第一章 绪论

1。1 铝合金的概述

铝作为地壳中含量最多的金属元素，凭借其优异的特性，在日常生活和生产中扮演 着不可替代的重要的角色，推动了国民经济的迅速发展。伴随着铝合金冶炼技术以及加 工工艺的提高，越来越多的行业开始使用铝合金代替原有的钢结构材料，比如航空航天 产业、食品行业、建材行业、船舶汽车等行业。

1。1。1 铝合金的特点

纯铝为银白色金属，密度为2。7g⁄cm3，因为铝是面心立方结构，所以其塑形较高， 易于加工。同时，在中性含氧环境中，铝会形成一层 Al2O3·H2O 或 Al2O3 氧化膜，起到

隔绝介质、保护基材的作用[1]。但由于纯铝力学性能较差，因此不适合作为大载荷承重 结构材料[2]。所以，为了能使其应用在结构材料中，往往会在冶炼时加入适当的合金元 素，如 Zn、Ti、Cu、Mg、Si、Mn 和 Cr 等，并进行适当的热处理工艺，从而细化晶粒， 产生新的物相，改善组织，弥补纯铝的不足，满足使用要求。

铝合金还有许多其他优异的性能，例如：（1）较好的可回收和再生性，随着现代 技术的发展，已经实现了铝合金的可持续生产和循环利用。在 2009 年，我国的再生铝 已经占原铝产量的 40%[3]；（2）低密度：铝及其合金的密度远低于钢等常用结构材料， 因此将其应用在舰船、汽车和飞机上，可以大幅减轻自身重量，减小发动机单机容量[4]， 降低油耗，节省燃料，同时也能提高载重，增加利润。对于舰船，可以改善纵横比，提 高稳定性，使其更易于操纵[5]；（3）良好的加工成型性能：铝合金具有易切割、冷弯、 冲压、成型和切削等各种加工的特性，有利于舰船及飞机的流线化[5]；同时适用于大型 宽幅薄板的挤压成型，有利于减少焊缝，提高结构合理性[4,5]；（4）具有一定的焊接性 能；（5）较小的弹性模量，可以吸收较大的冲击应力，安全性高；（6）因其非磁性的 特点，可以用来制造测量类精密仪器。

1。1。2 铝合金的分类

按照成分和加工工艺特点，可以分为变形铝合金和铸造铝合金[2]。变形铝合金中能 否进行热处理又可分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。非热处理强化铝合金 指其固溶体成分不随温度变化而变化，无相变过程，不能通过热处理形成强化相。根据铝合金中主加合金元素含量的多少，铸造铝合金可分为：Al-Cu 系、Al-Si 系、Al-Mg 系、

Al-Zn 系等。绝大多数国家使用的分类方法如下[6-8]：

表 1-1 铝及铝合金的主要成分及特点[7]

锻铝

料 Al-Cu-Mg-Fe-Ni

易于锻造，耐高温 6A02 2A70 2A80

（1）按照铝合金热处理特点及主要成分——可热处理铝合金：纯铝、Al-Mn、Al-Si 系合金；不可热处理铝合金：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金。

（2）按照铝合金用途和性能——工业纯铝、普通硬铝合金（2xxx 系列）、超硬铝 合金（7xxx 系列）、耐高温铝合金、耐腐蚀铝合金、防锈铝合金、锻造铝合金等。

（3）按合金中主要成分——工业纯铝（1xxx 系列）、Al-Cu 系（2xxx 系列）、Al-Mn 系（3xxx 系列）、Al-Si 系（4xxx 系列）、Al-Mg 系（5xxx 系列）、Al-Mg-Si 系（6xxx

系列）、Al-Zn-Mg-Cu 系（7xxx 系列）、Al-Li 系（8xxx 系列）及备用合金（9xxx  系列）。

图 1-1 铝合金的分类示意图[2]

1-变形铝合金 2-铸造铝合金 3-不能热处理强化铝合金 4-能热处理强化铝合金