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      關(guān)于鋁合金材料性能的論述

      2012-01-01 00:00:00王海生
      科技資訊 2012年2期


        摘要:介紹多種鋁合金材料及相關(guān)成型方法,性能,用途,優(yōu)缺點(diǎn),廣闊前景。著重介紹2004年日本制鋼所由納米微細(xì)結(jié)晶粒構(gòu)成的鋅鋁合金的性能和實(shí)用前景。
        關(guān)鍵詞:合金 噴鑄成型 納米微細(xì)結(jié)晶?!崦辈牧?br/>  中圖分類(lèi)號(hào):TQ13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)01(b)-0086-02
        大多數(shù)金屬?gòu)?qiáng)度低,很軟,但兩種軟金屬合在一起就會(huì)成為一種較硬的金屬,叫“合金”。改變金屬的配比和成分,合金的性質(zhì)就會(huì)改變。多數(shù)合金由兩種或兩種以上金屬合成,但有些合金含非金屬元素?,F(xiàn)在讓我來(lái)介紹一下鋁合金,噴鑄成型是一種新型的鋁合金成型方法。噴鑄成型生產(chǎn)方法其特色是:熔融金屬液在極短暫的時(shí)間內(nèi),經(jīng)由霧化裝置將金屬液噴散成微小顆粒(10um~500um),噴鑄堆積在預(yù)定的沉積板上。這種噴鑄成型的制程方法是建材、汽車(chē)部件、核電廠(chǎng)使用復(fù)合材等最佳選擇。鋁合金也是家裝工程中一種很受歡迎的材料。因?yàn)樗|(zhì)輕、堅(jiān)固、用途廣泛。
        1 總述
        日本神戶(hù)制鋼廠(chǎng)近年著手開(kāi)發(fā)由納米微細(xì)結(jié)晶粒構(gòu)成的鋅鋁合金的新用途。因?yàn)樗哂凶冃尉彌_作用,制鋼所準(zhǔn)備將其用于汽車(chē)防撞材料的開(kāi)發(fā)。據(jù)報(bào)道,“納米微細(xì)結(jié)晶粒鋅鋁合金”是神戶(hù)制鋼所2004年開(kāi)發(fā)的新材料,已用于大阪市旅館的防震裝置。報(bào)道介紹到,這種合金在遇到外力突然撞擊時(shí)會(huì)像口香糖一樣伸縮,因此在交通事故和地震突然發(fā)生時(shí),它可以減少外力的沖擊??梢?jiàn)這種材料很厲害,用鋁合金材料造的船艇等水上運(yùn)輸工具還比用一般材料造的具有更多用途,有節(jié)能、長(zhǎng)壽命、易于保養(yǎng)、好保管的優(yōu)點(diǎn),是居家休閑、運(yùn)動(dòng)、運(yùn)輸?shù)然顒?dòng)的首選。近年研制出一種新型的高性能鋁合金熱頂鑄造熱帽材料,這種材料有很多優(yōu)點(diǎn)。像是:絕熱性能高,結(jié)實(shí)堅(jiān)固,不會(huì)掉落材料,對(duì)鋁熔體不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)性的與物理性的污染,不與水氣發(fā)生作用,因而不增加鋁熔體的氫含量,鑄造時(shí)不與鋁熔體發(fā)生反應(yīng),因此使用壽命長(zhǎng)且易清理,表面堅(jiān)硬,便于搬運(yùn),耐熱沖擊與熱循環(huán),在使用過(guò)程中不會(huì)破裂,不含纖維性物質(zhì),可降低回收成本等等的優(yōu)點(diǎn)。可見(jiàn)化學(xué)為我們的科技和生活貢獻(xiàn)很大!
