书城科普读物神奇的新材料(海洋与科技探索之旅)
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第36章 铝合金

在纯铝中加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn、稀土等合金元素配制成各种铝合金,再经冷变形强化、细晶强化、固溶强化及时效强化来提高强度,以满足工程应用。

.变形铝合金变形铝合金的合金含量较低,为可以通过压力加工制成各种型材及成形零件的一类合金,按性能的不同,可分为以下几种:

(1)防锈铝合金主要有Al-Mg、Al-Mn系合金,合金含量少,塑性及耐蚀性好,易于成形及焊接,强度低,适于要求抗蚀及受力不大的零部件,如油箱、油管、铆钉、日用器皿等。

(2)硬铝合金主要为Al-Cu-Mg系合金,其强度高,但抗蚀性及焊接性较差,主要用于制造中等强度的飞行器的各种承力构件,如飞机蒙皮、壁板、桨叶、硬铆钉等。

(3)超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金,为硬铝中再加锌、铬、锰等合金而制成,强硬度更高,为时效强化效果最高的铝合金,其热态塑性好,但耐蚀性差,主要用于工作温度较低,受力较大的飞机大梁、螺旋桨叶等。

(4)锻铝合金主要为Al-Cu-Mg-Si系及耐热性突出的Al-Cu-Mg-FeNi系铝合金,具有良好的热塑性、铸造性、耐蚀性及焊接性,机械性能与硬铝相近,适于锻压成形,故称锻铝。主要用于制造形状复杂的锻件,如导风轮及飞机上的接头、框架,建筑用铝合金门窗型材,耐热好的Al-Cu-Mg-Fe-Ni系还可用于喷气发动机的压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。

.铸造铝合金铸造铝合金的合金含量较高,熔点较低,适于铸造成形。常有以下几类:

(1)Al-Si系铸造铝合金具有优良的铸造性及较好的耐蚀、耐热及焊接性,适于制造各种形状复杂的铸铝件,如内燃机活塞、汽缸体、汽缸头,轿车轮毂、仪表壳等,应用量占整个铸铝的50%以上。

(2)Al-Cu系铸造铝合金此类合金的强度特别是高温强度较大,主要用于在较高温度(300℃以下)工作的零件,如内燃机汽缸头及活塞等。

(3)Al-Mg系铸造铝合金此类合金属于高强度和高耐蚀性的合金,密度小,抗冲击,常用于外形较简单、承受冲击载荷、在腐蚀介质下工作的船舰配件、化工零件等。

(4)Al-Zn系铸造铝合金此类合金是最便宜的铝合金,其铸造性好,强度较高,但耐蚀性较差,密度较大,主要用于受力较小,形状复杂的仪器仪表件及建筑装修小配件。

(5)Al-Li系铸造铝合金是近几年开发的新型铝合金,由于锂(Li)的加入使密度降低10%~20%,而Li对Al的强化效果十分明显,使其比强度、比刚度大大提高,已达到部分取代硬铝和超硬铝的水平,且耐蚀及耐热性较好,是航空航天工业的新型结构材料。

(6)Al-RE系铸造铝合金-Si系合金中加入稀土RE(中国用符号“RE”来表示稀上),铸造性好且耐热性高,用它制成的内燃机活塞的使用寿命比一般铝合金活塞高7倍以上。