,
1967,60:324-343.
[13]布鲁克斯.工程材料的失效分析[M].谢斐娟,孙家骥,
译.北京:机械工业出版社,2003.
[14]S R I VATSAN T S.A n i nvesti ga ti on o f the cy cli c fati gue
and fracture behav i or of a l u m i nu m a ll oy7055[J].M ater-i
a l s and D esi gn,2002,(23):141-151.
St udy on Fatigue Perfor m ance of7075-T651Alu m i nu m Alloys
HAN Jian,DA I Q-i xun,Z HAO Yu-tao,LI Gu-i r ong
(Schoo l o fM ater i a l s Sc ience and Eng i neer i ng,Jiangsu U n i ve rs i ty,Z henji ang212013,Ji angsu Ch i na)
Abstrac t:The fa ti gue life exper i m ents of7075-T651a l u m i num a ll oy w ere conducted unde r d ifferent stress a m plitude and S-N curves w as g ai ned fro m fitting the experi m ental data.A n esti m ati on o f deta iled fa ti gue li m it res u ltw as223M P a.The fractography o f high stress a mp litude and l ow stress a m plit ude usi ng scanni ng m icroscope d i sp l ayed t hat t he crack i n iti a ti on mostl y derived from t he i nter i or fla w o r inc l usion,and crack propagation gone w it h the quas-i cleavage crack.The crack propaga ti on reg ions unde r h i gh stress a m pli tude w as characterized by f urro w and t y re patterns wh ile l o ts o f fati gue fri nge together w it h the fatigue sidestep and secondary crack generated in the crack propagati on reg ions of lo w stress a m plit ude.The tearing edge and equ i ax ial d i m p l es ex i sted i n fati gue fa ilure reg ion o f both h i gh stress amp litude and l ow stress amp litude fracture surface.T he bu l ky i nc l usi on particles can be t he crack initiati on wh ile dispe r-si on of ti ny precipitated phase has a pos i tive i nfl uence on fati gue pe rf o r m ance of7075-T651a l u m i num all oy.
K ey word s:7075-T651a l u m i num all oy;S-N curve;fa ti gue fracture
96
铝合金焊接接头疲劳性能研究 张禧铭
铝合金焊接接头疲劳性能研究张禧铭 摘要：测定了6061铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能，介绍了铝合金焊接件焊 接接头的疲劳特征，分析了铝合金焊接件焊接接头中缺陷对其疲劳性能的影响。 结果表明铝合金焊接件焊接接口处气孔、夹杂物及未焊透三个焊接缺陷均会零件 的应力集中创造条件，对铝合金焊接件焊接接头疲劳性能有重大影响。气孔的大小、数量，未焊透的分布位置及形式明显地影响铝合金焊接件焊接接头的疲劳性 能 0.引言 铝合金由于其质量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性好，广泛应用于汽车、铁路、航空航天等领域。焊接是铝合金零件最常见的连接方式，在铝合金焊接零件 在重复外力作用下会发生疲劳断裂，而疲劳破坏过程又这些问题往往会给用户造 成不可估量的巨大损失[1]。通过研究发现，铝合金焊件焊接接头发生疲劳破坏是 铝合金焊接断裂的主要原因，因此对铝合金焊接件进行全面分析，找出原因并提 出解决方案，提高铝合金焊接件有着重大意义[2，3]。近些年过高校和科研院所 对铝合金焊接件焊接接口做了大量研究工作，并取得了重大成果。周进等人通过 对5A02 铝合金焊接接头的疲劳性能进行分析，得出了补焊可以降低铝合金焊接 件焊接接口的疲劳强度（下降将近20%），可作为一种可靠的补救措施[4]。