金属和它的合金
一种具有延展性的银白色金属,由于表面有一层氧化铝,铝它很轻,重量约为同等体积的铜或钢的三分之一。它耐腐蚀,是热和电的优良导体,反射光和辐射热,无磁性,不容易吸收中子,可以安全地与食品和药物一起使用,并且可以通过所有已知的金属加工工艺形成。
铝可以通过焊接、钎焊、焊接、粘接、铆接、拼接或钉接,以及一些机械组件,如螺母和螺栓、螺钉和钉子来连接。它可以通过研磨、抛光、抛光、喷砂和抛光来进行各种各样的机械表面处理。可以使用各种化学表面处理,如碱性或酸性蚀刻,亮浸(这些给金属一个极有光泽的表面处理),化学铣削,和浸电镀。它适用于一种称为阳极氧化的电化学过程。它也可以被电镀成其他金属或有机涂层,如油漆、漆和塑料薄膜。铝可以用搪瓷或金属化来加工。
高纯度铝(99.9%)相对较软,有相当低的抗拉强度在退火条件下约为50兆帕斯卡(每平方厘米500公斤,或每平方英寸7000磅)。(退火包括加热,然后慢慢冷却,使金属不那么脆。)然而,通过合金化和适当的热处理和机械处理,它可以变得更加坚硬和坚固,抗拉强度高达700兆帕。与其他一些金属不同,铝的强度和延展性在很低的温度下会增加。熔化后,固体金属体积膨胀约7%,凝固收缩率为液体体积的6.6%。氢气是已知的唯一明显的气体可溶性在熔融铝中;它的溶解度随温度升高而增加,但当金属结冰时几乎为零。
铝可以作为碱与酸形成盐,也可以作为弱酸与强碱形成盐。它在空气中是稳定的,因为暴露在空气中会形成一层薄而透明的氧化膜,保护铝免受进一步的氧化和反应。这种天然氧化膜的生长是自我限制的,也就是说,当一层薄层形成时,进一步的生长就会停止。熔融铝在空气中有一层较厚的氧化涂层保护,这也阻止了进一步氧化。细分化的原子状或片状铝与空气混合点燃后会发生剧烈爆炸。铝与沸水迅速反应,释放氢,形成氢氧化铝。
在其超纯状态(99.99%),铝缺乏强度和硬度,但可成形,可焊接,耐腐蚀,和一个优秀的导体。超纯铝有许多应用:在化学设备,在反射器,作为一个催化剂制造汽油、高级珠宝和电子元件。然而,今天使用的大多数铝都是与其他元素合金以增加强度。
最常见的合金元素是锰(Mn),镁(毫克),铜(铜)锌(锌),硅(Si)。(锂[Li]被添加到航空航天工业的一些最新合金中。)少量的铬(Cr),锆(Zr),钒(V),钛(Ti),硼(B),锡(Sn),铋(Bi)和引领(Pb)可为特定目的添加。铁以不洁净的形式存在。
铝合金产品可以在铸造厂通过砂型铸造、永久型铸造或压铸铸造成最终形状,也可以铸造成圆柱体或矩形块,再加工或锻造成板材、板材、锻件或挤压件等产品。
铸造合金
美国铝业协会美国建立了铸造铝合金和锻造铝合金的分类体系。铸造用四位数来标识合金,第一个数字表示主要合金元素或一组元素(看到表;有时在四个数字之前加一个字母,以表示原始组合的变体)。
铸造用铝合金的名称 | |||||||||
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这种合金至少99%是铝。 | |||||||||
第一个数字 | 1 | 2 | 3. | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
元素 | 艾尔* | 铜 | 锰 | 如果 | 毫克 | 毫克,如果 | 锌 | 其他(铁、锡) | 未赋值的 |
作文主要的铸造合金都列在表格除了主要元素之外,铸造合金还可能含有少量的钛,以细化组成铸件的晶体或晶粒的尺寸,以及少量的锰、铬或镍,以增加强度。铸件的冶金组织和性能也受到冷却速度的影响,而冷却速度又受到铸造方法的强烈影响。
合金元素(百分比) | ||||||
