铝合金线的制造和发展毕业论文.doc 23页

'铝合金的制造和发展铝合金线的制造和发展毕业论文目录绪论··························································4第一章铝产品现状··············································51.1铝的基本结构与特性·········································51.2纯铝产品的分类··············································81.3纯铝产品的应用··············································8第二章铝合金产品现状··········································102.1铝合金产品的概述············································102.2铝合金产品的种类············································102.3铝合金产品各系的特点·········································12第三章铝合金产品的制造·········································143.1铸造铝合金产品及高强度铝合金··································143.2铝合金制造过程23 铝合金的制造和发展的问题及修伤工艺·······························16第四章铝合金产品的应用·······································174.1普通的铝合金产品············································174.2铝合金产品的典型用途········································18第5章铝合金的发展前景········································22结论··························································23致谢···························································24参考文献·······················································24绪论23 铝合金的制造和发展一天，维尔姆在铝中添加少量的铜和镁。他像往常一样用锤子敲打新材料。“当”的一声，锤子反弹起来，可新材料上没有一点凹陷的痕迹。“会不会是我累得没力气了呢?”维尔姆再一次举起锤子，用尽吃奶的力气往新材料上敲，在听到巨大响声的同时，他觉到整个手臂被震得发麻。维尔姆精神为之一振，顾不得手臂疼痛，连忙拾起新材料。它，依然完好无损。坚硬的铝终于诞生了!维尔姆对新材料——铝合金的强度做了估测，证实它的强度比铝高3-5倍。可是，用它制造武器还是不行。“可不可以再提高它的强度呢?”维尔姆立即想到了淬火，因为淬火可以提高钢铁的硬度。维尔姆将铝合金放在炭火中烧。熊熊的火焰将铝合金烧得通红。他将铝合金夹出，很快地浸入水中。顿时，在“咝咝咝”的响声中，烟雾弥漫。维尔姆对淬火后的铝合金的强度进行估测，果然强度又提高了许多。为了以后实验的开展，维尔姆暂时放下手头的淬火工作，又进行含铜和镁的铝合金的炼制工作。待炼得一定数量铝合金后，为慎重起见，维尔姆对原先淬火过的铝合金的强度又进行估测。他惊奇地发现，铝合金的强度又提高了1倍。两次测定的结果为什么相差甚远?难道是测量仪器坏了吗?维尔姆对测量仪器仔细地检查一遍，没有发现什么异常现象。维尔姆想：是不是时间老人在捣鬼呢?经过试验，证实了他的推测：这种铝合金在放置一段时间后，它的强度会逐渐提高。由此，维尔姆也找到了一种最佳热处理方法。这种含少量铜和镁的铝合金，经过淬火，成了比钢铁轻但却与钢铁一样坚固的材料。第1章铝产品现状23 铝合金的制造和发展1.1铝的基本结构与特性铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属－铝的生产和应用。当1886年CharlesHall在美国俄亥俄州和PaulHeroupt在法国各自独立地将溶解在熔融冰晶石中的氧化铝(Al2O3)的电解还原技开发成功之时，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料－铝及其合金对汽车工业的发展开始起重要的作用。电气化也要求将大量质轻的导电金属－铝用于长距离输送电，用于建造支撑架空电缆纲络所需要的塔架，以便以发电厂传输电能。铝工业的发展还不只限于上述内容。铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。现在，铝已发展成具有各种各样用途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的影响.有铝的生产均基于Hall-Heroult法。将从铝土矿制得的氧化铝溶于冰晶石电解液，其中加有几种氟化物的盐类以控制电解液的温度、密度、电阻率以及铝的溶解度。然后，通入电流电解已熔的氧化铝。这样，氧在碳阳极上生成并与后者起反应，而铝则在阴极上作为金属液层而聚集。已分离出的金属可以定时用虹吸法或真空法移出度坩埚中，然后将铝液转移到铸造设备中浇铸成锭。冶炼出来的铝含有的主要杂质是铁与硅，锌、镓、钛、钒也通常作为微量杂质存在。国际上铝的最低纯度是以确定的成分及其数值作为基本标准。在美国，以形成常规做法是将铁与銈的相对浓度作为更重要的标准来考虑。未合金化的金属级别，可由其纯度来决定，如含铝量为99.70%的铝，或者由美国铝协会制订的方法来决定，该法规定以Pxxx级别为标准。在后一种情况下，字母P后的数字表明硅与铁各自的最大的百份之零点几数值。全世界原生铝产量总数为17.304x106Mg。美国的铝产量占1988年世界产量的22.8%，而欧洲占21.7%。其余55.5%的铝由亚洲(6.6%)、加拿大(8.9%)、拉丁美洲(含南美洲)(8.8%)、大洋洲(7.8%)、非洲(3.1%)和其它地区(21.3%)生产。铝的主要特性:铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最为经济实用。铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度(分别为7.83g/cm3，8.93g/cm3)，的1/3。在大多数环境条件下，包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。铝的表面具有高度的反射性。辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可H是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途23 铝合金的制造和发展铝通常显示出优良的电导率和热导率，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。铝由于它的优良电导率而常被选用。在重量相等的基础上，铝的电导率近于铜的两倍。铝合金的热导量率大约是铜的50-60%，这对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器皆为有利。铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。铝无毒性，通常用于制造盛食品和饮料的容器。它的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。一些铝合金在强度上超过结构钢材，但是纯铝及某些铝合金的强度和硬度极低。在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业中。可机加工性:铝的可机加工性是优良的。在各种变形铝合金和铸造铝合金中，以及在这些合金产出后具有的各种状态中，机加工特性的变化相当大，这就需要特殊的机床或技术。可成形性:这是铝及许多铝合金较重要的特性之一。特定的拉伸强度、屈服强度、可延展性和相应的加工硬化率支配着允许变形量的变化。商业上可提供的铝合金在不同形态下成形性的额定值取决于成形的工艺方法。这些额定值在作金属加工特性的定性对照中仅能起大致的指导作用，即不能定量地作为成形性的极值。可锻性:铝合金可以锻造成形状与品种繁多的锻件，它们的最终部件锻造设计标准的选择范围(基于预定的用途)是很宽的。连接铝可用各式各样的方法连接，包括熔焊、电阻焊、硬焊焊、软焊焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。可回收性:铝具有极高的回收性,再生铝的特性舆原生铝几乎没有别。这点使铝成为环保人仕的宠儿。铝是轻金属，熔点低，纯铝易氧化，但生成的氧化铝结构非常紧密，且化学性能稳定，能起到防止铝继续氧化。铝的导电性能比铜差，比铁好。一般工程用铝都是用铝合金，因为铝加入其他金属后会使其机械性能得到增强，例如飞机上用到的就是铝镁合金。这只是铝的一些简单介绍，具体楼主可以查阅《机械材料手册》金属材料篇。金属元素-铝铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属－铝的生产和应用。当1886年CharlesHall在美国俄亥俄州和PaulHeroupt在法国各自独立地将溶解在熔融冰晶石中的氧化铝(Al2O3)的电解还原技开发成功之时，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料－铝及其合金对汽车工业的发展开始起重要的作用。电气化也要求将大量质轻的导电金属－铝用于长距离输送电，用于建造支撑架空电缆纲络所需要的塔架，以便以发电厂传输电能。铝工业的发展还不只限于上述内容。铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。现在，铝已发展成具有各种各样用途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的影响.有铝的生产均基于Hall-Heroult法。将从铝土矿制得的氧化铝溶于冰晶石电解液，其中加有几种氟化物的盐类以控制电解液的温度、密度、电阻率以及铝的溶解度。然后，通入电流电解已熔的氧化铝。这样，氧在碳阳极上生成并与后者起反应，而铝则在阴极上作为金属液层而聚集。已分离出的金属可以定时用虹吸法或真空法移出度坩埚中，然后将铝液转移到铸造设备中浇铸成锭。23 铝合金的制造和发展冶炼出来的铝含有的主要杂质是铁与硅，锌、镓、钛、钒也通常作为微量杂质存在。国际上铝的最低纯度是以确定的成分及其数值作为基本标准。在美国，以形成常规做法是将铁与銈的相对浓度作为更重要的标准来考虑。未合金化的金属级别，可由其纯度来决定，如含铝量为99.70%的铝，或者由美国铝协会制订的方法来决定，该法规定以Pxxx级别为标准。在后一种情况下，字母P后的数字表明硅与铁各自的最大的百份之零点几数值。全世界原生铝产量总数为17.304x106Mg。美国的铝产量占1988年世界产量的22.8%，而欧洲占21.7%。其余55.5%的铝由亚洲(6.6%)、加拿大(8.9%)、拉丁美洲(含南美洲)(8.8%)、大洋洲(7.8%)、非洲(3.1%)和其它地区(21.3%)生产。铝的主要特性:铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最为经济实用。铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度(分别为7.83g/cm3，8.93g/cm3)，的1/3。在大多数环境条件下，包括在空气、水(或盐水)、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。铝的表面具有高度的反射性。辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可H是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途铝通常显示出优良的电导率和热导率，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。铝由于它的优良电导率而常被选用。在重量相等的基础上，铝的电导率近于铜的两倍。铝合金的热导量率大约是铜的50-60%，这对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器皆为有利。铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。