王德 俊通过对铝合金焊接接头焊缝几何特征的研究，得出了十字接头焊接方式比对接 接头焊接方式应力集中更严重的结论[5]。本文以6061铝合金为研究对象，分析 焊接缺陷铝合金焊接件疲劳性能的研究。 1.试验材料及试验方法 本试验需要的材料为铝合金和焊丝，其中铝合金选用6061铝板，焊丝选用5356焊丝，铝板采用对接焊接。这两种材料的化学成分如表1所示。 试验材料化学成分/% 将铝板通过焊丝分别用MIG焊和TIG焊两种方法进行焊接，不仅仅能够保证 铝合金焊接件内部化学成分的完整性，而且也可以提高铝合金焊接件的焊接质量。 在进行全部焊接之后还需要采用合理的方法对焊接物进行验伤处理，找出其 中存在的问题，并对出现问题的原因进行全面分析。焊后进行X射线探伤检验， 找出存在的问题并找到原因及时解决，将样品进行铣削加工，去除焊缝余高。为 获得样品真实状态，将样品铣削加工后再进行X射线探伤检测。在MTS万能试验机上进行疲劳试验，用JSM-35C显微镜对断口形状进行合理观察。 2.试验结果及分析 2.1疲劳试验 试验结果如表2所示，对试验结果进行整理、对比，可以发现无论6061铝合金焊接件的焊缝有无缺陷，发生疲劳破坏的均为焊接口。但是整个焊接过程是否 存在缺陷对存在的疲劳现象和相应寿命还有很重要的作用。但焊缝有无缺陷对其 寿命有明显影响，即有焊缝缺陷的样品其寿命明显低于无焊缝缺陷的样品，并且 随着缺陷尺寸的增大，疲劳寿命下降越多。 6061铝合金焊接接头疲劳性能 2.2疲劳断口特征 按照焊接接头的断裂过程疲劳断口一般分为裂纹源、疲劳裂纹扩展和最后断
金属疲劳试验方法
铝合金疲劳实验 李慕姚 1351626 一﹑实验目的 1. 观察疲劳失效现象和断口特征。 2. 了解测定材料疲劳极限的方法。 二、实验设备 1. 疲劳试验机。 2. 游标卡尺。 三﹑实验原理及方法 在交变应力的应力循环中，最小应力和最大应力的比值 r=m ax m in σσ （2-16） 称为循环特征或应力比。在既定的r 下，若试样的最大应力为σ 1m ax ，经历N 1次循环后，发生疲劳失效，则N 1称为最大应力为σ1 m ax 时的疲劳寿命（简称寿 命）。实验表明，在同一循环特征下，最大应力越大，则寿命越短；随着最大应力的降低，寿命迅速增加。表示最大应力σmax 与寿命N 的关系曲线称为应力-寿命曲线或S-N 曲线。碳钢的S-N 曲线如图2－31所示。从图线看出，当应力降到某一极限值σr 时，S-N 曲线趋近于水平线。即应力不超过σr 时，寿命N 可无限增大。称为疲劳极限或持久极限。下标r 表示循环特征。 实验表明，黑色金属试样如经历107次循环仍未失效，则再增加循环次数一般也不会失效。故可把107次循环下仍未失效的最大应力作为持久极限σr 。而把N 0=107称为循环基数。有色金属的S-N 曲线在N>5×108时往往仍未趋于水平,通常规定一个循环基数N 0,例如取N 0=108,把它对应的最大应力作为“条件”持久极限。
图２-31 疲劳试验曲线图 工程问题中，有时根据零件寿命的要求，在规定的某一循环次数下，测出σmax ，并称之为疲劳强度。它有别于上面定义的疲劳极限。 用旋转弯曲疲劳实验来测定对称循环的疲劳极限σ-1.设备简单最常使用。各类旋转弯曲疲劳试验机大同小异，图2-32为这类试验机的原理示意图。试样1的两端装入左右两个心轴2后，旋紧左右两根螺杆3。使试样与两个心轴组成一个承受弯曲的“整体梁”上，它支承于两端的滚珠轴承4上。载荷P 通过加力架作用于“梁”上，其受力简图及弯矩图如图2-33所示。梁的中段（试样） 为纯弯曲，且弯矩为M=21 P ɑ。“梁”由高速电机6带动，在套筒7中高速旋转，于是试样横截面上任一点的弯曲正应力，皆为对称循环交变应力，若试样的最小直径为d min ，最小截面边缘上一点的最大和最小应力为 max σ＝I Md 2min ， min σ＝-I Md 2min (2-17) 式中I=64π d 4 m in 。试样每旋转一周，应力就完成一个循环。试样断裂后，套筒压迫停止开关使试验机自动停机。这时的循环次数可由计数器8中读出。 四﹑实验步骤 （1）测量试样最小直径d min ； （2）计算或查出K 值；
6铝合金性能及介绍
铝合金基本情况 6061铝合金属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性能，同时具有中等强度，在退火后仍能维持较好的强度。6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。6061铝合金的熔化温度在582~652℃，老牌号为LD30。 6061铝合金板带材厚度及力学性能（GB/T 3380-2006）
6061铝合金棒材尺寸及力学性能(GB/T 3191-2010) 2.典型用途 一、板带的应用广泛应用于装饰、包装、建筑、运输、电子、航空、航天、兵器等各行各业。 二、航空航天用铝材用于制作飞机蒙皮、机身框架、大梁、旋翼、螺旋桨、油箱、壁板和起落架支柱，以及火箭锻环、宇宙飞船壁板等。 三、交通运输用铝材用于汽车、地铁车辆、铁路客车、高速客车的车体结构件材料，车门窗、货架、汽车发动机零件、空调器、散热器、车身板、轮毂及舰艇用材。 四、包装用铝材全铝易拉罐制罐料主要以薄板与箔材的形式作为金属包装材料,制成罐、盖、瓶、桶、包装箔。广泛用于饮料、食品、化妆品、药品、香烟、工业产品等包装。 五、印刷用铝材主要用于制作PS版，铝基PS版是印刷业的一种新型材料，用于自动化制版和印刷。 六、建筑装饰用铝材铝合金因其良好的抗蚀性、足够的强度、优良的工艺性能和焊接性能，主要广泛用于建筑物构架、门窗、吊顶、装饰面等。如各种建筑门窗、幕墙用铝型材、铝幕墙板、压型板、花纹板、彩色涂层铝板等。