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指定 | 铸造过程* | 如果 | 铜 | 毫克 | 别人* * | 应用程序 |
* S,翻沙;P, permanent-mold-cast;D、压力压铸。 | ||||||
**剩余部分为铝和杂质。 | ||||||
208.0 | 年代 | 3.0 | 4.0 | 通用 | ||
213.0 | P | 2.0 | 7.0 | 气缸盖,定时齿轮 | ||
242.0 | S, P | 4.0 | 1.5 | 2.0镍 | 汽缸盖,活塞 | |
295.0 | 年代 | 1.1 | 4.5 | 通用 | ||
B295.0 | P | 2.5 | 4.5 | 通用 | ||
308.0 | P | 5.5 | 4.5 | 通用 | ||
319.0 | S, P | 6.0 | 3.5 | 引擎零件,钢琴板 | ||
A332.0 | P | 12.0 | 1.0 | 1.0 | 2.5镍 | 活塞,捆 |
F332.0 | P | 9.5 | 3.0 | 1.0 | 活塞,高温 | |
333.0 | P | 9.0 | 3.5 | 0.3 | 发动机部件,仪表外壳 | |
355.0 | S, P | 5.0 | 1.3 | 0.5 | 一般;强度高,耐压性好 | |
356.0 | S, P | 7.0 | 0.3 | 复杂的铸件;强度好,延展性好 | ||
360.0 | D | 9.5 | 0.5 | 2.0 Fe max | 船用部件,一般用途 | |
380.0 | D | 8.5 | 3.5 | 2.5 Fe max | 通用 | |
A413.0 | D | 12.0 | 大型复杂部件 | |||
443.0 | D | 5.3 | 2.0 Fe max | 化油器,配件,炊具 | ||
B443.0 | S, P | 5.3 | 0.8 Fe max | 通用 | ||
514.0 | 年代 | 4.0 | 五金,轮胎模具,炊具 | |||
520.0 | 年代 | 10.0 | 飞机配件 | |||
A712.0 | 年代 | 0.5 | 0.7 | 6.5锌 | 通用 |
3 xx。X合金的用量最大。铜和镁在铸态回火时都能提高强度,随后在轻度升高的温度下进行沉淀处理,产生细小的金属间颗粒,如Mg,从而提高强度2硅或铝2铜。通过高温固溶处理,然后快速冷却和沉淀处理,可以获得更高的强度和延展性。当硅(Si)含量超过12%时,硅在铸件中结晶增强以及耐磨性。在汽车工业3 xx。X铸件已更换铸铁在变速箱情况下,进气歧管,发动机缸体和气缸盖,因为减轻重量提高了燃油经济性。
2 xx。X合金的强度最高。必须遵循良好的设计和铸造技术来生产可接受的产品热处理必须应用于开发高强度和确保高抗应力和腐蚀引起的开裂。由于铝铜铸件的一般耐腐蚀性低于其他铝合金铸件,因此通常在关键应用中进行涂层处理。
5 xx。X合金铸件是指定耐高腐蚀时在海洋和其他严重环境是要求。这些合金也被用于最重要的表面处理和食品加工工业。
7 xx。X合金表现出良好的精加工特性,耐腐蚀,并能够在室温下通过沉淀产生高强度。
8 xx。X合金用于套筒轴承和衬套,因为锡可以防止卡住和擦伤。
4 xx。当要求中等强度、高延展性和抗冲击性时,使用X合金。当暴露于高温后的稳定性很重要时,也可以使用它们。
造成合金
锻造合金由四位数系统识别。同样,第一个数字表示主要合金元素或一组元素。(看到表)。
铝锻合金的名称 | ||||||||
