铝合金中的析出相 PPT
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合金的结构和相图
3.共析相图： 一定成分的固相，在一定温度下，同时 析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相，这个 转变过程称为共析反应。
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
5-1-材料相变热力学42页PPT
对于IAB<0 的溶体，成分为
1
X
B
的亚稳溶体出现
X
B
的成分起伏
时，自由能将增加 Gm , 因此
这种起伏不能实现。
对于IAB> 0 的固溶体，成分为
1
X
B
的亚稳溶体分解为同结构两
相的相变驱动力为 Gm 。 如果形
成成分
X
B
的晶核，固溶体自由能
降低 *G m ，被称之为固溶体析出
同结构晶核的形核驱动力。
合热力学条件，都可能成核长大，因此相变中可能会出现一系列 亚稳相(也具有相变驱动力)。这些亚稳定的过渡相在—定条件下 向稳定相转化。
10
是否相变驱动力最大的相（最稳定相）才能发生呢？ 除稳定相之外，经常出现亚稳相，如非晶态(快速凝固)。
固态相变时(快冷)也可能产生亚稳相。
[各相遍历]
自由能最低的相(稳定相), (亚 稳相)相对稳定相具有较高的自 由能，但只要亚稳相的形成会 使体系的自由能降低，亚稳相 的形成也是可能的。
2 T 2
p
Cp T
2 Tp
T
V
2
p2
T
V
C
p
C
p
6
二级相变中，定压热容Cp、膨胀系数与压缩系数发生突变。
C
p
C
p
C
p
C
p
7
按相变方式分类
连续型相变(无核型)：原子较小的起伏，经连续扩 散而进行，新相和母相无明显相界面。
发生在转变前后晶体结构都相同的系统中。 特点：发生区域大；扩散型转变；无形核位垒；上 坡扩散。例：调幅分解；有序/无序转变
铁磁-顺磁转变 Fe、Ni、Co及其合金，各种铁氧体，Mn-Al合物等
铝及铝合金的焊接ppt课件
铝合金接头中的结晶裂纹
铝合金的25焊接
铝合金接头热影响区中的液化裂纹
铝合金的26焊接
在母材的热影响区中，成
分为XC的铝合金在平衡状态下， t1温度下组织为+，t2时中 的组元开始向固溶体溶解，t3 时全部转化为固溶体。
液化裂纹的说明
铝合金的27焊接
在焊接快速加热条件下， 在t2 来不及溶解，达不到平衡， 到t3时仍可能为+两相状态， t4时已超过共晶温度，中的组 元还未完全溶入固溶体，则在 和两相界面出现共晶液相， 这种局部液化在焊接应力下沿 晶界液膜形成“液化裂纹”。
“过时效” ： 一般在GP区合金发生强化， 微细共格相，开始出现 时强度进一步提高，一旦发生，向转化，强化作用 降低，转变结束时强化作用消失，成为“过时效”。
铝合金的41焊接
焊接过程中，焊接温度超过过时效温度，产生过时效和 脱溶，所以导致强度损失。
无论退火态还是时效态下焊接，焊后不经热处理，接头 强度均低于母材，特别是在时效态下焊接超硬铝，焊后即使 进行人工时效，接头强度系数（接头 / 母材）也没有超过 60%。
铝合金的2焊接
1. 铝合金的分类
铝合金的3焊接
可热处理合金
该类合金是通过加工强化和固溶强化来获得所需要的强度， 通常的固溶强化元素有Mg和Mn，主要在1xxx、3xxx、5xxx系 列的合金中。
不可热处理合金
材料的强度和硬度依靠合金成分和热处理（固溶处理和淬火 +自然或人工时效处理生成的细小弥散相强化）获得。主要的 合金元素主要存在于2xxx、6xxx、7xxx和8xxx系列合金中。
铝合金的34焊接
5. 铝合金焊接中接头的等强性问题
（1）不可热处理合金（LF Al-Mg） 不可热处理铝合金的主要问题是晶粒粗化
金属冶炼过程中的结晶与析出现象
析出对结晶的影响
析出过程中溶质的浓度和温度等 条件可以影响结晶的过程，从而 影响物质的状态和性质。
03
金属冶炼过程中的结 晶现象
熔融金属的冷却结晶
冷却结晶是指将熔融态的金属缓慢冷却，使其逐渐结晶的过程。在冷却过程中，金属原子从液态向固 态转变，形成晶格结构。冷却结晶是金属冶炼过程中常见的结晶方式，如钢、铁等金属的生产。
在调温结晶过程中，通过精确控制溶液的温度和溶质的浓 度，可以获得特定形态和结构的晶体。这种结晶方式在金 属冶炼和材料制备过程中具有重要意义，如高纯度金属、 超导材料等的制备。
04
金属冶炼过程中的析 出现象
金属的氧化析出
要点一
总结词
金属在冶炼过程中与氧气发生反应，生成相应的氧化物， 导致金属的损失。
目的