铝无毒性，通常用于制造盛食品和饮料的容器。它的自然表面状态具有宜人的外观。它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。一些铝合金在强度上超过结构钢材，但是纯铝及某些铝合金的强度和硬度极低。在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业中。可机加工性:铝的可机加工性是优良的。在各种变形铝合金和铸造铝合金中，以及在这些合金产出后具有的各种状态中，机加工特性的变化相当大，这就需要特殊的机床或技术。可成形性:这是铝及许多铝合金较重要的特性之一。特定的拉伸强度、屈服强度、可延展性和相应的加工硬化率支配着允许变形量的变化。商业上可提供的铝合金在不同形态下成形性的额定值取决于成形的工艺方法。这些额定值在作金属加工特性的定性对照中仅能起大致的指导作用，即不能定量地作为成形性的极值。可锻性:铝合金可以锻造成形状与品种繁多的锻件，它们的最终部件锻造设计标准的选择范围(基于预定的用途)是很宽的。连接铝可用各式各样的方法连接，包括熔焊、电阻焊、硬焊焊、软焊焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。可回收性:铝具有极高的回收性,再生铝的特性舆原生铝几乎没有别。这点使铝成为环保人仕的宠儿。1.2纯铝产品的分类23 铝合金的制造和发展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LU（铝、工业用的）表示。飞机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1.3纯铝产品的应用铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。铝合金板材1.铝塑板铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面，PE塑料作为芯层，高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。它既保留了原组成材料（铝合金板、非金属聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原组成材料的不足，进而获得了众多优异的材料性质。产品特性：艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。铝塑板规格：厚度：3mm、4mm、6mm、8mm宽度：1220mm、1500mm长度：1000mm、2440mm、3000mm、6000mm铝塑板标准尺寸：1220*2440mm铝塑板用途：可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外，还可用于旧建筑的改建，用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。2.铝单板铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成，再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆精制而成，铝单板主要由面板、加强筋骨，挂耳等组成。铝单板特点：轻量化，刚性好、强度高、不燃烧性、防火性佳、加工工艺性好、色彩可选性广、装饰效果极佳、易于回收、利于环保。铝单板应用：建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、广告标志牌、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁海运工具等。3.铝蜂窝板铝蜂窝板采用复合蜂窝结构，选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材，与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。铝蜂窝板从面板材质、形状、接缝、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择，能够展示丰富的屋面表现效果，具有卓越的设计自由度。它是具有施工便捷、综合性能理想、保温效果显著的新型材料，它的卓越性能吸引了人们的眼球。23 铝合金的制造和发展铝蜂窝板并无标准尺寸，所有板材均根据设计图纸由工厂订制而成，广泛地应用于大厦外墙装饰（特别适用于高层的建筑）内墙天花吊顶、墙壁隔断、房门及保温车厢、广告牌等等领域。该产品将为我国建材市场注入绿色、环保、节能的鲜活动力。4.铝蜂窝穿孔吸音吊顶板铝蜂窝穿孔吸音吊顶板的构造结构为穿孔铝合金面板与穿孔背板，依靠优质胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构，蜂窝芯与面板及背板间贴上一层吸音布。由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室，阻止了空气流动，使声波受到阻碍，提高了吸声系数（可达到0.9以上），同时提高了板材自身强度，使单块板材的尺寸可以做到更大，进一步加大了设计自由度。可以根据室内声学设计，进行不同的穿孔率设计，在一定的范围内控制组合结构的吸音系数，既达到设计效果，又能够合理控制造价。通过控制穿孔孔径、孔距，并可根据客户使用要求改变穿孔率，最大穿孔率＜30％，孔径一般选用∮2.0、∮2.5、∮3.0等规格，背板穿孔要求与面板相同，吸音布采用优质的无纺布等吸声材料。适用于地铁、影剧院、电台、电视台、纺织厂和躁声超标准的厂房以及体育馆等大型公共建筑的吸声墙板、天花吊顶板。第二章铝合金产品现状23 铝合金的制造和发展2.1铝合金产品的概述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/m3），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。铝合金分两大类：铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。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、日常生活用品、建筑用门窗等。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。