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铝合金

　　铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。


　　纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。


　　铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。


铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类


　　变形铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。


　　铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好），铸造铝合金在铸态下使用。


　　一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。


　　2008年北京奥运会火炬“祥云”就是铝合金。





铝合金的典型机械性能(Typical Mechanical Properties)

铝合金牌号
及状态
拉伸强度(25°C MPa)
屈服强度(25°C MPa)
硬度500kg力10mm球
延伸率1.6mm(1/16in)厚度

5052-H112
175
195
60
12

5083-H112
180
211
65
14

6061-T651
310
276
95
12

7050-T7451
510
455
135
10

7075-T651
572
503
150
11

2024-T351
470
325
120
20




铝合金的典型物理性能(Typical Physical Properties)

铝合金牌号及状态
热膨胀系数
(20-100℃)
μm/m·k
熔点范围
(℃)
电导率20℃(68℉)
(%IACS)
电阻率20℃(68℉)
Ωmm2/m
密度(20℃)(g/cm3)

2024-T351
23.2
500-635
30
0.058
2.82

5052-H112
23.8
607-650
35
0.050
2.72

5083-H112
23.4
570-640
29
0.059
2.72

6061-T651
23.6
580-650
43
0.040
2.73

7050-T7451
23.5
490-630
41
0.0415
2.82

7075-T651
23.6
475-635
33
0.0515
2.82




铝合金的化学成份(Chemical Composition Limit Of Aluminum )

合金
牌号
硅Si
铁Fe
铜Cu
锰Mn
镁Mg
铬Cr
锌Zn
钛Ti
其它
铝

每个
合计
最小值

2024
23.2
0.5
3.8-4.9
0.3-0.9
1.2-1.8
0.1
0.25
0.15
0.05
0.15
余量

5052
25
0.4
0.1
0.1
2.2-2.8
0.15-0.35
0.1
--
0.05
0.15
余量

5083
23.8
0.4
0.1
0.3-1.0
4.0-4.9
0.05-0.25
0.25
0.15
0.05
0.15
余量

6061
23.6
0.7
0.15-0.4
0.15
0.8-1.2
0.04-0.35
0.25
0.15
0.05
0.15
余量

7050
23.5
0.15
20.-2.6
0.1
1.9-2.6
0.04
5.7-6.7
0.06
0.05
0.15
余量

7075
23.6
0.5
1.2-2.0
0.3
2.1-2.9
0.18-0.28
5.1-6.1
0.2
0.05
0.15
余量




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纯铝产品
　　来源： 地壳中含量最丰富的金属元素，含量高于7%。


　　铝，原子序数为13，原子量为26.98，原子体积为(立方厘米/摩尔)：10.0，面心立方结构，熔点660℃，密度2.702，地壳中含量（ppm）：82000 。


　　纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。


-　　各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同，铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用，如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数 2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。


　　航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。