金属冶炼的目的是为了获得纯度较高 的金属，以满足工业和科技发展的需 求。
金属冶炼的基本过程
矿石准备
将矿石破碎、磨细，以便进行 后续的化学或物理处理。
还原熔炼
通过还原剂将矿石中的金属氧 化物还原成金属单质。
精炼
通过电解、蒸馏等方法进一步 纯化金属，提高其纯度。
合金化
为了改善金属的性能，向纯金 属中添加其他元素，形成合金
金属冶炼过程中的 结晶与析出现象
汇报人：可编辑 2024-01-06
目 录
• 金属冶炼的基本原理 • 结晶与析出的基本概念 • 金属冶炼过程中的结晶现象 • 金属冶炼过程中的析出现象 • 结晶与析出的影响因素 • 结晶与析出的实际应用
01
金属冶炼的基本原理
金属冶炼的定义和目的
定义
金属冶炼是指通过化学或物理的方法 ，从矿石或其他含金属原料中提取和 纯化金属的过程。
23.二元合金共晶相图及结晶
7
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础 二元合金共晶相图及结晶
x1合金凝固过程
温度3
遇上固溶度线，α析 出βⅡ βⅡ优先从α晶界析出
其次是晶粒内缺陷
961.9 A
αB
T/℃
8.8
3
温度4 由α和βⅡ 组成 α和βⅡ 的体积百分含量
3F
F4
Ag
0.35
α成分变化线
% 4G 100%
FG
Ⅱ%＝
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础 二元合金共晶相图及结晶
2.10 共晶相图及共晶系合金的凝固和组织
Eutectic Phase Diagram
• 1 相图分析
• 2 共晶系合金的平衡凝固和组织 • 3 共晶组织及其形成机理
• 4 共晶系合金的非平衡凝固和组织
2020/4/9
柏振海 baizhai@
2020/4/9
柏振海 baizhai@
21
中南大学材料科学与工程学院
材料科学与工程基础 二元合金共晶相图及结晶
Pb－Sn亚共晶合金平衡凝固的组织
亚共晶III合金： Pb－50％Sn组织α＋（α＋β）共晶＋βII
2020/4/9
βII
α+β
α
柏振海 baizhai@
层片状(Pb-Cd),×250
棒状
纤维状(Sn-Pb)(横截面),×150 针状(Al-Si),×100
螺旋状(Zn-MgZn2),×500蛛网状(Al-Si),×100 骨骼状(Al-Ge),×500
2020/4/9
柏振海 baizhai@
25
1
中南大学材料科学与工程学院
轻合金铝合金相图及合金相 ppt课件
❖ Westengen 在对1050合金 [ 0.25%(质量)Fe， 0.13%(质量)Si ] DC铸锭均匀化前后相的形成和 转变的研究工作中，又发现一新的 相， Westengen 将之表达为 相。
❖ 图34是其典型TEM形貌及[100]晶带轴的选区电 子衍射花样。
图34 相典型TEM形貌及[100]晶带轴选区电子衍射花样
❖ 杂质铁和硅在Al-Cu-Mn系合金中有时还可能形成 (FeMn)Al6相。
❖ 2. 3 3×××系和 4×××系中的多元化合 物
❖ 3×××系合金的主要合金元素是锰，该系合金中的锰含量 在1.0%～1.6%，Fe、Si是主要杂质元素。
❖ Fe、Si元素含量对合金相和显微组织有很大影响，必须严格 控制其含量。
❖ 在4×××系合金中，Si是主要元素。
❖ 在部分4×××系合金中，也添加了Cu、Mg、Ni、Mn等 元素。
❖ 工业生产的4A01、4A13和4A17三个合金均含有 +Si共 晶体和 (Al5FeSi)相。
❖ 由于各合金中硅含量不同，其组织中的共晶体量也依次 (4A01、4A13和4A17) 递增。
图16 Al-Cu-Li 三元相图
图17 Al-Cu-Mg 三元相图
图18 Al-Cu-Zn 三元相图
图19 Al-Fe-Mn 三元相图
图20 Al-Fe-Cr 三元相图
图21 Al-Fe-Zn 三元相图
图22 Al-Mn-Mg 三元相图
图23 Al-Si-Mg 三元相图
图24 Al-Zn-Mg 三元相图
❖ 2. 5 6×××系和 7×××系中的化合物
❖ 6×××系合金包括Al-Mg-Si和Al-Mg-Si-Cu系合金。
❖ Al- Mg-Si-Cu系合金中铜含量在0.4%以下，主要强化相是 Mg2Si。
金相分析技术ppt课件ppt课件
再结晶：冷变形金属被加热到适当温度时，在变形组织内部新 的无畸变的等轴晶粒逐渐取代变形晶粒，而使形变强化效应完全消 除的过程。
21
回复与再结晶
（a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后的组织 （b）经580ºC保温3秒后的组织
