典型铝合金相图
A356铝合金显微组织及断口分析
本科毕业论文 第 Ⅰ 页 共 Ⅱ 页
目 录
1 绪论.............................................................. 1
1.1断口分析的意义............................................... 1
1.2 对显微组织及断口缺陷的理论分析 .............................. 1
1.3研究方法和实验设计........................................... 3
1.4预期结果和意义............................................... 3
2 实验过程.......................................................... 4
2.1 生产工艺 .................................................... 4
2．1.1 加料.................................................. 4
2.1.2 精炼................................................... 4
2.1．3 保温、扒渣和放料...................................... 5
2.1. 4 单线除气和单线过滤.................................... 5
2.1. 5连铸 .................................................. 6
2.2 实验过程 .................................................... 6
讲一讲稳坐飞机结构材料头把交椅的铝合金
讲一讲稳坐飞机结构材料头把交椅的铝合金
【材料+】说：
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，通常添加铜、锌、锰、硅、镁等元素，密度小、比强度高、耐蚀性和成型性好、成本低。在航空方面，铝合金可谓是重中之重！大量采用铝厚板加工而成的复杂的整体结构件代替以前用很多零件装配而成的部件，不但能减轻结构重量，提高载重量和航程，而且高强铝合金还能保证飞机性能的稳定，高强铝合金主要用于飞机机身部件、发动机舱、座椅、操纵系统等，在大多数情况下可替代铝模锻件。近年来，由于复合材料和钛合金的用量增加，最新设计的飞机中铝合金的用量相对减少，但高纯、高强、高韧、耐蚀的高性能铝合金用量却在增加。
翱翔天空的飞机
耐热铝合金与普通结构合金和高强铝合金相比合金化程度更高，多用于制备温度达200～400℃的靠近电动机的机舱、空气交换系统的零件。耐蚀铝合金具有足够高的性能指标，其强度、塑性、冲击韧性、疲劳性能和可焊性都很好，主要具有耐蚀性，这样就可用于水上飞机。它属于铝-镁系合金和铝-镁-锌系合金。 铝-镁-锌三元相图
铝合金在航空上的发展历程
作为飞机机体结构的主要材料，铝合金的发展与航空事业的发展密不可分。下面就让小编带大家来看看航空铝合金的5个阶段吧。按照铝合金的成分-工艺-组织-性能特征，可将铝合金在航空上的发展历程大体划分为5个阶段。
铝合金发展的5个阶段
第一代高静强度铝合金：1906年，Wilm发现Al-Cu合金的沉淀硬化现象。揭开了高强铝合金发展的序幕。1923年，Sander和Meissner又发现Al-Zn-Mg合金在经过了淬火-人工时效热处理后产生的主要强化相MgZn2(η′相)比Al-Cu-Mg系合金中的θ′和S′相尺寸更小、分布更弥散，沉淀硬化效应更显著。此后研发的2024-T3，7075-T6和7178-T6铝合金满足了飞机最初阶段提高强度安全系数、减轻结构重量和提高航程为目标替代木材的静强度设计需求，成为了第一代高强铝合金的代表。
铝合金中相的鉴定方法