        而鋁合金輪轂也以其美觀大方、安全舒適等特點(diǎn)博得了越來(lái)越多私家車(chē)主的青睞,現(xiàn)在幾乎所有的新車(chē)型都采用了鋁合金輪轂,并且很多車(chē)主朋友也將原來(lái)車(chē)上用的輪轂換成鋁合金輪轂。為什么它會(huì)這么受歡迎呢?原來(lái)是因?yàn)樗哂邪踩?、舒適和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)!安全——對(duì)于高速行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō),因輪轂變形、制動(dòng)等產(chǎn)生的高溫爆胎、制動(dòng)效能降低等現(xiàn)象已屢見(jiàn)不鮮。而鋁合金的熱傳導(dǎo)系數(shù)比鋼、鐵等大三倍,散熱效果自然要好得多,從而增強(qiáng)了制動(dòng)效能,提高了輪胎和制動(dòng)盤(pán)的使用壽命,有效地保障了汽車(chē)的安全行駛的確安全。舒適——裝有鋁合金輪轂的汽車(chē)一般都采用扁平輪胎。扁平輪胎的緩沖和吸震性能優(yōu)于普通輪胎。這樣,汽車(chē)在不平的道路上或高速行駛時(shí),舒適性會(huì)大大提高,的確舒適!節(jié)能——由于鋁合金輪轂重量輕(與同樣規(guī)格的鋁或鋼輪轂相差約2kg)、制造精度高,所以在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)變形小,慣性阻力也小。這有利于提高汽車(chē)的直線(xiàn)行駛性能,減輕輪胎滾動(dòng)阻力,從而減少油耗~的確節(jié)能!而由于鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑,所以它表面也形成了一層致密性的薄膜,防止它繼續(xù)被氧化。而鋁合金也保留了這一特點(diǎn)。
        關(guān)于鋁合金的特性與用途,我查找了十幾種不同牌號(hào)的鋁合金?,F(xiàn)在讓我來(lái)一一介紹(注意:LF為防銹鋁;LY為硬鋁;LC為超硬鋁;LT為特殊鉛;LD為鍛鋁。)
        牌號(hào)為L(zhǎng)F21:這是應(yīng)用最廣的一種防銹鋁,它的強(qiáng)度不高,不能熱處理強(qiáng)化,在退火狀態(tài)下有高的塑性,而蝕性好,焊接性好,切削加工性不良。用于制造要求高可塑性和良好焊接性、在液體或氣體介質(zhì)中工作的低載荷零件如油箱、油管、液體容器等;線(xiàn)材可制作鉚釘。牌號(hào)為L(zhǎng)F13:它耐蝕性高、焊接性能好。導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性比純鋁低得多??捎美渥冃渭庸みM(jìn)行強(qiáng)化而不能熱處理強(qiáng)化。適用于作焊接結(jié)構(gòu)件。牌號(hào)為L(zhǎng)F5/LF10:它們?yōu)殇X鎂系防銹鋁(LF10的含鎂量稍高于LF5)強(qiáng)度與LF3相當(dāng),熱處理不能強(qiáng)化,退火狀態(tài)塑性高,半冷作硬化塑性中等,焊接性能尚好,LF5用于制作在液體中工作的焊接零件、管道和容器以及其它零件。LF10主要用來(lái)制造鉚釘。牌號(hào)為L(zhǎng)F6:它有較高的強(qiáng)度和耐蝕性,退火和擠壓狀態(tài)下塑性尚好,用氬弧焊的焊縫氣密性和塑性尚可。切削加工性良好。用于焊接容器、受力零件、飛機(jī)蒙皮及骨架零件。牌號(hào)為L(zhǎng)F5-1:它為不可熱處理強(qiáng)化鋁合金,有一定的強(qiáng)度,耐蝕性、切削性良好。陽(yáng)極化處理后表面美觀,可加工成光學(xué)機(jī)械部件、船舶部件及導(dǎo)線(xiàn)夾等。牌號(hào)為L(zhǎng)F2/LF3:它的強(qiáng)度比LF21較高,塑性與耐蝕性高,熱處理不能強(qiáng)化,焊接性好(LF3的焊接性?xún)?yōu)于LF2),在冷作硬化狀態(tài)下的切削性較好,可拋光。用于制造在液體中工作的中等強(qiáng)度的焊接件、冷沖壓零件和容器等。
        牌號(hào)為L(zhǎng)Y1:它為鉚接鋁合金結(jié)構(gòu)用的主要鉚釘材料,在淬火和自然時(shí)效后的強(qiáng)度較低,但有很高的塑性和良好的工藝性能,焊接性與LY11相同,切削性能尚可,耐蝕性不高,廣泛用作中等強(qiáng)度和工作溫度<100℃的結(jié)構(gòu)用鉚釘材。牌號(hào)為L(zhǎng)Y2:它為耐熱硬鋁,有較高的強(qiáng)度,熱變形時(shí)塑性高,可熱處理強(qiáng)化,在淬火及人工時(shí)效狀態(tài)下使用,切削加工性良好,耐蝕性比LD7、LD8耐熱鍛鋁較好,在擠壓半成品中,有形成粗晶環(huán)的傾向,用于制造在較高溫度下工作的承力結(jié)構(gòu)件。牌號(hào)為L(zhǎng)T4/LY 8/LY9:它們均為鉚釘用合金,LY4有較好的耐熱性,可在125℃~250℃內(nèi)使用,LY9的強(qiáng)度較高,但其共同缺點(diǎn)是鉚釘必須在淬火后2h~6h內(nèi)使用。LT8適用于制作中等強(qiáng)度的鉚釘。