7075_T651铝合金疲劳特性研究
第30卷 第4期 2010年8月 航 空 材 料 学 报 J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LS V o l 130,N o 14 A ugust 2010 7075-T651铝合金疲劳特性研究 韩 剑, 戴起勋, 赵玉涛, 李桂荣 (江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江212013) 摘要:在不同的应力幅值下测试了7075-T651铝合金的疲劳寿命,拟合试验数据得到合金S -N 曲线,估算疲劳极限为223M P a 。用扫描电镜观察高低应力幅值下的疲劳试样断口,结果表明:合金的加工缺陷或粗大夹杂处往往为裂纹源,裂纹扩展伴随着小平面断裂的发生,高应力幅下疲劳裂纹扩展区出现犁沟和轮胎花样,而低应力幅下的疲劳裂纹扩展区中除有大量疲劳条带外,还出现了疲劳台阶和二次裂纹。合金的疲劳瞬断区则存在着撕裂棱与等轴韧窝。弥散分布的微小析出相对合金的疲劳性能有着积极的影响。关键词:7075-T 651铝合金;S -N 曲线;疲劳断口DO I :1013969/j 1i ssn 11005-505312010141018 中图分类号:TG146121 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2010)04-0092-05 收稿日期:2009-04-21;修订日期:2009-06-16基金项目:国家863高技术研究项目(2007AA 03Z548)作者介绍:韩剑(1984)),男,硕士研究生,从事高强铝合金组织与性能方面的研究,(E -m a il)han ji an_m oon @yahoo .com .cn 通讯作者:戴起勋,男,教授,博士生导师,(E -m ail)qxda i @u j s .edu .cn 。 7075合金是美国较早开发的一种铝合金,是航空航天领域广泛使用的一种轻型结构材料。近年来,因其强度高、重量轻的特性也在其他领域得到广 泛应用,例如攀岩设备及自行车零件都普遍使用7075铝合金 [1~4] 。在对7075合金所开展的研究工 作中,其疲劳性能因与实际应用联系较为密切,是一 个极有理论意义和应用价值的课题,目前虽然已有许多科研工作者对其进行了广泛的研究 [5~8] ,但对 其疲劳断裂机理研究却不多。为了进一步深化研究,充分挖掘7075铝合金的使用潜力,本研究对时效 7075-T651铝合金材料在不同应力幅下的疲劳断裂机理进行了研究。 1 试验材料和方法 试验材料为A lcan 生产的厚度为23mm 的7075-T651铝合金成品板材,合金成分如表1所示。合金抗拉强度达到580M Pa ,屈服强度为570M Pa ,断后伸长率为8%。 表1 试验合金成分(质量分数/%) T able 1 T he component o f alu m i nu m a lloy (m ass fracti on /%) Zn M g Cu M n T i C r N i Fe S i A l 5.68 2.40 1.63 0.14 0.22 0.18 0.044 0.18 0.06 Ba.l 疲劳试验在PLA30050疲劳试验机上进行,参照GB /T 4337)1984制成标准圆棒光滑试样。试验在室温下进行,应力水平设置在518MPa 到200MPa 之间测试轴向应力疲劳性能,疲劳试验的应力比R =-1,即轴向拉压对称加载,控制波形为正弦波,循环加 载频率为20H z 。试样在机器上循环加载直至断裂,记录加载周次。将疲劳断口完整切下,浸于酒精中在超声波清洗仪中清洗,而后在JS M-7001F 型扫描电子显微镜下进行断口形貌观察和分析,并用扫描电镜自 带的I nca Ener gy 350能谱仪作EDS 分析。 2 试验结果与分析 2.1 疲劳寿命曲线 将测得的试验数据拟合得到S-N 曲线(图1),数据点基本平均分布在曲线两侧,较为吻合。S-N 曲线没有水平部分,只是随着应力的降低,循环周次不断增大。通常,如果材料应力循环107 周次不断
【资料】几种常用铝合金的性能
【资料】几种常用铝合金的性能 2024 6061 6063 7075 变形铝合金状态表示法 https://www.360docs.net/doc/146935673.html,/bbs/thread-4642-1-1.html 2024 （LY12铝合金）通常供应状态为T351 2024(LY12)为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。 LY12合金铝的化学成份 n 2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性
较差。广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、 补充： 2024疲劳强度较好。 6061 （LD30铝合金）通常供应状态为 T6 6061合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建
6063 （LD31铝合金）就是建筑上常用的铝型材 7075
