培训讲座：铝合金研讨.ppt

培训讲座：  铝合金材料 车体品技室 张亚鸿 2008年4月 培训内容 一、铝合金材料的分类 二、主要的铝合金体系 三、铝合金材料的性能特点及其热处理 四、铸造铝合金及其用途 五、变形铝合金及其用途 六、几种典型摩托车铝合金零部件性能要求介绍 一、铝合金材料的分类 从材料的生产工艺上区分，铝合金分为以下二大类： 变形铝合金 铸造铝合金 二、几种主要铝合金体系 从构成铝合金的化学成分上区分，铝合金有以下几种体系： 1、Al-Mg: Mg在Al中形成单相铝合金固溶体，固溶强化效果好，同时具有良好的抗蚀性，是目前生产中广泛使用的的主要防锈铝合金系列。 2、Al-Cu: Cu在Al中强烈地提高合金的强度且耐热性好，是高强度铝合金及耐热铝合金的主要合金元素。 三、铝合金的性能特点及其热处理 铝材由于比重小，耐腐蚀性能良好，在日常生活及工业生产中受到广泛应用。但纯铝由于强化很低，仅限于少数场合使用。为充分发挥铝材的优点，进一步提高铝材的一个重要性能---比强度（强度/重量），提高铝材的强度就十分重要了。 提高铝合金强度的途径： 1、冷变形强化； 2、固溶强化（合金化强化）； 3、时效强化（沉淀强化）； 4、细化组织强化； （一）铝合金的冷变形强化 冷变形强化又称冷作硬化。 材料经冷变形后，其强度、硬度就提高了。 强化的程度随变形量、变形温度、材料本身的性质有关。 变形量越大，则强度（бb）越高，但塑性(δ、Ψ) 却随之下降。 纯铝冷轧变形30%后的性能 冷作硬化的解释：  以 钢的应力（б）--应变（ε）曲线为例 （二）铝合金的固溶强化（合金化强化） 合金元素固溶到基体金属中，形成一种固溶体时，此合金的强度、硬度得到提高，称为固溶强化。 与冷作硬化不同，固溶强化时，强度提高，但塑性一般不下降或下降不多。少数的甚至有所提高，如Ni加入钢中，Zn固溶Cu中（黄铜）。 铝合金中的主要合金元素有：Cu、Mg、Zn、Mn、Si 几种元素同时加入比单一元素加入的强化效果更好（元素总量相同时）。 （三）铝合金的时效强化（沉淀强化） 在固溶度随温度下降而减少的合金系中，当合金元素含量超过一定限度后，淬火可获得过饱和固溶体，在较低的温度加热（即时效），过饱和固溶体将发生分解，析出弥散相，此时引起合金强度的提高，称为沉淀强化。又称为弥散强化，时效强化。 沉淀强化是铝合金、镁合金、钛合金、铜合金、某些高级不锈钢的重要强化手段。 沉淀强化的原理图—温度与元素含量的关系 硬度与时效时间的关系 名词解释 A、淬火，又称固溶处理： 将合金加热到固溶度曲线的上限，之后快速冷却，形成过饱和固溶体，这一工艺过程称为淬火，也叫固溶处理。 B、时效，又称析出： 淬火获得的过饱和固溶体处于不平衡状态，因而有发生分解和析出过剩溶质原子（往往呈第二相形式析出）的自发趋势，并随时间的增长硬度与强度提高，，这种现象称为时效。 人工时效时的硬度变化 （四）细化晶粒强化 金属材料由多晶粒结构组成。 实际表明：材料的晶粒越细，硬度、强度就越高。 细化晶粒的方法： A、对于变形铝合金来说，主要通过冷变形加工，再经过再结晶退火来细化材料的组织。 B、铸造合金的组织细化可采用变质处理的工艺方法来实现。 在熔炼浇注时采用搅动，降低浇注温度，避免金属溶液过热，增大冷却速度等措施，也可以（或者有利于）获得细晶粒铸件。如金属模浇注就比砂模浇注的组织细，强度高。 变质处理介绍 所谓变质处理处理就是浇注前在金属溶液中加入微量的被称为变质剂的元素或化合物，使金属溶液的结晶过程受到影响，结晶为细密组织。主要有二种作法： A、在金属溶液中加入适当的难熔质点（或者与基体金属能形成难熔化合物质点的元素）作为（或产生）非自发晶核，由于晶核数目大量增加，熔液即结晶为细晶粒。 例如，在含1.5%Mn的铝合金中加入0.09%的Ti,晶粒即被细化 （五）铝合金的主要热处理工艺介绍 热处理是改善金属材料工艺性能和使用性能（机械性能、物理性能、化学性能），充分发挥材料潜力的重要手段。 热处理工艺尤其是固溶处理、时效，也是充分发挥铝合金材料的固溶强化，沉淀强化效果的必要手段。 铝合金的常用热处理工艺有： 退火、 固溶处理、 时效三种。 1