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。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。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），祥云火炬2008年北京奥运会火炬“祥云”的材质就是铝合金。2.2铝合金产品的种类根据铝板含有的金属元素不同，铝板大概可以分为9个大类，也就是可以分9个系列，下面逐步大概介绍一下　　一.1000系列代表10501060107023 铝合金的制造和发展1000系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。　　二2000系列铝板代表2A16（LY16）2A06（LY6）2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2000系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2000系列的铝板生产技术将进一步提高。　　　　　　五5000系列代表5052.5005.5083.5A05系列。5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飞机油箱。在常规工业中应用也较为广泛。加工工艺为连铸连轧，属于热轧铝板系列故能做氧化深加工。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。　　六6000系列代表6061主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。可以用于低压武器和飞机接头上。　　6061的一般特点：优良的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好，抗腐蚀性强。　　6061铝的典型用途：飞机零件、照相机零件、耦合器、船舶配件和五金、电子配件和接头、装饰用或各种五金、铰链头、磁头、刹车活塞、水利活塞、电器配件、阀门和阀门零件。　　七7000系列代表7075主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.7075铝板是经消除应力的,加工后不会变形、翘曲.所有超大超厚的7075铝板全部经超声波探测,可以保证无砂眼、杂质.7075铝板的热导性高,可以缩短成型时间,提高工作效率。主要特点是硬度大7075是高硬度、高强度的铝合金,常用于制造飞机结构及期货。它要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造。目前基本依靠进口，我国的生产工艺还有待提高。（我公司曾经有一家外企提出国产的7075铝板退火不均匀，出现铝板表面和内部硬度不一致的问题）　　八8000系列较为常用的为8011属于其他系列。我记忆中是以做瓶盖为主要功用的铝板，也应用在散热器方面，大部分应用为铝箔。不太常用。铝棒规格:最大直径:500mm,2.3铝合金产品各系的特点23 铝合金的制造和发展【1×××系列铝板材】  1×××系列铝板材：代表 1050、1060、1100。在所有系列中1×××系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1023 铝合金的制造和发展60系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。【  2×××系列铝板材】  2×××系列铝板材：代表2A16（LY16）、2A06（LY6）。2×××系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2×××系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2×××系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2×××系列的铝板生产技术将进一步提高。  【3×××系列铝板材】  3×××系列铝板材：代表3003、3004、 3A21为主。又可以称为防锈铝板。我国3×××系列铝板生产工艺较为优秀。3×××系列铝板是由锰元素为主要成分，含量在1.0-1.5%之间。是一款防锈功能较好的系列。常规应用在空调，冰箱，车底等潮湿环境中，价格高于1×××系列，是一款较为常用的合金系列。 【 4×××系列铝板材】  4×××系列铝板材：代表为4A01。 4×××系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好产品描述:具有耐热、耐磨的特性。  【5×××系列铝板材】  5×××系列铝板材：代表5052、5005、5083、5A05系列。5×××系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飞机油箱。在常规工业中应用也较为广泛。加工工艺为连铸连轧，属于热轧铝板系列故能做氧化深加工。在我国5×××系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。【  6×××系列铝板材】  6×××系列铝板材：代表6061。主要含有镁和硅两种元素，故集中了4×××系列和5×××系列的优点，6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。可以用于低压武器和飞机接头上。 【7×××系列铝板材】  7×××系列铝板材：代表7075。主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.7075铝板是经消除应力的,加工后不会变形、翘曲.所有超大超厚的7075铝板全部经超声波探测,可以保证无砂眼、杂质.7075铝板的热导性高,可以缩短成型时间,提高工作效率。主要特点是硬度大7075是高硬度、高强度的铝合金,常用于制造飞机 。【  8×××系列铝板材】  8×××系列铝板材：较为常用的为8011铝板材，属于其他系列。是以做瓶盖为主要功用的铝板，也应用在散热器方面，大部分应用为铝箔。在营业中是不太常用系列。第三章铝合金产品的制造23 铝合金的制造和发展3.1铸造铝合金产品及高强度铝合金在铸锭结晶凝固时，由于受到摩擦阻力和收缩应力的作用，故有形成铸锭缺陷的倾向。