固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150度以下有高的强度，并且有特别好的低温强度，焊接性能差，有应力腐蚀开裂倾向，双级时效可提高抗scc性能。7075的主要合金元素为锌，强度很高，具有良好的机械性能及阳极反应。主要用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件，如飞机上、下翼面壁板、桁条等。固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，在150度以下有良好的强度，并且有特别好的低温强度，焊接性能差，有应力腐蚀开裂倾向。还广泛应用于模具加工、机械设备、工装
铝合金特性及用途
铝合金的特性与用途 类别牌号特性与用途 防锈铝LF21是应用最广的一种防锈铝，它的强度不高，不能热处理强化，在退火状态下有高的塑性，而蚀性好，焊接性好，切削加工性不良。用于制造要求高可塑性和良好焊接性、在液体 或气体介质中工作的低载荷零件如油箱、油管、液体容器等；线材可制作铆钉LF13耐蚀性高、焊接性能好。导热性、导电性比纯铝低得多。可用冷变形加工进行强化而不能热处理强化。适用于作焊接结构件 LF5 LF10为铝镁系防锈铝(LF10的含镁量稍高于LF5)强度与LF3相当，热处理不能强化，退火状态塑性高，半冷作硬化塑性中等，焊接性能尚好，LF5用于制作在液体中工作的焊接零件、管道和容器以及其它零件。LF10主要用来制造铆钉 LF6有较高强度和耐蚀性，退火和挤压状态下塑性尚好，用氩弧焊的焊缝气密性和塑性尚可。 切削加工性良好。用于焊接容器、受力零件、飞机蒙皮及骨架零件 LF5-1为不可热处理强化铝合金，有一定的强度，耐蚀性、切削性良好。阳极化处理后表面美观，可加工成光学机械部件、船舶部件及导线夹等 LF2 LF3强度比LF21较高，塑性与耐蚀性高，热处理不能强化，焊接性好(LF3的焊接性优于LF2)，在冷作硬化状态下的切削性较好，可拋光。用于制造在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压零件和容器等 硬铝LY1为铆接铝合金结构用的主要铆钉材料，在淬火和自然时效后的强度较低，但有很高的塑性和良好的工艺性能，焊接性与LY11相同，切削性能尚可，耐蚀性不高，广泛用作中 等强度和工作温度＜100℃的结构用铆钉材料 LY2为耐热硬铝，有较高的强度，热变形时塑性高，可热处理强化，在淬火及人工时效状态下使用，切削加工性良好，耐蚀性比LD7、LD8耐热锻铝较好，在挤压半成品中，有形 成粗晶环的倾向，用于制造在较高温度下工作的承力结构件 LT4 LY8 LY9均为铆钉用合金，LY4有较好的耐热性，可在125-250℃内使用，LY9的强度较高，但其共同缺点是铆钉必须在淬火后2-6小时内使用。LT8适用于制作中等强度的铆钉 LY10铆钉用合金，有较高的剪切强度，铆接过程不受热处理时间的限制，但耐腐性不好。工作温度不宜超过100℃ LY11是应用最早的一种标准硬铝，中等强度，可热处理强化，在淬火和自然时效状态下使用，点焊性能良好，气焊及氩弧焊时有裂纹倾向，热态下可塑性尚可，切削加工性在淬火时 效状态下尚好，耐蚀性不高。用于制作中等强度的零件和构件，冲压连接部件，局部镦 粗的零件(如螺钉、铆钉) LY12高强度硬铝，可热处理强化，在退火和刚淬火状态下塑性中等，点焊性能好，气焊和氩弧时有裂纹倾向，抗蚀性不高，切削加工性在淬火和冷作硬化后尚好，退火后低。用于 制造要求高负荷的零件以及在150℃以下工作的零件 LY16 LY17耐热硬铝，常温下强度不高而在高温下郄有较高的蠕变强度，热态下塑性较高，可热处理强化，焊接性能良好抗蚀性不高，切削加工性尚好。用于制造250-350℃下工作的零件，板材可用于制作常温或高温下工作的焊接件 超硬铝LC3超硬铝铆合金，可热处理强化，剪切强度较高，耐蚀性和切削加工性尚可，铆接时不受热处理时间的限制。用于制作受力结构的铆钉 LC4 LC9高强度铝合金，在退火和刚淬火状态下的可塑性中等，可热处理强化，通常在淬火、人工时效状态下使用，此时得到的强度比一般硬铝高得多，但塑性较低，有应力集中倾向，点焊性能良好，气焊不良，热处理后的切削加工性良好，退火状态稍差，LC9板材的静
铝合金技术参数
理论上是，要看成型方法i: 压铸的左右，挤压的，锻造的
1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，它的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件
2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力 2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 2A01 工作温度小于等于100℃的结构铆钉 2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉 2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于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 2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱 2A17 工作温度225~250℃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 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道