22
回复与再结晶
（c）580ºC保温4秒后的金相组织（d）580ºC保温8秒后的金相组织
2、磨砂轮时应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向缓慢往复移动，施加压 力要均匀。这样既可以保证使试样磨平，还可以防止砂轮侧面磨出凹槽，使试样 无法磨平。
3、在磨制过程中，试样要不断用水冷却，以防止试样因受热升温而产生组织 变化。
4、在一般情况下，试样的周界要砂轮或锉刀磨成45°角，以免在磨光及抛光 时将砂纸和抛光织物划破。
Al－Mg2Si相图
15
Al-Mg-Si 合金
Al-Mg-Si 合金体系中Mg和Si的原子个数比为 2/1，质量比为1.73时，Si刚好完全形成Mg2Si 相，叫做平衡相合金体系。如果Mg/Si质量比 小于1.73，则Si的含量超过形成Mg2Si当量所 需的Si，形成硅过剩合金系。过剩硅可以提高 合金的强度，但过剩硅的存在可能导致材料的 脆性增加，所以硅含量一般不能超过太多。 该系合金的特性：中等强度，耐腐蚀性能好， 焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧 化着色性能好。
23
回复与再结晶
（e）580ºC保温15分后的金相组织（f）700ºC保温10分后晶粒长大的的金相组织
24
晶粒尺度
金属及合金的晶粒大小与金属材料的机械性能、工艺 性能及物理性能有密切的关系。细晶粒金属的材料的机械 性能、工艺性能均比较好，它的冲击韧性和强度都较高， 在热处理和淬火时不易变形和开裂。粗晶粒金属材料的机 械性能和工艺性能都比较差。金属材料的晶粒大小与浇铸 工艺、冷热加工变形程度和退火温度等有关。金属材料的 强度在很大程度上取决于晶粒的大小，正如Hall-Petch公式 所描述的强度和晶粒尺寸之间的函数关系：
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回复与再结晶
（a）黄铜冷加工变形量达到CW＝38％后的组织 （b）经580ºC保温3秒后的组织
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回复与再结晶
（c）580ºC保温4秒后的金相组织（d）580ºC保温8秒后的金相组织
2、磨砂轮时应利用砂轮的侧面，并使试样沿砂轮径向缓慢往复移动，施加压 力要均匀。这样既可以保证使试样磨平，还可以防止砂轮侧面磨出凹槽，使试样 无法磨平。
3、在磨制过程中，试样要不断用水冷却，以防止试样因受热升温而产生组织 变化。
4、在一般情况下，试样的周界要砂轮或锉刀磨成45°角，以免在磨光及抛光 时将砂纸和抛光织物划破。
Al－Mg2Si相图
15
Al-Mg-Si 合金
Al-Mg-Si 合金体系中Mg和Si的原子个数比为 2/1，质量比为1.73时，Si刚好完全形成Mg2Si 相，叫做平衡相合金体系。如果Mg/Si质量比 小于1.73，则Si的含量超过形成Mg2Si当量所 需的Si，形成硅过剩合金系。过剩硅可以提高 合金的强度，但过剩硅的存在可能导致材料的 脆性增加，所以硅含量一般不能超过太多。 该系合金的特性：中等强度，耐腐蚀性能好， 焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧 化着色性能好。
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回复与再结晶
（e）580ºC保温15分后的金相组织（f）700ºC保温10分后晶粒长大的的金相组织
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晶粒尺度
金属及合金的晶粒大小与金属材料的机械性能、工艺 性能及物理性能有密切的关系。细晶粒金属的材料的机械 性能、工艺性能均比较好，它的冲击韧性和强度都较高， 在热处理和淬火时不易变形和开裂。粗晶粒金属材料的机 械性能和工艺性能都比较差。金属材料的晶粒大小与浇铸 工艺、冷热加工变形程度和退火温度等有关。金属材料的 强度在很大程度上取决于晶粒的大小，正如Hall-Petch公式 所描述的强度和晶粒尺寸之间的函数关系：
2010秋-轻合金-4-铝合金相图及合金相
Fe3Si2Al12、Fe5Si2Al20，成分组成范围为30%～33%(质
量)Fe、6%～12%(质量)Si；
相的化学计量表达式有Fe2Si2Al9、FeSiAl5，成分组成范 围为25%～30%(质量)Fe、12%～15%(质量)Si。
