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      1. 專題 | 鋁合金的發展及應用
        2019-09-19 13:04:45 作者:本網整理 來源:《腐蝕與防護之友》 分享至:
        鋁合金是一種較年輕的金屬材料,在20 世紀初才開始工業應用。第二次世界大戰期間,鋁材主要用于制造軍用飛機。戰后,由于軍事工業對鋁材的需求量驟減,鋁工業界便著手開發民用鋁合金,使其應用范圍由航空工業擴展到建筑業、容器包裝業、交通運輸業、電力和電子工業、機械制造業和石油化工等國民經濟各部門,應用到人們的日常生活當中。現在,鋁材的用量之多,范圍之廣,僅次于鋼鐵,成為第二大金屬材料。鋁材應用的迅速發展是世界鋁工業界不斷開發新的鋁合金材料的結果。鋁合金的發展可追溯到1906 年時效強化現象在柏林被Alfred Wilm 偶然發現, 硬鋁Duralumin、隨之研制成功并用于飛機結構件上。在此基礎上隨后開發出的Al-Cu-Mg 系合金,如2014和2024,其抗拉強度為350~480MPa‘,至今仍在使用。第二次世界大戰期間,由于軍用航空材料的需要,抗拉強度超過500MP' 的Al-Zn-Mg-Cu. 合金發展起來,其中最著名的合金是7075。第二次世界大戰后,-系列新合金(尤其是7000 系),如7050、7010、7475 和7055 等研制成功。這些鋁合金的研制,在不斷提高強度的同時,更加注重改善其抗應力腐蝕性能和斷裂韌性,以提高構件的工作可靠性。目前,高強、高韌是鋁合金發展的主要方向。
         
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        鋁合金各系都有什么用途

        鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料,在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。工業經濟的飛速發展,對鋁合金焊接結構件的需求日益增多,使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。目前鋁合金是應用最多的合金。
        鋁合金密度低,但強度比較高,接近或超過優質鋼,塑性好,可加工成各種型材,具有優良的導電性、導熱性和抗蝕性,工業上廣泛使用,使用量僅次于鋼。一些鋁合金可以采用熱處理獲得良好的機械性能、物理性能和抗腐蝕性能。硬鋁合金屬AI—Cu—Mg 系,一般含有少量的Mn,可熱處理強化。其特點是硬度大,但塑性較差。超硬鋁屬Al一Cu—Mg—Zn 系,可熱處理強化,是室溫下強度最高的鋁合金,但耐腐蝕性差,高溫軟化快。鍛鋁合金主要是Al—Zn—Mg—Si 系合金,雖然加入元素種類多,但是含量少,因而具有優良的熱塑性,適宜鍛造,故又稱鍛造鋁合金。
        1 系:屬于含鋁量最多的一個系列。
        純度可以達到99.00% 以上。用于常規工業。
        2 系:硬度較高,其中以銅元素含量最高,大概在3-5% 左右,用于航空領域。
        3 系:由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5 之間,用于對防銹要求高的行業及產品。
        4 系:含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0% 之間。屬建筑用材料、機械零件鍛造用材、焊接材料;低熔點、耐蝕性好,產品描述:具有耐熱、耐磨的特性。
        5 系:屬于較常用的合金鋁板系列,主要元素為鎂,主要特點為密度低,抗拉強度高,延伸率高,疲勞強度好,但不可做熱處理強化。常規工業中應用也較為廣泛。
        6 系:主要含有鎂和硅兩種元素,適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用。
        7 系:屬于航空系列,是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性,也有良好的焊接性,但耐腐蝕性較差。
        8 系: 較為常用的為8011 屬于其他系列,大部分應用為鋁箔。
        鋁合金典型用途如下:
        1050 食品、化學和釀造工業用擠壓盤管,各種軟管,煙花粉。
        1060 要求抗蝕性與成形性均高的場合,但對強度要求不高,化工設備是其典型用途。
        1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強度的零件部件,例如化工產品、食品工業裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具。
        1145 包裝及絕熱鋁箔,熱交換器。
        1199電解電容器箔,光學反光沉積膜。
        1350 電線、導電絞線、匯流排、變壓器帶材。
        2011 螺釘及要求有良好切削性能的機械加工產品。
        2014 用于要求高強度與硬度(包括高溫)的場合。飛機重型、鍛件、厚板和擠壓材料,車輪與結構元件,多級火箭第一級燃料槽與航天器零件,卡車構架與懸掛系統零件。