综述-铝合金疲劳及断口分析报告
文献综述 （2011级） 设计题目铝合金疲劳及断口分析 学生姓名胡伟 学号201111514 专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师 院系名称材料科学与工程学院 2015年4月12日
铝合金疲劳及断口分析 1 绪论 1.1 引言 7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。 现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。 1.2 7系铝合金的发展历史 在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。T。 D683 等合金。目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。20世纪50年代，德国
全面解读八大系列铝及铝合金特性
全面解读八大系列铝及铝合金特性 铝材的比重较轻，在成型时的回弹较小，强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，产品成形较复杂时，较不锈钢更易控制，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，且目前铝材的表面处理工艺阳极氧化、拉丝、喷砂等已经很成熟，铝材在手机上的使用也非常的多。 根据铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金，铝及铝合金的编号主要分为八个系列。 合金牌号表示方法 国际牌号(用四位阿拉伯数字,现常用表示方法): 1XXX 表示为99%以上的纯铝系列,如1050、1100 2XXX 表示是铝-铜合金系列,如2014 3XXX 表示是铝-锰合金系列,如3003 4XXX 表示是铝-硅合金系列,如4032 5XXX 表示是铝-镁合金系列,如5052 6XXX 表示是铝-镁-硅合金系列,如6061、6063 7XXX 表示是铝-锌合金系列如7001 8XXX 表示是上述以外的合金体系 一系 在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列，纯度可以达到99.00%以上。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。 一系的铝成形性、表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。其强度较低，纯度愈高其强度愈低。
手机上常用的到的有1050、1070、1080、1085、1100，做简单挤压成型（不做折弯），其中1050和1100可以做化学打沙、光面、雾面，法线效果,有较明显的材料纹路，着色效果好；1080和1085镜面铝常用来做亮字、雾面效果，无明显材料纹路。 一系的铝材都相对较软，主要用来做装饰件或内饰件。 二系 特点是硬度较高，但耐蚀性不佳，其中以铜原属含量最高，2000系列铝合金代表2024、2A16、2A02。2000系列铝板的含铜量在3-5%左右。 2000系列铝棒属于航空铝材，作为构造用材使用，目前在常规工业中不常应用。
铝合金特性
铝合金铸品轻巧，耐高温，是众多合金铸品中的姣姣者。它刚硬，有良好的伸缩性，抗腐蚀和散热能力，适合各种环境需求。 该文本详尽地介绍了铝合金的所有性质和功用。 表格中显示的是铝合金的性质，其他有关文章可在我们的English language web page(英文网页)，和相关的PDF(便携文件格式)中查询， 每一种铝合金产品都有其独到的特性，而我们不断创新的Material Selector(材质选择)将帮你选择最适合你需求的产品。 铝合金特性： ? 耐高温操作 ? 超强防腐蚀 ? 轻便 ? 高硬度及良好的伸缩性 ? 不易变形，耐高压 ? 精良的EMI过滤性 ? 传热性高 ? 导电性高 ? 高品质成品 ? 环保型，可循环使用
参照指数: 1=最高指数, 5=最低指数 A抗高温分裂.合金抵抗温度改变，热胀冷缩时产生的压力的能力 B冲模容量.液体金属流入模具及注入细小部件的能力 C机械加工与质量.切割，切割片特质，成品质量和工具寿命的综合评定 D电镀加工与质量.在正常操作下，模铸接受和保持电镀的能力 E刨光加工与质量.在正常刨光操作下，刨光难易程度，速度，成品质量的综合评定 F 防拈连冲模.液体金属注入模具后，不与模具表面拈连。以混合金属的1%为准 G防腐蚀. 标准盐酸测试下的抗腐蚀能力 H外观. 硫磺酸电解质表层的色泽，明暗度和谐统一 I 防氧化保护层.保护层和合金的基本抗腐蚀力的综合评定 J 高温环境下的伸缩性.在测试温度下延长加热时间，温度高达260°C(500°F)时伸缩性的评定 A380型铝合金 A380型铝合金是最普遍的专用铝合金，因为它集合了易铸模，便于机械加工，热传导好等特性。变移性，承压力，和抗高温分裂性都很强虽然A380型一直被认为便于机械加工，但由于较高的硅含量，使其稍显粗糙。它被广泛地运用于各种产品，包括电机设备的底盘，引擎支架，变速箱，家具，发电机和手工工具。
铝合金焊接接头疲劳性能研究