在平衡态的Al-Fe-Si系中，相被认为具有六方 晶格结构。文献中，六方相被表达为 或 2。
在铸造快速冷却过程中，锰以过饱和的形式存在于铝基体中。
在典型铸造态 3003合金中，约有0.7%～0.9%(质量)的Mn固 溶在铝基体中。 在铸锭加热过程中，Al12(FeMn)3Si 和 Al6(FeMn) [ 当Si含 量低于约0.07%(质量)时] 在富锰的枝晶间以细小颗粒状弥散 析出。
Mn在Al中的扩散很慢。 Fe、Si对Mn的析出动力学有显著影响。 Si 加速Mn的析出，Fe降低Mn在Al中的固溶度因而也加快
Mn的析出速度。
这些细小颗粒的尺寸、分布对再结晶过程有很大影响。 必须选择合适的铸锭均匀化工艺控制析出相的尺寸和分布， 从而有效控制板材再结晶后合金的晶粒度。
铝合金相图及合金相
1. 铝合金相图
1. 1 铝合金中重要的二元相图
铝合金中重要的二元合金相图主要包括Al-Fe、 Al-Cu、 Al-Mn、 Al-Si、 Al-Mg、Al-Zn、Al-Cr、 Al-Ti、Al-Zr、Al-La、Al-Ce 等相图。
图1～图12是相应的部分二元合金相图。
图1 Al-Cr 二元相图Fra bibliotekAlCr5、AlCr10、AlCr20 ）
由于工业合金中还含有铜、铁和锰等组元，硅将和锰形成 多元复杂化合物。
量)Fe、6%～12%(质量)Si；
相的化学计量表达式有Fe2Si2Al9、FeSiAl5，成分组成范 围为25%～30%(质量)Fe、12%～15%(质量)Si。
在平衡态的Al-Fe-Si系中，相被认为具有六方 晶格结构。文献中，六方相被表达为 或 2。
在铸造快速冷却过程中，锰以过饱和的形式存在于铝基体中。
在典型铸造态 3003合金中，约有0.7%～0.9%(质量)的Mn固 溶在铝基体中。 在铸锭加热过程中，Al12(FeMn)3Si 和 Al6(FeMn) [ 当Si含 量低于约0.07%(质量)时] 在富锰的枝晶间以细小颗粒状弥散 析出。
Mn在Al中的扩散很慢。 Fe、Si对Mn的析出动力学有显著影响。 Si 加速Mn的析出，Fe降低Mn在Al中的固溶度因而也加快
Mn的析出速度。
这些细小颗粒的尺寸、分布对再结晶过程有很大影响。 必须选择合适的铸锭均匀化工艺控制析出相的尺寸和分布， 从而有效控制板材再结晶后合金的晶粒度。
铝合金相图及合金相
1. 铝合金相图
1. 1 铝合金中重要的二元相图
铝合金中重要的二元合金相图主要包括Al-Fe、 Al-Cu、 Al-Mn、 Al-Si、 Al-Mg、Al-Zn、Al-Cr、 Al-Ti、Al-Zr、Al-La、Al-Ce 等相图。
图1～图12是相应的部分二元合金相图。
图1 Al-Cr 二元相图Fra bibliotekAlCr5、AlCr10、AlCr20 ）
由于工业合金中还含有铜、铁和锰等组元，硅将和锰形成 多元复杂化合物。
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铝合金中的析出相
2、力性
纯铝进行60～80％冷变形，σb 虽然能达到150～180MPa， 但δ已降低到1～1.5%，变脆
3、化学性能
• 铝的化学活泼性极高，标准电极电位（－1.67 伏）。
• 铝在空气中表面生成5～10nm厚的Al2O3保护膜， 在大气中耐蚀。
• 在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几 乎不反应。
θ：CuAl2 S：Al2CuMg T：Mg32（CuAl）49
(也称Cu
面心立方
随Mg含量增加，θ相减少，S相增加
Cu/Mg ≥8,
主要是θ相
Cu/Mg＝8～4， 主要是θ＋S相
Cu/Mg＝4～1.5， 主要是S相，
S相中Cu/Mg＝2.61
• 含Cu的固溶体和Cu2Al相的电极电位都较高，当Cu2Al在晶界沉淀时， 晶界附近出现含Cu较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介 质中成为阳极，而含Cu较高的晶粒内部和析出相（Cu2Al）则为阴极。 另外，晶界两侧的Cu贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭 到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。
TX51－通过拉伸消除应力的状态 TX52 － 通过压缩消除应力的状态 TX54 － 通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态