        2017 是第一個獲得工業應用的2XXX系合金,目前的應用范圍較窄,主要為鉚釘、通用機械零件、結構與運輸工具結構件,螺旋槳與配件。
        2024 飛機結構、鉚釘、導彈構件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結構件。
        2036 汽車車身鈑金件。
        2048 航空航天器結構件與兵器結構零件。
        2124 航空航天器結構件。
        2218 飛機發動機和柴油發動機活塞,飛機發動機汽缸頭,噴氣發動機葉輪和壓縮機環。
        2219 航天火箭焊接氧化劑槽,超音速飛機蒙皮與結構零件,工作溫度為-270~300℃。焊接性好,斷裂韌性高,T8 狀態有很高的抗應力腐蝕開裂能力。
        2319 焊拉2219 合金的焊條和填充焊料。
        2618 模鍛件與自由鍛件,活塞和航空發動機零件。
        2A01 工作溫度小于等于100℃的結構鉚釘。
        2A02 工作溫度200~300℃的渦輪噴氣發動機的軸向壓氣機葉片。
        2A06 工作溫度150~250℃的飛機結構及工作溫度125~250℃的航空器結構鉚釘。
        2A10 強度比2A01 合金的高,用于制造工作溫度小于等于100℃的航空器結構鉚釘。
        2A11 飛機的中等強度的結構件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建筑結構件,航空器的中等強度的螺栓與鉚釘。
        2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘等,建筑與交通運輸工具結構件。
        2A14 形狀復雜的自由鍛件與模鍛件。
        2A16 工作溫度250~300℃的航天航空器零件,在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙。
        2A17 工作溫度225~250℃的航空器零件。
        2A50 形狀復雜的中等強度零件。
        2A60 航空器發動機壓氣機輪、導風輪、風扇、葉輪等。
        2A70 飛機蒙皮,航空器發動機活塞、導風輪、輪盤等。
        2A80 航空發動機壓氣機葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件。
        2A90 航空發動機活塞。
        3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件,或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強度高的工作,如廚具、食物和化工產品處理與貯存裝置,運輸液體產品的槽、罐,以薄板加工的各種壓力容器與管道。
        3004 全鋁易拉罐罐身,要求有比3003 合金更高強度的零部件,化工產品生產與貯存裝置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各種燈具零部件。
        3105 房間隔斷、檔板、活動房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶蓋、瓶塞等。
        3A21 飛機油箱、油路導管、鉚釘線材等;建筑材料與食品等工業裝備等。
        5005 與3003 合金相似,具有中等強度與良好的抗蝕性。用作導體、炊具、儀表板、殼與建筑裝飾件。陽極氧化膜比3003 合金上的氧化膜更加明亮,并與6063 合金的色調協調一致。
        5050 薄板可作為致冷機與冰箱的內襯板,汽車氣管、油管與農業灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、異形材和線材等。
        5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強度與中等的靜態強度,用于制造飛機油箱、油管,以及交通車輛、船舶的鈑金件,儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等。
        5056 鎂合金與電纜護套鉚釘、拉鏈、釘子等;包鋁的線材廣泛用于加工農業捕蟲器罩,以及需要有高抗蝕性的其他場合。
        5083 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合,諸如艦艇、汽車和飛機板焊接件;需嚴格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設備、交通運輸設備、導彈元件、裝甲等。
        5086 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合,例如艦艇、汽車、飛機、低溫設備、電視塔、鉆井裝置、運輸設備、導彈零部件與甲板等。
        5154 焊接結構、貯槽、壓力容器、船舶結構與海上設施、運輸槽罐。
        5182 薄板用于加工易拉罐蓋,汽車車身板、操縱盤、加強件、托架等零部件。