铝合金焊接接头疲劳性能研究 发表时间：2019-08-07T10:24:10.000Z 来源：《基层建设》2019年第11期作者：张禧铭徐浩翔[导读] 摘要：测定了6061铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能，介绍了铝合金焊接件焊接接头的疲劳特征，分析了铝合金焊接件焊接接头中缺陷对其疲劳性能的影响。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：测定了6061铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能，介绍了铝合金焊接件焊接接头的疲劳特征，分析了铝合金焊接件焊接接头中缺陷对其疲劳性能的影响。结果表明铝合金焊接件焊接接口处气孔、夹杂物及未焊透三个焊接缺陷均会零件的应力集中创造条件，对铝合金焊接件焊接接头疲劳性能有重大影响。气孔的大小、数量，未焊透的分布位置及形式明显地影响铝合金焊接件焊接接头的疲劳性能 0.引言 铝合金由于其质量轻、强度高、无磁性、耐腐蚀性好，广泛应用于汽车、铁路、航空航天等领域。焊接是铝合金零件最常见的连接方式，在铝合金焊接零件在重复外力作用下会发生疲劳断裂，而疲劳破坏过程又这些问题往往会给用户造成不可估量的巨大损失[1]。通过研究发现，铝合金焊件焊接接头发生疲劳破坏是铝合金焊接断裂的主要原因，因此对铝合金焊接件进行全面分析，找出原因并提出解决方案，提高铝合金焊接件有着重大意义[2，3]。近些年过高校和科研院所对铝合金焊接件焊接接口做了大量研究工作，并取得了重大成果。周进等人通过对5A02 铝合金焊接接头的疲劳性能进行分析，得出了补焊可以降低铝合金焊接件焊接接口的疲劳强度（下降将近20%），可作为一种可靠的补救措施[4]。王德俊通过对铝合金焊接接头焊缝几何特征的研究，得出了十字接头焊接方式比对接接头焊接方式应力集中更严重的结论[5]。本文以6061铝合金为研究对象，分析焊接缺陷铝合金焊接件疲劳性能的研究。 1.试验材料及试验方法 本试验需要的材料为铝合金和焊丝，其中铝合金选用6061铝板，焊丝选用5356焊丝，铝板采用对接焊接。这两种材料的化学成分如表1所示。 试验材料化学成分/% 将铝板通过焊丝分别用MIG焊和TIG焊两种方法进行焊接，不仅仅能够保证铝合金焊接件内部化学成分的完整性，而且也可以提高铝合金焊接件的焊接质量。 在进行全部焊接之后还需要采用合理的方法对焊接物进行验伤处理，找出其中存在的问题，并对出现问题的原因进行全面分析。焊后进行X射线探伤检验，找出存在的问题并找到原因及时解决，将样品进行铣削加工，去除焊缝余高。为获得样品真实状态，将样品铣削加工后再进行X射线探伤检测。在MTS万能试验机上进行疲劳试验，用JSM-35C显微镜对断口形状进行合理观察。 2.试验结果及分析 2.1疲劳试验 试验结果如表2所示，对试验结果进行整理、对比，可以发现无论6061铝合金焊接件的焊缝有无缺陷，发生疲劳破坏的均为焊接口。但是整个焊接过程是否存在缺陷对存在的疲劳现象和相应寿命还有很重要的作用。但焊缝有无缺陷对其寿命有明显影响，即有焊缝缺陷的样品其寿命明显低于无焊缝缺陷的样品，并且随着缺陷尺寸的增大，疲劳寿命下降越多。 6061铝合金焊接接头疲劳性能
几种常用铝合金的性能
几种常用铝合金的性能2024 6061 6063 7075 变形铝合金状态表示法 2024 （L Y12铝合金）通常供应状态为T351 2024(L Y12)为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显着，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。 L Y12合金铝的化学成份 硅Si 铁Fe 铜Cu 锰Mn 镁Mg 铬Cr 锌Zn 钛Ti 其它元素铝每个总计－－－ L Y12合金的机械及物理性能 抗拉强度MPa 470 %屈服强度MPa325 伸长率％10 疲劳强度105 硬度HB120 电导率20°C 30 20°C电阻率48 弹性模量68 密度2770 2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性较差。广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他各种结构件。 化学成分(Chemical Composition Limits wt%) Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Al 0. 10 / 余量 典型合金2024-T351机械和物理性能(Typical Mechanical & Physical Properties) 焊接性切削性耐蚀性电导率20℃(68℉)(%IACS) 密度(20℃)(g/cm3) 受限很好差30-40 抗拉强度(25°C MPa) 屈服强度(25°C MPa) 硬度 500kg力10mm球延伸率 (1/16in)厚度最大剪应力 MPa 472 325 120 10 285 补充：2024疲劳强度较好。
铝合金的牌号、状态和性能解析
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996“变形铝及铝合金牌号表示方法”，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
铝合金的牌号性能与应用
