鋁合金按成分和工藝性能可分為鑄造鋁合金和變形鋁合金。變形鋁合金按使用性能和工藝性能分為四類:防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛造鋁。
1.防銹鋁
防銹鋁的主要合金元素是錳和鎂,屬于Al-Mn和Al-Mg系合金。這種鋁合金是一種不能及時(shí)強(qiáng)化的鋁合金。鍛造、退火后成為單相固溶體,具有較高的耐蝕性和良好的塑性。錳在鋁中可以通過(guò)固溶強(qiáng)化來(lái)提高鋁合金的強(qiáng)度,但其主要作用是提高鋁合金的耐蝕性。A1-Mn系合金中的二相Mnal6與鋁的化學(xué)性質(zhì)接近,因此錳系合金具有良好的耐蝕性。鎂對(duì)鋁合金的耐蝕性損害較小,并具有良好的固溶強(qiáng)化作用。
防銹鋁具有較強(qiáng)的承壓加工能力,可以通過(guò)冷壓加工產(chǎn)生加工增強(qiáng)。它的焊接性也很好,但切割性很差(因?yàn)樗苘洠?。防銹鋁用于制造耐腐蝕、低應(yīng)力的部件,如油管、油箱、鉚釘?shù)取?/p>
2.硬鋁
硬鋁基本上是一種AU-Cu-Mg合金,在銅和鎂中添加了少量的錳。除固溶強(qiáng)化作用外,還形成CuA12(ー相)、Al2CuMg(S相)等強(qiáng)化階段。加入錳主要是為了提高合金的耐蝕性,同時(shí)也有一定的固溶強(qiáng)化作用。但錳的沉淀傾向較小,因此不參與及時(shí)過(guò)程。各種硬鋁均可及時(shí)強(qiáng)化;合金中銅、鎂含量越高,及時(shí)強(qiáng)化效果越顯著,強(qiáng)度越高,但塑性和耐蝕性降低。根據(jù)合金的合金化程度、機(jī)械性能和工藝性能,硬鋁可分為焊接硬鋁(2A01、2A10)、中硬鋁(2Al1)、分離硬鋁(2A12、2A06)、耐熱鋁硬鋁(2A02)等等。
硬鋁是航空工業(yè)中使用更廣泛的變形鋁合金。淬透性強(qiáng),熱處理后強(qiáng)度可達(dá)500MPa。用于制造飛機(jī)上的各種承重部件。
硬鋁的耐腐蝕性較差,特別是在海水中。這是因?yàn)槠浜休^高的鋼和銅固溶體,且化合物的電極電位比晶界更容易引起晶間腐蝕。
3.超硬鋁
超級(jí)硬鋁主要是Al-Cu-Mg-Zn系,如7A04等,除ー相和S相外,還有MgZn2(ー相)和Al2Mg3Zn3(T相)。淬火、時(shí)效處理后的室溫強(qiáng)度。
可超過(guò)600mpa,是一種強(qiáng)度很強(qiáng)的變形鋁合金。該合金的缺點(diǎn)是抗疲勞性能差,對(duì)應(yīng)力集中敏感,應(yīng)力腐蝕傾向明顯,耐熱性比硬鋁低。
4.鍛造鋁
變形鋁屬于Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。這種鋁合金雖然合金元素較多,但各元素的含量很少,因此具有良好的熱塑性。適合制造各種航空航天鍛件,特別是形狀復(fù)雜的大型鍛件。合金中可形成Mg2Si、Al2Cumg和Cual2等化合物。當(dāng)添加人鐵和鎳時(shí),可提高合金的使用溫度,故稱為耐熱鍛造鋁合金。常用的鍛造鋁合金有6A02.2A50.2B50和2A14。其供給狀態(tài)一般為淬火和人工時(shí)效。
對(duì)于需要在低溫下工作的鋁合金,通常添加少量過(guò)渡元素錳、鉻、鍺、鈦等,使其溶解在基體中,可以大大提高再結(jié)晶溫度。當(dāng)擴(kuò)散的二相析出時(shí),能有效防止再結(jié)晶。結(jié)晶過(guò)程和晶粒生長(zhǎng)。再結(jié)晶溫度也是反映耐熱性的指標(biāo)。