關(guān)于鋁合金材料性能的論述

　　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