铝合金的牌号、状态和性能 1 铝及铝合金的分类 纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金)，也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。 纯铝—1×××系，如1000合金 非热处理型合金Al-Mn系合金—3×××系，如3003合金 Al-Si系合金—4×××系，如4043合金变形铝合金Al-Mg系合金—5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金—2×××系，如2024合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金—6×××系，如6063合金铝及Al-Zn-Mg系合金—7×××系，如7075合金铝合金Al-其它元素—8×××系，如8089合金 纯铝系 非热处理型合金Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金
2 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si 合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3.3 中国变形铝合金状态代号及表示方法 根据GB/T16475–1996标准规定，基础状态代号用一个英文大写字母表示。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位、两位或多位阿拉伯数字表示。 3.3.1基础状态代号 3.3.2 细分状态代号 HXX状态 H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序 H1 ——单纯加工硬化状态 适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态。
纯铝和铝合金的特性
铝目前是电子散热器使用最广泛的材料。铝的特性非常适合于制造散热器。导热性能好，价格便宜。 下面介绍一下散热行业所使用的纯铝和铝合金的特性， 一、纯铝：密度：铝是一种很轻的金属，密度为2.71克/厘米3，约为纯铜的1/3。 导电导热性：铝的导热及导电性能好，当铝的截面和长度与铜相同时，铝的导电能力约为铜的61%，如果铝与铜的重量相同尔截面不同(长度相等)，则铝的导电能力为铜的200%。 化学特性：抗大气腐朽性能好，因为其表面易形成致密的氧化铝膜，能阻止内部金属的进一步氧化，铝与浓硝酸、有机酸及食品基本不起反应。铝呈面心立方结构，工业用纯铝塑性极高(ψ=80%),很容易承受各种成型工艺，但其强度过低，σb约为69Mpa,故纯铝只能通过冷变形强化或合金化来提高其强度后，才可以作为结构材料; 铝是非磁性，无火花材料，且反射性能好，既能反射可见光，也能反射紫外线;铝中的杂质为硅和铁，当杂质含量越高时，其导电性，抗腐蚀性及塑性越低; 二、铝合金：如果在铝中加入适量的某些合金元素，再经过冷加工或者热处理，可以大幅度的改善某些特性，铝中最常用的合金元素为铜、镁、硅、锰、锌，这些元素有时单独加入，有时配合加入，除了上述元素外，有时还加入微量的钛、硼、铬等。根据铝合金的成分及生产工艺特点，可以分为铸造铝合金及形变铝合金两类。形变铝合金：这类铝合金通常通过热态或冷态的压力加工，即经过轧制，挤压等工序，制成板
材、管材、棒材以及各种型材使用，这类合金要求具有相当高的塑性，故合金含量较少。铸造铝合金则是将液态金属直接浇注在砂型中，制成各种形状复杂的零件，对这类合金要求具有良好的铸造性，即良好的流动性，合金含量少时，适宜做形变铝合金，合金含量多时，做铸造铝合金。铝合金的弹性模量小，仅相当于钢材的1/3，即在相同的截面下，加以相同的载荷，铝合金的弹性变形是钢的3倍，承受力不强，但抗震性能好。铝合金的硬度范围(包括退火和时效硬化状态)为20~120HB。 最硬的铝合金比钢材还软。铝合金的抗拉强度极限为90Mpa(纯铝)到600Mpa(超硬铝)， 与钢材相比差距较大。铝合金的熔点较低(一般在600℃左右，钢在1450℃左右)。铝合金在常温及高温下均具有优良的塑性，可以采用挤压法制成截面形状极为复杂、而且壁薄、尺寸精度高的结构零件。铝合金除有适宜的机械性能之外，还具有优良的耐腐蚀，导热导电及拋旋光性能。 （信义通铝业提供）
铝合金型号的特性
1×××系铝及铝合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 1XXX系列为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好 的焊接性和导电性.1XXX系列铝合金广泛应用于对强度要求不高的产品,如化工仪器、薄 板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。 1XXX纯铝应用较为广泛的牌号：1050、1060、1070、1100等。 2×××系列铝铜合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 2XXX系列为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国 家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。 该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2XXX系列合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形 性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护；焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广 泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮。 