相溶入元素外观形貌侵蚀前颜色偏光下反应识别方法显微硬度HV/MPaSi初晶呈多角形蓝灰没有高硬度，明显浮雕，不受常用腐蚀剂腐蚀12936MnAl6Fe形成(Fe，Mn)Al6和(Fe,Cu)(Al,Cu)6 或(Fe,Cu)Al6同晶型初晶和初共晶呈现的或中空的平行四边形，细共晶呈现汉字形亮金属灰强烈，亮到暗灰NaOH水溶液腐蚀后，由亮蓝到褐色3724~5292FeAl3Cr形成(Fe，Cr)Al3,Mn形成的(Fe，Mn)Al3可能溶入Cu初晶呈块状，共晶呈针状灰色，比N,MnAl6、T(AlFeNi)暗，但比Al5FeSi稍亮，比Si亮弱20%H2SO4水溶液70℃腐蚀30s被溶掉9408CrAl7Fe形成(Fe，Cr)Al7, Mn形成(Cr，Mn)Al7,初晶呈被拉长的多角形金属亮灰弱不被全部常用腐蚀剂腐蚀，混合酸腐蚀显黑色轮廓3077~4998TiAl3Si形成Ti(Al，Si)3,Zr形成Al3(Zr,Ti),Mn溶入TiAl3中初晶呈棒状亮金属灰弱不被全部腐蚀剂腐蚀，不显轮廓5831V Al3初晶呈多角形状块亮灰无腐蚀特征和TiAl3同，形状呈块状，不同于TiAl3的棒状Zr Al3Ti形成(Ti, Zr) Al3初晶相互交叉或带枝杈的针状灰亮腐蚀特征同Cr Al7，但形状与CrAl7迥然不同θCuAl2共晶呈不规则圆滑外形的骨骼状淡粉红色强烈，橙到绿蓝25%HNO3水溶液70℃腐蚀40s呈红棕5488色SAl6CuMg或Al5Cu2Mg外形轮廓像CuAl2，但骨骼内部致密，呈细网状不显轮廓，但抛光时易染上棕色或黑色强烈，微黄到淡绿20%H2SO4水溶液70℃腐蚀30s呈暗棕色4400TAl6CuMg4Al5CuMg4和Al2Mg3Zn3同晶型,可连续互溶外形接近S相，但网络稍粗很亮或微黄无混合酸腐蚀后，S相呈棕色，T相呈黑色4175βMg5Al8或Mg2Al3粗骨骼状白或黄无混合酸腐蚀后，显出清晰轮廓，微受腐蚀，但不变色3332α(AlFeSi)Al12Fe3Si或Al15Fe3Si2Fe、Cr、Mn、Cu可相互代替汉字状或不规则形状亮金属灰，比FeAl3、β(Al15Fe3Si)均亮无H3PO4腐蚀，含Cu时呈暗中色，无Cu时，相表面粗糙，显出轮廓TAl2Mg3Zn3同T(Al6CuMg4)4185ηMgZn2骨骼状或片状白色透明似水弱亮到暗灰不受碱腐蚀，混合酸腐蚀后，从灰到黑2166Sn细骨骼状亮白色，有黑色轮廓不受碱腐蚀，能被所有酸性腐蚀剂溶掉Mg2Si共晶呈汉字状亮蓝，抛光时易产生杂色无未腐蚀呈亮蓝色，极易识别4410α(AlCrSi)Al13Cr4Si4同α(Al12Fe3Si)NiAl3片状亮灰颜色强烈变化碱腐蚀呈但棕色，混合酸腐蚀呈黑褐色7546TFeNiAl9粗大片状亮灰，FeAl3,NiAl3亮有色彩的光辉碱腐蚀呈暗黑色6860NAl7Cu2Fe由共晶反应生成片状，还可由(Fe，Mn)亮金属灰，比FeAl3，CuAl2暗中等，从亮灰到暗灰用H3PO4或混合酸腐蚀显出轮廓，但不变色，2SiAl12或其他高Fe相包晶反应生成所以能与和它同时存在的其他高Fe相区别开5958β(AlFeSi)Al9Fe2SiAl5FeSi共晶为片状亮灰，比FeAl3和α(AlFeSi)暗，比Si亮中等，亮到暗灰20%HSO4水溶液70℃腐蚀30s,呈黑色或被溶掉5664TAl18Cr2Mg3由CrAl7及包晶反应生成，呈针状亮金属灰色，比CrAl7亮无在硝酸和硫酸溶液中腐蚀强烈，不受其他试剂腐蚀YAl6Cu8Ni骨骼状浅灰色无25%硝酸水溶液70℃腐蚀40s该相逐渐消失9800WAl5Cu2Mg8Si6Al4CuMg5Si4AlxCu4Mg5Si4真实四元相，共晶呈骨骼状或冰块状密集结晶很亮的金属灰色，比CuAl2暗强烈，橙到蓝变化经0.5%HF腐蚀呈棕色，常与之共存的CuAl2则不受腐蚀4851QAl8FeMg3Si6真实的四元相，共晶体呈不规则形状，有时呈对角的六角形很亮的金属灰色，无明显浮雕强烈，黄到亮蓝变化不受HF腐蚀，而β(Al5FeSi)被HF酸腐蚀发暗，故可与常和它存在的β(Al5FeSi)相区别MnAl初晶为大块状亮灰色，比MnAl6稍暗微弱与MnAl6共存时，经碱腐蚀后颜色比MnAl6粗7340
硅等元素在铝合金中的作用
硅、镁、锰、铜、锌、镍、钛等元素在铝合金中的作用
硅，镁，锰，铜，锌，镍，钛等元素在铝合金（包括：铸铝与变形铝）中的作用？
纯铝的强度低，不宜用来制作承受载荷的结构零件。向铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可制成强度较高的铝合金，若在经冷变形强化或热处理，可进一步提高强度。
根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和特殊铝等五种.
铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。
2A80，原先叫LD-8，化学成分如下：
Si:0.5-1.2 Fe:1.0-1.6 Cu:1.9-2.5 Mn:0.2
Mg:1.4-1.8 Ni:0.9-1.5 Zn:0.3 Ti:0.15 其他单个0.05合计0.15 Al:余量
铝合金各元素的含量要看合金的性质的，如上面例子
牌号 化学成分（质量分数） /%
AL 不小于 杂质 不大于
Fe Si Cu Ga Mg Zn 其他每种 总和
AL99.90 99.90 0.07 0.05 0.005 0.020 0.01 0.025 0.016 0.10
AL99.85 99.85 0.12 0.08 0.005 0.030 0.02 0.030 0.015 0.15
AL99.7A 99.70 0.20 0.10 0.01 0.03 0.02 0.03 0.03 0.30
AL99.70 99.70 0.20 0.12 0.01 0.03 0.03 0.03 0.03 0.30
实验-1.3 铝合金金相组织的检验
材料工程基础综合实验 实验 1.3 铝合金金相组织的检验
指导书修改时间：2002/7/23；2002/12/6；2007-5-16；2011-6-2 1
1.3 铝合金金相组织的检验
本次实验每位同学需要制备、显示一个样品，此样品是同学自己在之前的实践教学环节过程中镶嵌的。请根据之前的记录，确认自己制备样品的工艺。样品涉及4种工艺，参看下表：
工艺 编号 说明
铸造状态 1 每位同学样品制备合格后，除了观察自己的样品，还需要观察其他同学制备的其他3种工艺的样品。 固溶处理 2
固溶处理+轧制 3
固溶处理+轧制+时效 4
样品制备、组织显示提示：
每一位同学寻找、领取属于自己的样品后，根据《光学技术实验平台》中对于金相样品制备的学习，按照金相样品制备的一般要求进行。磨光过程经历200、400、600、800等四种规格的水砂纸，然后抛光；随后，显微组织蚀刻。这一过程，实际上大家已经有过经验。下面的小字体提示，仅作为帮助：
技巧小贴示：
为了消除切割造成的影响，在第一道粗砂纸上暴露出完整样品截面后，继续减薄0.5mm。由于铝合金比较软，在样品制备过程中相应地请注意样品与砂纸之间接触时的黏着感，掌握控制样品平衡的技巧。最初向下用力不要过大，有经验后再逐步加大接触的力度。800号砂纸磨光时，在基本完成前，可以水流加大、用力减轻，近似于漂浮在砂纸上，这样，可以减少砂粒嵌入的机会，减轻样品表面内部损伤层的厚度。同时，样品上应当保持一个方向的划痕。
在整个制备过程中，样品的『倒角』一定要始终保持，特别是抛光阶段。
为了保证样品在磨光过程中尽量不出现歪斜，请按照下面示意的实线磨削方向进行磨光操作，避免沿虚线示意的方向进行。
铸锭、固溶处理样品的磨光方向 轧制、轧制时效样品的磨光方向
铝铜绿硅相图pb-snbi-cd
铝合金的时效举例 Al-Cu合金
Al-Cu合金相图(共晶温度是548℃)
含4%Cu的Al-Cu合金，加热到550并保温一段时间后, 在水中快冷时,
θ相(CuAl2)来不及析出, 合金获得过饱和的 α 固溶体组织, 其强度为
σb＝250MPa
若在室温下放置, 随着时间的延续, 强度将逐渐提高, 经4～5天后,
σb可达400MPa。
含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线
(4)时效规律 (1) 时效温度越高, 强度峰值越低, 强化效果越小;