这主要与铸造速度、冷却方式、铸造温度、润滑方式和液面高度、液流分配网等铸造工艺参数有关。1.铸造速度的控制 文献[63]指出，铸锭液穴深度与铸造速度成正比。当铸造速度增大，铸锭液穴深度及温度梯度增大，将在液穴中心的底部出现无法补缩的液穴区段，并产生较大的收缩应力，铸锭热裂倾向增大。在水冷强度和铸造温度确定以后，铸造速度对铸锭裂纹的影响就至关重要。提高铸造速度时铸锭形成冷裂纹的倾向性降低，而使形成热裂纹的倾向增加；对于扁铸锭，提高铸造速度，使形成侧面裂纹的倾向性降低，而使形成表面裂纹的倾向性增加。这些特点在铸造塑性较低的该合金时表现得更加明显。在开始铸造时，熔体填充结晶器完毕，液压缸开始下降，铸造速度由开始的慢匀速(v开始)运行到速度不断提高，当达到设定的正常铸造速度(vR)时，保持该速度不变直到铸造结束，我们将铸造速度变化过程叫做铸造速度提升(m）。2.冷却方式的控制 冷却强度也称为冷却速度。铸锭冷却程度不均匀是产生裂纹的重要因素之一。冷却不均匀时，在水冷弱的部分将出现曲率半径很小的液穴区段，该区段局部温度较高，收缩与其他部位不一致，最后收缩时受拉应力较大，引起应力集中，产生裂纹、拉裂等缺陷。我们将冷却水流量变化过程叫做冷却水量提升m1、m2。冷却强度的影响可分为两个方面，冷却强度过大铸锭中的温度梯度增大，热应力值相应提高，因此铸锭裂纹倾向增大，提高冷却强度使铸锭产生冷隔的倾向增大；冷却强度弱，铸锭表面产生偏析瘤程度大，拉裂倾向增加，同时易使铸锭疏松层变厚，在随后的加工变形时产生气泡、皮下微裂纹等缺陷。23 铝合金的制造和发展3.铸造温度的控制 铸造温度通常是指液体金属从保温炉通过转注工具注入结晶器过程中具有良好流动性所需要的温度。铸造温度的恰当控制是减少组织应力、防止裂纹的一项重要措施，必须按合金品种及铸锭规格合理确定铸造温度，否则将造成铸造过程中温度梯度过大，内应力增加，导致开裂。铸造温度高，导入结晶器的热量增加，铸锭热应力增大，裂纹倾向大，同时，使铸锭液穴变深，凝壳变薄。在熔体静压力下，凝壳与结晶器壁的摩擦面积增大，铸锭拉锭阻力增大，使铸锭拉裂倾向增大，同时，铸锭表面形成偏析瘤的倾向也增加。温度低，轻则易造成成层、冷隔、夹渣等表面缺陷，严重时在冷隔处产生横裂纹，使铸造无法继续进行。4.润滑方式的选择 结晶器的光滑程度是决定铸锭表面质量的一个重要因素。铸造过程中如果结晶器的润滑不好，铸锭与结晶器间摩擦就会增大，当这种摩擦力大于凝壳时的强度极限时就会产生拉裂现象，严重时拉裂可致使漏铝，破坏铸锭的补缩，使该处金属不连续，致使铸造无法进行。因此，保证良好的润滑也是保证铸造性能的关键。5.液面高度的控制 铸造液面高度同温度、速度、水冷强度并称为铸造的四大工艺参数。液面低有效结晶区短，冷却速度快，溶质元素来不及扩散，活性质点多，晶内结构细小，而且铸锭疏松倾向小，表面逆偏析程度小，凝壳无二次重熔现象，铸锭表面无严重的偏析瘤，但液面过低时不平衡结晶趋势增大，共晶成分改变，温度降低，因此扩大了合金的脆性区温度区间，使合金的热裂纹倾向增大，同时由于液面低，有效结晶区窄，容易产生漏铝，严重时使铸造无法进行。反之，液面高金属在结晶器中的停留时间长，铸锭表层被二次加热的温度高，铸锭热裂纹倾向增大，同时铸锭偏析程度大。因此摸索合适的液面高度保证铸造性能，是研究铸造铝合金的关键。6.液流分配的控制23 铝合金的制造和发展 熔融金属进入结晶器，通常要对液流进行分配，使液流均匀分配到结晶器的各个部位，从而达到均匀分布应力，防止因应力分布不均而产生裂纹。分配液流一般采用分配漏斗或液流分配网。如果分配漏斗或分配网的尺寸过小，将容易在铸锭中心部位的液穴底部出现曲率半径很小的液穴区段，从而在该区段容易产生中心裂纹，而且也不利于将金属液流导向铸锭周边，使铸锭形成冷隔。如果分配漏斗或分配网过大，容易在接近二分之一半径处产生液穴急剧拐弯的情况，拐弯处是一个曲率半径很小的区段，容易在该处产生横向裂纹。分配漏斗或分配网的长度、宽度、高度等尺寸的确定，应遵循在铸锭宽度方向上不产生曲率半径很小的液穴区段为原则。3.2铝合金制造过程的问题及修伤工艺修伤是铝合金模锻工艺中的重要一环。由于铝合金在高温下较软，粘性大，流动性差，容易粘模并产生各种表面缺陷(折叠、毛刺、裂纹等)，在进行下一道工序前，必须打磨、修伤，将表面缺陷清除干净，否则在后续工序中缺陷将进一步扩大，甚至引起锻件报废。修伤用的工具有风动砂轮机、风动小铣刀、电动小铣刀及扁铲等。修伤前先经腐蚀查清缺陷部位，修伤处要圆滑过渡，其宽度应为深度的5～10倍。第四章铝合金产品的应用23 铝合金的制造和发展4.1普通的铝合金产品6065铝合金线、3003铝合金线、进口美铝7075铝合金线 铝合金状态及代号说明 一.【范围】 本标准规定了变形铝合金的状态代号。 本标准适用于铝及铝加工产品。 二.【基本原则】 2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。 2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。 2.3基本状态代号 基本状态分为5种 代号名称说明与应用 Ｆ自由加工状态适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件无特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定。 Ｏ退火状态适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。 Ｈ加工硬化状态适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理。 Ｗ固熔热处理状态处理状态一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。 Ｔ热处理状态(不同于F、O、H状态)适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。在T字后面的第一位数字表示热处理基本类型（从1~10），其后各位数字表示在热处理细节方面有所变化。如6061—T62；5083—H343等。23 铝合金的制造和发展 铝合金的表面处理 铝合金板材按表面处理方式可分为非涂漆产品和涂漆产品两大类。 1)非涂漆类产品 (1)可分为锤纹铝板（无规则纹样）、压花板（有规则纹样）和预钝化氧化铝表面处理板。 (2)此类产品在板材表面不做涂漆处理，对表面的外观要求不高，价格也较低。 