2XXX系铝铜合金用途 由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用在航空器结构上，尤其是机翼与机身结构 下的受到张力的地方。 2XXX系列硬铝应用较为广泛的牌号：2024(2A12)、L Y12、L Y11、2A11、2A14（LD10）、2017、2A17等。 6×××系铝硅合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 6XXX系列属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性和，同时 具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性. 6XXX系列铝合金的主要合金元素是镁与硅AlMgSi1Cu，并形成Mg2Si相。若含有一定量的 锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不 使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。 6061-T651是6XXX系列合金中主要合金,是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度虽不能与2XXX系或7XXX系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优 良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及 易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 6XXX铝硅合金应用较为广泛的牌号：6082、6063（LD31）、6061（LD30）、6A02等。
常见铝合金特性及其主要用途[指南]
常见铝合金特性及其主要用途[指南] 常见铝合金特性及其主要用途 一、1000系列,,纯铝系 1、 1060 作为导电材料IACS保证61%，需要强度时使用6061电线 2、 1085 1080 1070 1050 1N30 1085 1080 1070 1050? 成形性、 表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。因为是纯铝、其强度较低，纯度愈高其强度愈低。日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材 3、 1100 1200 1100 1200 AL纯度99.0%以上之一般用途铝材，阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件 1N00, 强度比1100略高，成形性良好，其化特性与1100相同。 二、日用品 2000系列,, AL x Cu系 1、 2011快削合金，切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。要求耐蚀性时，使用6062系合金音量轴、光学组件、螺丝头 2、 2018 2218 2018 2218锻造用合金。锻造性良好且高温强度较高，因此使用於需要耐热性之锻造品。耐蚀性不佳。汽缸头、活塞、 VTR汽缸 3、 2618锻造用合金。高温强度优越但耐蚀性不佳。活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组件 4、2219 强度高，低温及高温特性良好，溶接性也优越，但耐蚀性不佳。低温用容器、航太机器 5、2025 锻造用合金。锻造性良好且强度高，但耐蚀性不佳。螺旋桨、磁气桶 2N01, 锻造用合金。具耐热性，强度也高，但耐蚀性不佳。航空器引擎、油压组件
三、 3000系列,,AL x Mn系 1、3003 3203 3003 3203强度比1100约高10%，成形性、溶接性、耐蚀性均良好。一般器物、散热片、化?板、影印机滚筒、船舶用材 2、 3004 3104 3004 3104强度比3003高，成形性优越，耐蚀性也良好。铝罐、灯炮盖头、屋顶板、彩色铝板 3、3005强度比3003高约20%，耐蚀也比较好。建材、彩色铝板 4、3105 强度比3003略高，其他之特性与3003类似。建材、彩色铝板、瓶盖 四、4000系列,,AL x Si系 1、4032 耐热性、耐摩俄性良好，热膨胀?数小。活塞、汽缸头 2、4043 汤流良好，凝固收缩少，用硫酸阳极氧化处理呈灰色之自然发色。溶接线、建筑嵌板 五、5000系列,,AL x Mg系 1、 5005, 5005 5050强度与3003相同，加工性、溶接性、耐蚀性良好，阳极氧化后之修饰加工良好，与6063形材?色相称。建筑用内外装、车辆之内装、船舶之内装 2、5052 ?中程度强度之最具代表性合金，耐蚀性、溶接性及成形性良好，特别是疲劳强度高，耐海水性佳。一般怆金、船舶、车辆、建筑、瓶盖、蜂巢板 3、5652 限制5052之不纯物元素，并抑制过氧化氢分离之合金，其他特性与5052同过氧化氢容器 4、5154 强度比5052约高20%，其他特性与5052相同与5052同样、压力容器 5、5254 限制5154之不纯物元素，并抑制过氧化氢分解之合金，其他特性与5154相同。过氧化氢容器