(2) 时效温度越高, 时效速度越快, 强度峰值出现所需时间越短;
(3) 低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性, 抑制时效的进行。
577是共晶温度
Al-Si合金相图
重庆大学精品课程－工程材料
图4-3 Pb-Sn相图
Pb-Sb合金相图01020304050607080901000100200300400500600700
PbSbWSb(%)T251.2327.5A11.2E630.743.5LL+L++
01020304050607080901000100200300400500
PbSnWSn(%)T183327.5231.9BA1997.5MNGF61.9EL+L+（+）+Ⅱ+（+）+ⅡL+（+）+Ⅱ+Ⅱ标明组织组成物的Pb-Sn合金相图
6061铝合金
1.1 引言
6061铝合金是一种典型的可变形热处理铝合金, 具有良好的综合性能, 其
成形方式主要为锻造成形, 其锻件被广泛地应用于汽车、摩托车和游艇上。目前,
有关6061 铝合金材料的高温力学参数较少, 给该材料的高温性能研究带来了
许多困难。本文采用热压缩模拟试验, 根据所得数据, 确定了6061 铝合金的材
料常数, 即激活能Q、应力指数n、应力水平参数A和结构因子A 等。本文通过
研究6061合金在不同退火处理条件下，对其微观组织的影响。
1.2铝概述
铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一，约占地壳总质量的8.2%，
仅次于氧和硅，比铁（约占5.1%）、镁（约占2.1%）和钛（约占0.6%）的总和
还多。它的化学元素符号为AL，在元素周期表中属第三主族，相对原子质量为26.9815，面心立方晶系，常见化合价为+3价。
我国拥有发展铝工业的优越条件，铝土矿储量丰富，可供开发电容量3.8×
108kW，动力煤储量3300亿吨，以及十分充裕的劳动力后备军，资源居世界前
列。 铝加工业包括铝加工的熔炼和铸造，铝及铝合金板、带、条、箔材，管、
棒、型、线材，锻材和模锻件，粉材以及深加工产品的生产与经营，是一个涉及
面很广、对国防军工现代化、国民经济发展和人民生活水平提高有重大影响的行
业，是一个技术含量和附加值很高的产业。铝加工是整个铝业产业链条中最强的
一环。世界铝及铝加工产业发展很快，已具有相当规模，中国已成为铝业打过，
但还不是铝业强国，而且产品的比例仍不够协调，需要加大产品结构调整力度。
中国铝业的年增长速度大大高于世界各国，在不久的将来，中国会很快赶上世界
先进水平。除了进口一部分特殊管材、型材和棒材及特殊板、带、箔等工业用材
外，建筑型材和铝箔已大批出口，成为净出口国。由此可见，我国铝加工的产业
结构和产品结构是极不合理的，需要大力调整。另外铝加工装备的整体水平还不
高，技术自主开发能力还不够强，与国外相比差距较大。我国已引进了大批的关
6063铝合金
一、6063铝合金特点
6063属低合金化的Al－Mg－Si系合金，国标GB/T 3190—1996规定该牌号的化学成分(%)为：Mg＝0.45～0.90，Si＝0.20～0.60，Fe≤0.35，Cu≤0.10，Mn≤0.10，Cr≤0.10，Zn≤0.10，Ti≤0.10，其它≤0.15，其余为Al。其中Mg和Si为主要强化元素，形成主要强化相Mg2Si。6063合金中Mg2Si含量为1.2%左右，Mg与Si的含量是按形成Mg2Si所需要的量，即Mg∶Si＝1.73而设计的。实际上按此比例往往Mg过剩，而过剩的Mg使Mg2Si在Al中的溶解度显著减少，降低强化效果，故多使Si稍偏高，过剩的Si有强化作用，但Si过剩太多则降低合金的抗蚀性。
