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 铝及铝合金钢 材料工程系金工教研室 课前复习题 1、金属材料通常可分为几类？ 答:通常将金属材料分为有色金属和黑色金属两大类。黑色金属是指铁、锰、铬及其合金；除此之外的所有金属都称为有色金属。 2、与黑色金属相比，有色金属有何特点？ 答：比密度小、比强度高，在空间技术、原子能、计算机等新型工业部门应用广泛。 本课内容 1、工业纯铝的特性、用途及分类； 2、铝合金的分类； 3、铝合金的时效强化； 4、变形铝合金； 5、铸造铝合金。 工业纯铝的特性 密度较小，约为2.7g/cm3 ；面心立方晶格（FCC）；无同素异晶转变； 导电、导热性好，仅次于银、金、铜。 极强的抗大气腐蚀能力，在空气中铝的表面生成致密的氧化膜，保护了内部金属不被腐蚀——钝化现象。但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀； 非磁性、无火花材料； 强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变动强化提高强度、硬度； 工业纯铝的分类及牌号 分类：工业纯铝分纯铝(99%﹤wAL﹤99.85)和高纯铝(wAL﹥99.85%)两类。纯铝又分为铸造纯铝和变形铝两种。 牌号：铸造纯铝的牌号由“Z”和铝的化学元素符号及表明铝含量的数字组成，如ZAl99.5表示wAl=99.5%的铸造纯铝；变成铝的牌号用四位字符体系的方法命名，即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量×100后小数点后两位数字，第二位的字母表示原始纯铝的改型情况，如为A，表示原始纯铝，若为其它字母，则表示为原始纯铝的改型。如变形铝1A30表示wAl=99.30%的原始纯铝。  铝合金的分类 用于制作铝合金的合金元素大致分为主加元素（硅、铜、镁、锌、锰等）和辅加元素（铬、钛、锆等）。铝与主加元素的二元相图一般都具有右图所示形式，根据该相图上最大溶解度D点，把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。 ①变形铝合金：成分在D点以左的合金，加热到固溶线以上时，可得到单相固溶体，塑性好，宜于进行压力加工，称为变形铝合金。 铝合金的分类 变形铝合金又分为两类：成分在F点以左的合金，固溶体成分不随温度而变，属热处理不可强化合金；成分在D～F点之间的合金，固溶体成分随温度而变，属热处理可强化铝合金。 铸造铝合金 成分在D点以右的合金，由于有共晶组织存在，适于铸造，称为铸造铝合金。铸造铝合金中有成分随温度变化的固溶体，也能用热处理强化。但距D点越远，强化效果愈不明显。 铝合金的时效强化 固溶处理：将成分位于D～F点之间的合金，加热到α 相区，经保温获得单相α 固溶体后迅速水冷，可在室温下获得过饱和的α 固溶体，这种处理方式称为固溶处理。 时效强化：固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为时效强化。在室温下进行的称自然时效；在加热条件下进行的称人工时效。 时效条件：? 合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固溶体中溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低。 时效硬化规律 (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。 时效实例 含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线? 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。 回 归 自然时效后的铝合金, 在230～250℃短时间(几秒至几分钟)加热后, 快速水冷至室温时, 可以重新变软。如再在室温下放置, 则又能发生正常的自然时效。这种现象称为回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。利用这种现象，