根据其化学组成和加工方法,铝合金可分为铸造和锻制两种。基于它们的技术和服务能力,锻造铝合金可以分为四个不同的组:防锈铝,硬铝,超级硬铝和锻造铝。

耐腐蚀的铝

锰和镁都存在于铝锰和铝镁合金中,是防锈铝的主要合金成分。我们把这种铝合金列为不耐老化的品种之一。一旦锻造和退火,它成为单相固溶体具有优良的耐腐蚀性和灵活性。虽然锰的主要作用是提高合金的耐蚀性,但当锰存在时,溶液强化会使铝变得更强。含锰合金具有较高的耐腐蚀性,因为其第二相MnAl6具有与铝相似的化学特性。镁具有较强的固溶强化作用,对铝合金的耐蚀性危害较小。

耐锈的铝具有很高的耐压能力,可以通过冷压加工来加强。除了高可焊性外,它的可切削性也很差(因为它太软了)。管道、水箱、柳条钉和其他低应力部件通常由防锈铝制成。

硬铝

只要在混合物中加入少量的锰,硬铝本质上就是一种AU - Cu - Mg合金。除固溶强化外,还形成了CuA12(相)、Al2CuMg (S相)等相。锰被添加到合金中以提高合金的耐蚀性;它也有一点固溶强化作用,但由于它的沉淀倾向低,不会加速老化过程。任何一种硬铝材都可以通过老化来增加强度,但其柔韧性和耐腐蚀性会受到影响。合金的强度会随着铜和镁含量的增加而增加。硬铝根据合金(2A02)的合金化程度、机械质量和技术特性,可分为柳接头(2A01、2A10)、中等强度(2Al1)、分离强度(2A12、2A06)和耐热(2A07)。

在变形铝合金中,硬铝是目前飞机制造中最受欢迎的选择之一。热处理后,其最大强度可达500MPa,具有优良的时效硬化性能。一些飞机承重部件是用这种材料制造的。

硬铝的耐腐蚀性较低,特别是在盐水中。含铜固溶体和化合物的电极电位离晶界更远,由于含铜固溶体和化合物的钢含量较高,晶间腐蚀更容易发生。

Superduralumin

Al - Cu - Mg - Zn体系,包括像7A04这样的合金,是超硬铝的主要成分。具有强强化作用的MgZn2(相)与Al2Mg3Zn3组成时效强化区(T相)。淬火和时效在室温下提高强度

最强的变形铝合金,抗拉强度在600 MPa以上。这种合金的耐热性比硬铝低,更容易受到应力腐蚀和疲劳。

渗铝钢

Al - Mg - Si - Cu体系和Al - Cu - Mg - Ni - Fe体系中的合金包括变形铝。这种铝合金具有很高的热塑性,可用于制造航空工业的各种锻件,特别是那些尺寸大、几何形状复杂的锻件,因为单个合金部件的存在率很低。通过向合金中添加铜、镁、硅和其他成分,可以生成Mg2Si、Al2CuMg、CuAl2和其他化合物。在锻造铝合金中加入铁和镍提高了合金的使用温度,因此得名。6A02, 2A50, 2B50和2A14是用于锻造的最普遍的铝合金类型。在大多数情况下,在提供之前,它是被人为淬火和陈化的。

少量的过渡族元素,包括锰、铬、锗和钛,经常被添加到铝合金中,以便它们能在温度分离下发挥作用。将这些组分溶解到基体中可显著提高再结晶温度。为了防止再结晶和晶粒膨胀,必须析出分散的第二相。冰再结晶的温度是高温下耐久性的另一个指标。

合金元素含量过高的变形铝合金,合金的加工流动性和耐腐蚀性会急剧下降,甚至可能无法加压加工。因此,变形铝合金中的w (Cu)通常在5%到8%之间,w (Mg)通常在2.5%到5%之间,w (Zn)通常在3%到8%之间,w (Si)通常在0.5%到1.2%之间。铁、硅等杂质对锻铝合金有害。

由于大多数锻造铝合金具有很好的延展性,所以锻件的形式和种类非常广泛。许多锻造工艺,包括自由锻造、模锻、加厚锻造、辊锻、轧制、纺丝、轧环和挤压,都可以用来制造铝合金缎面部件。铝合金的成分范围很广,每一种成分都会产生不同的流动应力。在每种合金中,最大流动应力大约是最小流动应力的两倍(也就是说,所需的锻造载荷大约是两倍)

尽管碳钢的流动应力比某些铝合金高,但一些低强度铝合金,如1100(相当于工业纯铝1200)和6A02的流动应力更低。与碳钢相比,高强度铝合金,特别是铝锌合金如7075 (LC4)和7049 (LC6)的流动应力要大得多。其他几种铝合金中的流动应力,如2219 (LY16),非常接近于碳钢中的流动应力。虽然铝合金比碳钢和许多合金钢更难锻造,但它明显比镍或钴基合金和钛合金更容易锻造,特别是当使用等温模锻技术时。

根据其技术塑性和机械性能,变形铝合金可分为三类。中强塑性合金包括2A14、2B50、2A70、2A80、2A02、2A06、2A11、2A16、2A17、5A06等;高强低塑性合金包括2A14、2A12、7A04等;工业纯铝是低强度和高塑性合金的一个很好的例子。这张图对比了10种典型铝合金锻造的相对容易程度。

相对可锻性是通过考虑获得指定的变形标准的难度和发生断裂的可能性,以及10种合金的每个能量吸收单元在各自的锻造温度范围内产生的变形串来计算的。如图所示,随着温度的升高,各种铝合金的可锻性提高,尽管温度对合金的影响并不均匀。如如图所示,含游离硅的4032合金的延展性对温度的依赖性很大,而高强度Al Zn Mg Cu系7075等合金的延展性受温度的影响最小。从图中可以看出,不同的铝合金具有不同的可锻性。

不同合金中合金元素的种类和数量的差异以及强化相的质量、数量和分布特征对铝合金的塑性和抗变形能力有显著影响。尽管某些锻造铝合金,如1100和3003 (LF21),比图中所示的合金具有更强的延展性,但它们在锻造生产中并不有用,因为它们不能通过热处理加强。流动性差与铝合金的延展性有关,这是这种材料的另一个显著特征。

“流动性”指的是合金在受到外力时填充锻模腔的能力。最重要的是合金的抗变形能力和它的外摩擦系数。通过降低变形阻力和外摩擦系数来获得更好的流动性。由于高强度铝合金的变形抗力高于钢,且在锻造温度下的外摩擦系数较大,因此流动性较差。

Baidu
map