2)涂漆类产品 (1)分类： 按涂装工艺可分为：喷涂板产品和预辊涂板； 按涂漆种类可分为：聚酯、聚氨酯、聚酰胺、改性硅、环氧树脂、氟碳等。 (2)多种涂层中，主要性能差异是对太阳光紫外线的抵抗能力，其中在正面最常用的涂层为氟碳漆（PVDF），其抵抗紫外线的能力较强；背面可选择聚酯或环氧树脂涂层作为保护漆。另外正面还可贴一层可撕掉的保护膜。4.2铝合金产品的典型用途合金典型用途1050食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉1060要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具1145包装及绝热铝箔，热交换器1199电解电容器箔，光学反光沉积膜1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材2011螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品2014应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件2017是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件23 铝合金的制造和发展2024飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件2036汽车车身钣金件2048航空航天器结构件与兵器结构零件2124航空航天器结构件2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环2219航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力2319焊拉2219合金的焊条和填充焊料2618模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件2A01工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉2A02工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片2A06工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉2A10强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉2A11飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件2A14形状复杂的自由锻件与模锻件2A16工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱2A17工作温度225~250摄氏底的航空器零件2A50形状复杂的中等强度零件2A60航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等2A70飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等2A80航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件2A90航空发动机活塞3003用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道3004全铝易拉罐罐身，要求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件3105房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等3A21飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等5005与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致5050薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等505223 铝合金的制造和发展此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等5056镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合5083用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等5086用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等5154焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐5182薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件5252用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜5254过氧化氢及其他化工产品容器5356焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝5454焊接结构，压力容器，海洋设施管道5456装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料5457经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件5652过氧化氢及其他化工产品贮存容器5657经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织5A02飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件5A03中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金5A05焊接结构件，飞机蒙皮骨架5A06焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件5A12焊接结构件，防弹甲板6005挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