牌號(hào)為L(zhǎng)Y10:它有較高的剪切強(qiáng)度,鉚接過(guò)程不受熱處理時(shí)間的限制,但耐腐性不好。工作溫度不宜超過(guò)100℃。牌號(hào)為L(zhǎng)Y11:它是應(yīng)用最早的一種標(biāo)準(zhǔn)硬鋁,中等強(qiáng)度,可熱處理強(qiáng)化,在淬火和自然時(shí)效狀態(tài)下使用,點(diǎn)焊性能良好,氣焊及氬弧焊時(shí)有裂紋傾向,熱態(tài)下可塑性尚可,切削加工性在淬火時(shí)效狀態(tài)下尚好,耐蝕性不高。用于制作中等強(qiáng)度的零件和構(gòu)件,沖壓連接部件,局部鐓粗的零件(如螺釘、鉚釘)。牌號(hào)為L(zhǎng)Y12:它是高強(qiáng)度硬鋁,可熱處理強(qiáng)化,在退火和剛淬火狀態(tài)下塑性中等,點(diǎn)焊性能好,氣焊和氬弧時(shí)有裂紋傾向,抗蝕性不高,切削加工性在淬火和冷作硬化后尚好,退火后低。用于制造要求高負(fù)荷的零件以及在150℃以下工作的零件。牌號(hào)為L(zhǎng)Y16/LY17:它們都是耐熱硬鋁,常溫下強(qiáng)度不高而在高溫下有較高的蠕變強(qiáng)度,熱態(tài)下塑性較高,可熱處理強(qiáng)化,焊接性能良好抗蝕性不高,切削加工性尚好。用于制造250℃~350℃下工作的零件,板材可用于制作常溫或高溫下工作的焊接件。
        牌號(hào)為L(zhǎng)C3:它是超硬鋁鉚合金,可熱處理強(qiáng)化,剪切強(qiáng)度較高,耐蝕性和切削加工性尚可,鉚接時(shí)不受熱處理時(shí)間的限制。用于制作受力結(jié)構(gòu)的鉚釘。牌號(hào)為L(zhǎng)C4/LC9:它們都是高強(qiáng)度鋁合金,在退火和剛淬火狀態(tài)下的可塑性中等,可熱處理強(qiáng)化,通常在淬火、人工時(shí)效狀態(tài)下使用,此時(shí)得到的強(qiáng)度比一般硬鋁高得多,但塑性較低,有應(yīng)力集中傾向,點(diǎn)焊性能良好;氣焊不良,熱處理后的切削加工性良好,退火狀態(tài)稍差,LC9板材的靜疲勞、缺口敏感、抗應(yīng)力腐蝕性能稍?xún)?yōu)于LC4。用于制造承力構(gòu)件和高載荷零件等。
        牌號(hào)為L(zhǎng)T1:它是一種含Si5%的低合金化二元鋁硅合金,其力學(xué)性能不高,但抗蝕性很高,壓力加工性能良好。適用于制造焊條和焊棒,用于焊接鋁合金制品。
        牌號(hào)為L(zhǎng)D2:它是中等強(qiáng)度,在熱態(tài)和退火狀態(tài)下可塑性高,易于鍛造、沖壓,在淬火和自然狀態(tài)下具有LF21一樣好的耐蝕性,易于點(diǎn)焊和氫原子焊,氣焊尚可。切削加工性在淬火時(shí)效后尚可。用于制造塑性和高耐蝕性、中等載荷的零件以及形狀復(fù)雜的鍛件。牌號(hào)為L(zhǎng)D2-1/LD2-2:它們耐蝕性好,焊接性能良好。用于制造大型焊接構(gòu)件、鍛件及擠件。牌號(hào)為L(zhǎng)D5:它是高強(qiáng)度鍛鋁,熱態(tài)下有高的可塑性,易于鍛造、沖壓,可熱處理強(qiáng)化,工藝性能較好,抗蝕性也較好,但有晶間腐蝕傾向,切削加工性和點(diǎn)焊、滾焊、接觸焊性能良好,電焊、氣焊性能不好。用于制造形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件和沖壓件等。牌號(hào)為L(zhǎng)D6:它在熱壓力加工時(shí)都有很好的工藝性能,可進(jìn)行點(diǎn)焊和滾焊,熱處理后易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕傾向和晶間腐蝕敏感性??芍圃鞆?fù)雜形狀和中等強(qiáng)度的鍛造零件和模鍛件。牌號(hào)為L(zhǎng)D7/LDS/LD9:它們都是耐熱鍛鋁,可熱處理強(qiáng)化,點(diǎn)焊、滾焊和接觸焊性能良好,電焊性能差,耐蝕性和切削加工性尚好,LD8的熱強(qiáng)性和可塑性比LD7差。用作在高溫下工作的復(fù)雜鍛件。牌號(hào)為L(zhǎng)D10:它是高強(qiáng)度鋁,熱強(qiáng)性較好,但在熱態(tài)下可塑性差,其它性能同LD5。用于制造高負(fù)荷和形狀簡(jiǎn)單的鍛件、模鍛件。牌號(hào)為L(zhǎng)D30:它用于制造中等強(qiáng)度(αb>27kgf/mm2)在+50℃~-70℃圍內(nèi)工作并要求在潮濕和海水介質(zhì)中具有合格耐蝕性能的零件。牌號(hào)為L(zhǎng)D31:它用于制造強(qiáng)度不高(口b>20kgf/mm2)耐蝕性能好,有美觀裝飾表面,在+50℃~-70℃工作的零件,其合金經(jīng)特殊機(jī)械處理后有較高的導(dǎo)電性能,在電氣工業(yè)上得到,廣泛應(yīng)用。
        2 結(jié)語(yǔ)
        我所搜集的資料就只有這些,但也足以可見(jiàn)鋁合金的家族是多么龐大啊!化學(xué)的世界猶如浩瀚的海洋——豐富多彩,無(wú)窮無(wú)盡,讓我們一起來(lái)學(xué)好化學(xué),在這個(gè)神秘而廣闊的空間里邀

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