从图1所示的伪二元Al－Mg2Si系相图可以看出，Mg2Si在Al中固溶度随温度明显变化，在共晶温度，Mg2Si的极限溶解度为1.85%；在200℃时，Mg2Si的溶解度为0.27%，因此Al—Mg—Si系合金有明显的时效硬化效应。其中的6063合金，由于高温塑性好，淬火温度宽，临界淬火速度小，可挤压后喷水或风淬，不需要专门的固溶处理，因此在建筑型材、汽车工业等部门获得广泛的应用，从数量上来说，仅次于工业纯铝的用量。
图1 伪二元Al—Mg2Si系相图
二、6063铝合金连续挤压工艺研究
连续挤压是本世纪七十年代问世的有色金属塑性加工新技术，尤其适用于软铝及其合金的加工。它采用直径9.5mm的铝杆为原料，靠挤压轮槽壁的摩擦力将毛坯带进由挤压轮槽与模座组成的弧形挤压室。坯料被伸入轮槽的挡料块挡住，在摩擦力的持续作用下，温度和压力不断升高，达到材料的屈服强度，便从设置在挡料块旁的模具中挤出形成产品。因此连续挤压不需要毛坯加热装置，节省了设备占地面积与投资。只要连续供给毛坯，便能生产出任意长度的产品。产品的特点是小截面(最小为6mm2)，高精度(直径与壁厚公差为±0.05mm)。汽车等工业部门所用6063合金产品，因其截面小精度高，过去生产用常规挤压毛坯再进行拉拔的工艺，现在看来不如采用连续挤压工艺经济。根据连续挤压的特点，探讨了如下问题：
铝合金的分类及牌号介绍
一、铝及铝合金的基本性质
纯铝呈银白色，因其在潮湿的空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜，能阻止其进一
步氧化从而具有一定抗蚀性。铝相对密度2.7g/cm3，熔点660℃，沸点2327℃；面心立方体
结构，故而有很高的塑性，易于加工，可制作成各种型材、板材。但纯铝强度比较低，难以
满足使用要求。
工业上铝都是采用电解法生产的，通常会以铝为基体，加入少量金属或非金属元素，采
用合金化方式制作成铝合金并运用热处理等方法，使其在保持质轻等优点的同时还具有较高
的强度。
铝及其合金主要有以下优点：
(1)质轻，约为钢的1/3，比强度和比刚度高；
(2)塑性好，易于加工及适用于各种表面处理：
(3)导热、导电性好，导热、导电率仅次于铜，约为钢铁的3～4倍；
(4)良好的耐腐蚀性和低温性能。
二、铝合金分类
（1）铝按其纯度分为高纯铝和工业纯铝。纯铝的牌号用“铝”字拼音首字母“L”和其
后面的编号表示。
高纯铝的牌号有L01、L02、L03、L04、L05，后面的数字越大，纯度越高，含铝量在
99.85%-99.99%之间。
工业纯铝的牌号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、L6，后面的数字表示纯度，数字
越大，纯度越低。
（2）铝合金一般通过其成分、组织和工艺等特点，可以将其分为铸造铝合金与变形铝合
金两大类。
变形铝合金:将铝合金铸锭通过压力加工(轧制、挤压、模锻等)制成半成品或模锻件，
要求有良好的塑性形变能力
铸造铝合金：将熔融的铝合金直接浇铸成形状复杂的甚至是薄壁的成型件，要求合金有良好的铸造流动性。工程上常用铝合金相图大都与上图类似，D点成分以左的合金在加热至高温时能形成单相
固溶体组织，其塑性较高成为变形铝合金；于D点成分以右的合金，因含有共晶组织，液态
流动性较高适用于铸造，称为铸造铝合金。
对于变形铝合金而言位于F点以左成分的合金不能进行热处理强化，称为热处理不可强
化的铝合金；成分在F和D之间的铝合金，由于合金元素在铝中有溶解度的变化会析出第二