等6009汽车车身板6010薄板：汽车车身6061要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材6063建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料6066锻件及焊接结构挤压材料6070重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材6101公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等6151用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用6201高强度导电棒材与线材6205厚板、踏板与耐高冲击的挤压件6262要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件6351车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道6463建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件6A02飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件23 铝合金的制造和发展7005挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒7039冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置7049用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高7050飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高7072空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层7075用于制造飞机结构及期货他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造7175用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高7178供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件7475机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件7A04飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等第五章铝合金的发展前景23 铝合金的制造和发展 “十五”期间，我国将大力开发西部，因为西部有着丰富的资源。在西部开发中，西电东送是一个重大的工程。我国将在西南和西北地区建设一系列大型电站，所以送电将是西电东送中最重要的组成部分。我国“十五”期间，国民经济每年将以7~8%的速度增长，而电力的发展将以较大的比例增长，送电以每年增长10%计，2000年全国输电线用量为60万t，那么2005年就需100万t，在这么多的输电线中，大约有15%左右的输电线是采用铝包钢芯铝绞线，即需要15万t左右，这时需要约3万t的铝包钢线，加上铁道或其它用途共需要4万t，国内目前能生产铝包钢线的工厂为4家，4家工厂的产量不足2万t，因此每年缺口约2万t以上。由于铝包钢线的机电性能优异，目前用量多集中于经济发达的东部。随着西部开发的到来，西部将会较快出现铝包钢线的生产厂家，预计至2005年我国又将建成3~4家铝包钢线生产厂。一家年产5000t铝包钢线以及延伸到能生产铝包钢芯铝绞线的工厂，铝包钢芯绞线年产1.5万t，其净利润超过1000万元。    输电线的一个重要分支为铝合金线，在1999年通过的，于2000年8月正式执行的新架空线标准中，已正式列入铝合金线。在法国，几乎所有的输电线都采用铝合金，而日本和美国其用量均在50%，即使是印度、孟加拉等发展中国家，其用途也较大。我国却只有2%左右的用量，每年用量尚不足1万t。    “十五”期间，电力部门将花较大力气推广使用铝合金，现在福建与浙江电网联网，三峡向广东送电的线路就都采用铝合金导线的话（这是比较保守的估计），估计至2005年，以5%的输电线路采用铝合金导线，就需每年5万t。目前，我国3家能生产铝合金导线的工厂，其总量尚不足1.5万t，即使再进行技术改造，也只能达到2~2.5万t的装机量，缺口为2.5~3万t。如此大的量，还需再建造4~5个工厂，预计将在长江下游形成一个集中产地，其它将在东北、西北、西南各出现一个生产能力为1万t的基地，提供给电力系统用铝合金导线。最保守的估计，当按设计达产时，每吨铝合金导线的净利润为2500元，一家年产5000t铝合金导线的工厂，年利润约为1000~1200万元左右。所以讲，它有较好的经济效益和社会效益。结论23 铝合金的制造和发展通过对铝合金知识的进一步了解使我认识到铝合金在现代及未来生活生产中的巨大作用，工业,农业,航空航天……各个领域各个行业都离不开铝合金，尤其是在电信电缆方面更是起着举足轻重的作用，发展铝合金事业是维持生态平衡，发展民生的必走之路，是走可持续发展的有力途径；铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位，在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属－铝的生产和应用，所以说发展铝合金事业是富民强国的重压举措。致谢23 铝合金的制造和发展在此特别要感谢河南机电郭红霞老师的精心指导，郭老师在我作此论文期间给予了大量的参考意见及指导，这些意见和指导对完成这篇论文起到了巨大的作用，在此向您说声谢谢了；在此还要感谢我的同学们，是他们陪着我查资料翻文献，使我对完成这篇论文充满了信心。参考文献《原铝、铝合金熔炼与铸造及铝与铝合金制品生产加工检测新技术新工艺新标准实用手册》作者：编委会出版社：北方工业出版社2006年7月出版《高性能变形镁合金及加工技术》作者：潘复生，韩恩厚等著出版社：科学出版社2007年01月出版《铸造铝合金》作者：田荣璋出版社：中南大学出版社2006年09月出版《有序金属间化合物镍铝合金(精装)》作者：郭建亭著出版社：科学出版社2003年12月1日出版23'