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这种合金至少99%是铝。 | ||||||||
第一个数字 | 1 | 2 | 3. | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
元素 | 艾尔* | 铜 | 锰 | 如果 | 毫克 | Mg-Si | 锌 | 其他 |
变形合金产品的性能不仅取决于回火,也取决于回火作文.例如,当需要最高的成形性时,通过将产品暴露在升高的温度下并缓慢冷却来软化产品。3XXX和5XXX产品通过在室温下加工诱导应变硬化而增强,而2XXX, 6XXX和7XXX产品通过热处理促进主要合金元素的析出而达到最高强度。
铝-锰合金是最古老但应用最广泛的,因为它们结合了强度、可成形性和耐腐蚀性。铝饮料容器的主体是由合金3004.合金3003用于软包装,如冷冻食品托盘,并与3004和3105一起用于住宅壁板和工业和农场屋顶。烹饪用具、排水沟和落水管也由3XXX合金制成。
铝镁合金提供比3XXX合金更高的强度,也可成形,耐腐蚀,可焊接。合金5182用于饮料罐的盖子。合金5005和5083以及5052、5056和5086的品种用于器具、器具、钣金制品、压力容器、电视塔、焊接结构、船只和化学储罐。筛网、钉子和其他紧固件通常由5XXX合金制成。
铝-硅合金通过热处理析出细镁来增强强度2如果粒子。应用最广泛的6XXX合金产品是6063铝型材6061板材、板材、锻件和挤压件。6063型材广泛用于防风门,窗框,家具管,和其他建筑用途。Alloy 6061产品用于运输行业的卡车,船只和铁路车厢,以及家具,管道和需要良好耐腐蚀性的重型结构。高度抛光和沉淀加强6061卡车车轮节省燃料,因为它们比钢轮更轻。6201合金丝已被证明适用于电气导体电缆。6013是最新的6XXX合金之一,由于其具有吸引力的组合而应用于飞机制造密度、强度、成形性、耐腐蚀性。另一对6XXX合金,6009和6010,用于汽车的发动机罩和甲板盖,因为它们通过减轻结构重量来节省燃料。
铝-铜合金能够比3XXX, 5XXX或6XXX合金发展更高的强度,但它们的耐腐蚀性通常较低。2014合金锻件在交通运输行业得到广泛应用,2024板材、板材和挤压件广泛用于民用和军用运输机的机身和机翼下部。(大多数商用飞机机身上使用的2024板材是复合带有一层本质上纯铝的薄层,以提供更好的耐腐蚀性。)新型含锂铝铜合金由于其密度较低,开始被指定用于军用和商用飞机。无镁合金2219被用于太空飞行器的燃料和氧化剂罐,因为它是可焊接的,并且在低温和高温下具有高强度。合金2036和2008用于汽车工业的悬挂组件,如发动机罩,甲板盖和门。
铝-zinc-magnesium合金的强度最高。无铜合金7005,可焊接,具有良好的耐腐蚀性,用于地面运输行业。最高强度的7XXX合金含有铜,不可焊接;它们主要用于飞机制造工业因为它们的强度与密度之比很高。(飞机结构中的接头是铆接的,因此焊接性不是问题。)7075合金自20世纪50年代以来一直是高强度铝合金的主力。在20世纪70年代,为该合金开发了新的回火,以提供更好的抗应力、腐蚀开裂和剥落腐蚀的能力,并开发了更有吸引力的强度和断裂韧性组合的变体。7050合金是在20世纪70年代开发的,用于在舱壁和其他由厚产品加工而成的部件中提供高强度、高抗应力和腐蚀开裂的性能军用飞机.一种更高强度的改型7150,在1980年早期被开发用于商用飞机的上翼蒙皮,和一种新的脾气这种改型在20世纪80年代后期被引入,以提供最高强度水平的高耐腐蚀性。
铝硅合金用于焊丝和钎焊材料,因为大量的硅赋予熔融铝很大的流动性。