第二节 变形铝合金
简单地说：
硬铝 超硬铝 锻铝 防锈铝
综合机械性能好（不耐蚀） 室温强度最高 热塑性好 耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）
一、 硬铝
1、一般特点 较好的综合机械性能
H1－应变硬化。 H2－应变硬化加不完全退火。 H3－应变硬化稳定处理。 H112－加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321－加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116－特殊应变硬化。
热处理状态：
在T后附有一位或多位数。对于T状态，列出 了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生 自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要 意义的话，就应对这段时间加以控制。数字1～ 10表示处理的具体程序。
常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
各种元素在铝中的极限溶解度
铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）
铝合金常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
• 在合金中可能形成：
θ－CuAl2
η－MgZn2 β－Mg2Si β－Mg2Al3
S －Al2CuMg T －Al2Mg3Zn3 δ－AlLi
σb＝420～60MPa，σ0.2＝280～300MPa，δ＝15～17％。
耐蚀性低 有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（SCC）倾向小。
焊接性不好 主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结 构中。
可热处理强化
AlZnMg合金相图
2、硬铝的组织
在AlCuMg三元系合金相图铝角附近，按 Mg含量增加，依次可能出现以下四个相：
• 在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。
4、特点
• 质量轻 • 优秀的导电、传热和塑性变形性能 • 在大气中有良好的耐蚀性 • 强度低不适于作结构材料
二、铝的合金化
• 合金化原理主要固溶强化和时效强化
• 固溶强化：元素溶解度大，与Al原子直径差大，例如Mg 和Mn
• 时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在Al中有较 大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。
有时加：Ti细化铸态晶粒
Be提高氧化膜的致密性，防止Mg的烧损。
典型合金的化学成分：
LY12（相当2024）Al－4.3Cu－1.5Mg－0.6Mn
LY11（相当2017）Al－4.3Cu－0.6Mg－0.6Mn
LY2
Al－2.9Cu－2.2Mg－0.6Mn
4、硬铝的热处理
除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效
淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高 的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容 易过烧。
时效：
除耐热硬铝LY2合金进行人工时效，大多数 硬铝都是在自然时效状态下应用。
硬铝自然时效状态下的抗蚀性（晶间腐蚀） 优于人工时效状态。
硬铝合金易产生晶间腐蚀的原因：
纯铝
国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类
(2)美国变形铝合金牌号及状态
牌号： 用四位阿拉伯数字表示
第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素） 第二位数表示原始合金或改进合金，0为原始合金， 改进
合金依次为1、2、3等 最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位
