铸造铝合金

第8章
铝合金
本章主要内容
工业纯铝 铝合金的分类 铝的合金化 铝合金的时效过程 变形铝合金 铸造铝合金
8.1 铝合金的热处理及时效强化
工业纯铝的特性：
铝具有面心立方点阵，无同素异构转变。
比重为2.72（g/cm3），约为铁的1/3。
熔点与纯度有关,纯度为 99.996%时,熔点为660.24℃
8.1.3 铝合金的时效 1、铝合金热处理强化特点
铝合金的强化处理包括：固溶处理与时效处理。
其工艺操作与钢基本相似，但强化机理与钢有本质 上的不同，铝合金是依靠时效过程来强化的。 室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效 低温加热过程中使合金产生强化的效应称为人工时效
8.1.3 铝合金的时效 2、铝合金时效的基本过程 以4％Cu-Al合金为例讨论铝合金时效的基本过程。
8.1.3 铝合金的时效
1、铝合金热处理强化的特点 铝合金淬火加热时：α 和第二相（金属间化合物） →单相α 固溶体；淬火时 →单相的过饱和α 固溶体。 铝合金的淬火处理又称为固溶处理。淬火后的过饱 和固溶体，在随后重新加热到一定温度并保温一定时间 后，强度、硬度显著↑，而塑性明显↓ ，铝合金的这 种处理称为时效处理。
优良的导电、导热性,导电性仅次于银和铜,居第三位
铝在大气中具有优良的抗蚀性。
铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工, 如压 制成厚度为0.0006毫米的铝箔和冷拔成极细的细丝。
8.1 铝合金的热处理及时效强化
8.1.1 铝合金的分类 根据合金元素的含量和加工工艺性能特点， 铝合金分为：变形铝合金 铸造铝合金
8.1.2 铝的合金化 1、固溶强化
纯铝加入Me形成铝基固溶体，起固溶强化作用， 强度↑ 。
固溶强化还能获得优良的塑性与良好的压力加工 性能。 铝的合金化一般都形成有限固溶体,如Al-Cu、 Al-Mg、Al-Zn、Al-Si、Al-Mn等，并且有较大的极限 溶解度,能起较大的固溶强化效果。
铝的合金化 2、时效强化
铝合金的热处理强化，主要是由于Me有较大固溶度，且随 着温度的降低而急剧减小。 铝合金经加热到某一温度淬火后，得到过饱和的固溶体。 随后放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度升高，塑 性、韧性降低，这个过程称作时效。 时效强化（时效硬化）：时效过程使合金的强度、硬度升高的 现象。 铝合金强化的重要手段：固溶处理（淬火）+ 时效处理。
8.1.1 铝合金的分类 2、变形铝合金
变形铝合金是铸锭经冷、 热压力加工后形成的各种型材 要求合金具备优良的冷热 加工工艺性能，组织中不允许 有过多的脆性等二相。 合金元素含量比较低，一 般不超过极限溶解度D点的成 分
图8.1 铝合金分类示意图
8.1.1 铝合金的分类 2、变形铝合金
一般Me总量＜ 5％，在高强度变形铝合金中,可 达8～14％。
8.1.2 铝的合金化
3、过剩相强化
当铝中Me含量超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部 分不能溶入固溶体而形成第二相，称之为过剩相。
过剩相 金属间化合物 硬而脆，阻碍位错运动， 使强度、硬 度↑ ，而塑性、韧性↓ 。 过剩相↑ ，强化效果↑ ；但过多，合金变脆，强度急剧↓ 在二元铝硅合金中，主要强化手段是过剩相强化。 硅含量↑ ，过剩相（硅晶体）的数量↑ ，合金的强度、硬度↑ α
α在室温时的溶解度为0.5%Cu， 548℃为5.6%Cu。合金 加热到 BD以上CuAl2完全溶入α 中， 淬火后得到过饱和α 固溶体。 时效过程基本上就是过饱和固 溶体分解（沉淀）的过程，包 括以下四个阶段。
硅晶体的性能特点
灰黑色，硬而脆，有金属 光泽，熔点高、沸点高，
硬度高
8.1.2 铝的合金化 4、细化组织强化 添加微量合金元素，细化组织，提高机械性能。 铸造铝合金中常加入微量元素（变质剂）进行变质 处理来细化合金组织，↑强度和韧性。 变形铝合金中添加微量钛、锆、铍及稀土等，形成 难熔化合物, 作为非自发晶核, 细化晶粒, ↑强度、 塑性 变质处理对不能热处理或热处理强化效果不大的铸 造铝合金和变形铝合金具有特别重要的意义。
概
述
铁、铬、锰及其合金称为黑色金属 其它金属统称为有色金属 有色金属分类如下： ①轻金属:密度＜4.5的金属称为轻金属；如铝、镁、铍、锂等 ②重金属:密度＞4.5的金属称为重金属；如铜、锌、铅、镍等 ③贵金属:贵重或制造货币用的金属：如金、银、铂、铑、钯等 ④稀有金属:相对稀缺、产量较少、提取困难、成本较高的金属： 如钨、钒、钼、铌、钛和锆等。 ⑤放射性金属: 如镭、铀和钍等金属。 ⑥半金属：硅、硼、硒、蹄、砷
变形铝合金按其成分和性能特点可分为:
不能热处理强化铝合金—耐蚀性好，故称为防锈铝
可热处理强化铝合金—相图中F与D之间的合金，通 过热处理能显著提高机械性能,这类铝合金包括硬铝、 超硬铝和锻铝。
8.1.2 铝的合金化
在纯铝中加入合金元素，制成铝合金。 铝合金：保持纯铝的比重小和抗腐蚀性好的特点， 且机械性能比纯铝高得多。 经热处理后铝合金的比强度很高，机械性能和钢铁 材料相比美。 铝合金广泛应用于交通运输工业，航空工业。 铝的合金化元素：铜、镁、锌、硅、锰和稀土元素 等。 合金元素对铝的强化作用，主要是包括以下几方面。
第2篇
有色金属合金
概
述
随着近代机械制造工业如航空、航海、汽车、 石油化工、电力和原子能以及空间技术等新型工业 的发展，生产技术正朝着高温、低温、高压、高速 和在强烈的腐蚀介质中工作的方向发展。由于各类 设备的零部件工作条件不同，对所用的材料性能要 求也各不一样，所以在工业上有色金属及其合金的 使用量正在日益增加，因而在国民经济中占据重要 地位。
8.1 铝合金的热处理及时效强化
8.1.1 铝合金的分类
1--变形铝合金 2--铸造铝合金 3--不能HT强化 ——防锈铝 4--能HT强化 ——硬铝/超硬铝/锻铝 图8.1 铝合金分类示意图
8.1.1 铝合金的分类
8.1.1 铝合金的分类 1、铸造铝合金 铸造铝合金要求： 具有良好的铸造性能，一般为共晶成分的合金。 要求铸件具备足够的机械性能。 因此，铸造铝合金的合金元素含量比变形铝合金 高一些，其合金元素总量约为8～25％。