        5252 用于制造有較高強度的裝飾件,如汽車等的裝飾性零部件。在陽極氧化后具有光亮透明的氧化膜。
        5254 過氧化氫及其他化工產品容器。
        5356 焊接鎂含量大于3% 的鋁-鎂合金焊條及焊絲。
        5454 焊接結構,壓力容器,海洋設施管道。
        5456 裝甲板、高強度焊接結構、貯槽、壓力容器、船舶材料。
        5457 經拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件。
        5652 過氧化氫及其他化工產品貯存容器。
        5657 經拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件,但在任何情況下必須確保材料具有細的晶粒組織。
        5A02 飛機油箱與導管,焊絲,鉚釘,船舶結構件。
        5A03 中等強度焊接結構,冷沖壓零件,焊接容器,焊絲,可用來代替5A02 合金。
        5A05 焊接結構件,飛機蒙皮骨架。
        5A06 焊接結構,冷模鍛零件,焊拉容器受力零件,飛機蒙皮骨部件。
        5A12 焊接結構件,防彈甲板。
        6005 擠壓型材與管材,用于要求強高大于6063 合金的結構件,如梯子、電視天線等。
        6009 汽車車身板。
        6010 薄板:汽車車身。
        6061 要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業結構性,如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、夾具、機械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材。
        6063 建筑型材,灌溉管材以及供車輛、臺架、家具、欄柵等用的擠壓材料。
        6066 鍛件及焊接結構擠壓材料。
        6070 重載焊接結構與汽車工業用的擠壓材料與管材。
        6101 公共汽車用高強度棒材、電導體與散熱器材等。
        6151 用于模鍛曲軸零件、機器零件與生產軋制環,供既要求有良好的可鍛性能、高的強度,又要有良好抗蝕性之用。
        6201 高強度導電棒材與線材。
        6205厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件。
        6262 要求抗蝕性優于2011 和2017合金的有螺紋的高應力零件。
        6351 車輛的擠壓結構件,水、石油等的輸送管道。
        6463 建筑與各種器具型材,以及經陽極氧化處理后有明亮表面的汽車裝飾件。
        6A02 飛機發動機零件,形狀復雜的鍛件與模鍛件。
        7005 擠壓材料,用于制造既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的焊接結構,如交通運輸車輛的桁架、桿件、容器;大型熱交換器,以及焊接后不能進行固熔處理的部件;還可用于制造體育器材如網球拍與壘球棒。
        7039 冷凍容器、低溫器械與貯存箱,消防壓力器材,軍用器材、裝甲板、導彈裝置。
        7049 用于鍛造靜態強度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應力腐蝕開裂勇力的零件,如飛機與導彈零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6 合金的相等,而韌性稍高。
        7050 飛機結構件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。制造這類零件對合金的要求是:抗剝落腐蝕、應力腐蝕開裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高。
        7072 空調器鋁箔與特薄帶材;2219、3 0 0 3 、3 0 0 4 、5 0 5 0 、5 0 5 2 、5 1 5 4 、6061、7075、7475、7178 合金板材與管材的包覆層。
        7075 用于制造飛機結構及期貨。他要求強度高、抗腐蝕性能強的高應力結構件、模具制造。
        7175 用于鍛造航空器用的高強度結構性。T736 材料有良好的綜合性能,即強度、抗剝落腐蝕與抗應力腐蝕開裂性能、斷裂韌性、疲勞強度都高。
        7178 供制造航空航天器的要求抗壓屈服強度高的零部件。
        7475 機身用的包鋁的與未包鋁的板材,機翼骨架、桁條等。其他既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的零部件。
        7A04 飛機蒙皮、螺釘、以及受力構件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等。

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