铝含量（1145－99.45％Al， 1200－99.00％Al）
铝中的主要杂质：Fe、Si
为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入Mn、Cr、Zr、 Ti、Cu等微量元素。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
三、分类、牌号和状态符号
(1) 我国铝及其合金过去的分类和牌号： 采用汉语拼音加阿拉伯数字表示
纯铝：LG工业高纯铝；L工业纯铝
变形铝合金分类及牌号: （L）（类）（序号）（状态）
目前我国变形铝合金牌号
表示方法基本与美国相同,不同之处在于第 二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母：
例如：7A04、7B04
状态：
F－加工态（热轧、挤压）,不控制应变硬化量 O－退火再结晶状态，强度最低、塑性最高 W－固溶处理正在自然时效过程（不稳定） H－冷作硬化状态 T－热处理状态
应变硬化状态：
θ相析出序列的GP区和θ′是圆片状 S相析出序列的GP区和S′是针状
强化效果： S→θ→T→β 耐热性： 随温度升高，S相比θ软化的慢，
S相高温强化 效果好。
3、硬铝的合金化
成分范围： Cu：2.5～6.0％，硬铝的主要成分 Mg：0.4～2.8％，主要作用生成S相 Mn：0.4～1.0％，消除Fe对抗蚀性的有害影响，抑 制再结晶产生挤压效应，超过1％ 产生（MnFe）Al结晶相
T1－ 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态 T2－ 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T3－ 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T4－ 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态 T5－ 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态 T6－ 固溶处理，人工时效到强度最高的状态 T7－ 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8－ 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态 T9－ 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10－从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态
2、力性
纯铝进行60～80％冷变形，σb 虽然能达到150～180MPa， 但δ已降低到1～1.5%，变脆
3、化学性能
• 铝的化学活泼性极高，标准电极电位（－1.67 伏）。
• 铝在空气中表面生成5～10nm厚的Al2O3保护膜， 在大气中耐蚀。
• 在浓硝酸中有极高的稳定性，与有机酸及食品几 乎不反应。
θ：CuAl2 S：Al2CuMg T：Mg32（CuAl）49
(也称Cu
面心立方
随Mg含量增加，θ相减少，S相增加
Cu/Mg ≥8,
主要是θ相
Cu/Mg＝8～4， 主要是θ＋S相
Cu/Mg＝4～1.5， 主要是S相，
S相中Cu/Mg＝2.61
• 含Cu的固溶体和Cu2Al相的电极电位都较高，当Cu2Al在晶界沉淀时， 晶界附近出现含Cu较低的贫化带，该贫化带电极电位较低，在腐蚀介 质中成为阳极，而含Cu较高的晶粒内部和析出相（Cu2Al）则为阴极。 另外，晶界两侧的Cu贫化带很窄（面积小），阳极电流密度高，故遭 到强烈腐蚀（即沿晶界腐蚀）。
TX51－通过拉伸消除应力的状态 TX52 － 通过压缩消除应力的状态 TX54 － 通过拉伸和压缩相结合的方法消除应力的状态
第二节 变形铝合金
简单地说：
硬铝 超硬铝 锻铝 防锈铝
综合机械性能好（不耐蚀） 室温强度最高 热塑性好 耐蚀性好，易成形，焊接性好（强度低）
一、 硬铝
1、一般特点 较好的综合机械性能
H1－应变硬化。 H2－应变硬化加不完全退火。 H3－应变硬化稳定处理。 H112－加工过程的应变硬化（不控制应变量）。 H321－加工过程的应变硬化（控制应变量）。 H116－特殊应变硬化。
热处理状态：
在T后附有一位或多位数。对于T状态，列出 了在两次操作之间或操作之后的室温下可能发生 自然时效时间。如果这段时间在冶金学上有重要 意义的话，就应对这段时间加以控制。数字1～ 10表示处理的具体程序。
常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
各种元素在铝中的极限溶解度
铝合金中常见元素的原子直径（原子间最紧密距离）
铝合金常加入的元素为Zn、Mg、Cu、Si、Li。
• 在合金中可能形成：
θ－CuAl2
η－MgZn2 β－Mg2Si β－Mg2Al3
S －Al2CuMg T －Al2Mg3Zn3 δ－AlLi
σb＝420～60MPa，σ0.2＝280～300MPa，δ＝15～17％。
耐蚀性低 有晶间腐蚀现象，应力腐蚀（SCC）倾向小。
焊接性不好 主要用于以铆钉、螺栓、点焊为连接手段的结 构中。
可热处理强化
AlZnMg合金相图
2、硬铝的组织
在AlCuMg三元系合金相图铝角附近，按 Mg含量增加，依次可能出现以下四个相：
• 在硫酸、盐酸、碱、盐中不稳定。
4、特点
• 质量轻 • 优秀的导电、传热和塑性变形性能 • 在大气中有良好的耐蚀性 • 强度低不适于作结构材料
二、铝的合金化
• 合金化原理主要固溶强化和时效强化
• 固溶强化：元素溶解度大，与Al原子直径差大，例如Mg 和Mn
• 时效强化：所加元素或形成的中间相，高温时在Al中有较 大的溶解度，随温度降低溶解度急剧变小。
有时加：Ti细化铸态晶粒
Be提高氧化膜的致密性，防止Mg的烧损。
典型合金的化学成分：
LY12（相当2024）Al－4.3Cu－1.5Mg－0.6Mn
LY11（相当2017）Al－4.3Cu－0.6Mg－0.6Mn
LY2
Al－2.9Cu－2.2Mg－0.6Mn
4、硬铝的热处理
除生产工序中的热处理外，硬铝的主要热处理是淬火时效
淬火：原则是在防止过烧、晶粒粗化、包铝层污染的前提下，尽可能采用较高 的加热温度，以使强化相充分固溶，但硬铝的固溶温度范围窄，非常容 易过烧。
时效：
除耐热硬铝LY2合金进行人工时效，大多数 硬铝都是在自然时效状态下应用。
硬铝自然时效状态下的抗蚀性（晶间腐蚀） 优于人工时效状态。
硬铝合金易产生晶间腐蚀的原因：
纯铝
国产变形铝合金分五大类，常见只有四大类
(2)美国变形铝合金牌号及状态
牌号： 用四位阿拉伯数字表示
第一位数表示合金系（即加入最多的那种元素） 第二位数表示原始合金或改进合金，0为原始合金， 改进
合金依次为1、2、3等 最后两位数表示具体合金牌号，对于纯铝表示小数点后两位
铝含量（1145－99.45％Al， 1200－99.00％Al）
铝中的主要杂质：Fe、Si
为了改善合金的塑性和抗蚀性，合金中常加入Mn、Cr、Zr、 Ti、Cu等微量元素。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
三、分类、牌号和状态符号
(1) 我国铝及其合金过去的分类和牌号： 采用汉语拼音加阿拉伯数字表示
纯铝：LG工业高纯铝；L工业纯铝
变形铝合金分类及牌号: （L）（类）（序号）（状态）
目前我国变形铝合金牌号
表示方法基本与美国相同,不同之处在于第 二位不用阿拉伯数字,而是用英文字母：
例如：7A04、7B04
状态：
F－加工态（热轧、挤压）,不控制应变硬化量 O－退火再结晶状态，强度最低、塑性最高 W－固溶处理正在自然时效过程（不稳定） H－冷作硬化状态 T－热处理状态
应变硬化状态：
θ相析出序列的GP区和θ′是圆片状 S相析出序列的GP区和S′是针状
强化效果： S→θ→T→β 耐热性： 随温度升高，S相比θ软化的慢，
S相高温强化 效果好。
3、硬铝的合金化
成分范围： Cu：2.5～6.0％，硬铝的主要成分 Mg：0.4～2.8％，主要作用生成S相 Mn：0.4～1.0％，消除Fe对抗蚀性的有害影响，抑 制再结晶产生挤压效应，超过1％ 产生（MnFe）Al结晶相
T1－ 从高温成形过程冷却和自然时效至基本稳定的状态 T2－ 从高温成形过程冷却，然后冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T3－ 固溶处理、冷加工和自然时效至基本稳定的状态 T4－ 固溶处理，自然时效到基本稳定的状态 T5－ 从高温成形过程冷却，然后进行人工时效的状态 T6－ 固溶处理，人工时效到强度最高的状态 T7－ 固溶处理，人工时效到过时效状态（稳定化处理的状态） T8－ 固溶处理后冷加工，然后进行人工时效的状态 T9－ 固溶处理、人工时效、然后冷加工的状态 T10－从高温成形工序冷却，然后冷加工并进行人工时效的状态