铝挤出基本知识

1、讲师：2011年9月16日铝及铝合金的基本知识铝及铝合金的特点1密度低。铝的密度约为2.7g/cm22 .塑性高。铝及其合金延展性好，可以通 过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制 成各种型，板、箔、管和丝材.3.易强化。纯铝的强度并不高，但通过合 金和热处理容易使之强化，制造高强度 铝合金，其比强度可以与合金钢媲美。4导电好，铝的导电性和导热性仅次于银和铜5耐腐蚀。铝是一个负电性很强的金属， 与氧具有极高亲和力。6 .易回收。铝的熔融温度较低，约为660C, 碎屑废料容易再生，回收率高，回收的能 耗只有冶炼的3%。7.可焊接。铝合金可用TIG或MEG法惰性气 体焊接，焊接后力学性能高，耐蚀性好，

2、 外观美丽。8易表面处理。表面处理可进一步提高或 改变铝的表面性能。铝及铝合金的分类二二-用于铸造工程机械铸件或其它制品器具的一类 甲合金它根据在铝基体中加入的主要合金化的 元素区分现有:AISi系、Al-Cu系、AIMg索、AI- RE系4类.变形铝合金J通过锻造、滚压、挤压等方法给铝合金施以外 力/吏其产生形变而成为各种形状、尺寸、性能 的材料或制品的一类铝或铝合金.铝及铝合金的命名四位字符牌号命名的方法1XXX 纯铝（铝含量不小于99. 00%）2XXX以铜为主要合金元素的铝合金3XXX以猛为主要合金元素的铝合金4XXX以硅为主要合金元素的铝合金5XXX以镁为主要合金元素的铝合金6XXX

3、以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为 强化相的铝合金7XXX以锌为主要合金元素的铝合8XXX以其它合金元素为主要合金元 素的铝合金9XXX备用合金各类牌号的命名方法纯铝的牌号命名法1XXX组表示纯铝（其中铝合金含量不低于 99.00%时为纯铝），牌号的最后两位数字 表示最低铝百分含量，牌号的第二位字母 表示原始纯铝的改型情况。铝合金的牌号命名法铝合金的牌号用2 XXX8 XXX系列表示。牌号 的最后两位数没有特殊意义，仅用来区分同一组 中不同的铝合金。牌号第2位的字母为A,则表示原 始纯铝，如果是BY的其他字母，则表示为原始合 金的改型情况。最后两位数没有实际意义,仅为合金的顺序号。铝合金

4、的状态铝合金的状态可分为：F、0、H、W、T五种状态1 . F表示为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吝作规定.2. 0表示为退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品3H农小为加丄硬化提咼强度的厂品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H代号后面必须跟有两位或三位阿拉伯数字4. W表示固溶热处理状态-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.5. T表示热处理状态适用于热处理后，经过（或不经过）加工硕化达到稳

5、定状态的产品 T 代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字.T状态介绍1 .在T后面添加010的阿拉伯数字，T后面的数字 表示对产品的基本处理程序2 . T XX状态及T XXX状态在TX状态代号后面再添加一位阿拉伯数字或添加 两位阿拉伯数字，表示经过明显改变产品特性（如力学性能，抗腐蚀性能等）的特定工艺处理 状态，3 .在上述TX、TXX或TXXX状态后面添加“51” “510” “511” “52” 或 “54” 表示经过 了消除应力处理的产品状态代号。TX细分状态代号说明与应用固溶热处理后，经自然时效再通过冷加匸的状态适用于经冷加匚提高强度的产 品。由高温成型过程冷却y然后自然时效至基木稳定

6、的状态适用于由高温成型过程 冷却后环再进行冷加工（对进行矫直、矫平/旦不影响力学性能极限）的产品。由高温成型过程冷却，经冷加工后自然时效到基木稳定的状态适用于由高温成型过程冷却后进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品O 固溶热处理后进行冷加工，再经自然时效到基木稳定的状态适用于在固溶热处理后，进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品。固溶热处理自然时效到基本稳定的状态适用于固溶热处理后，不再进行冷加匸（可进行矫直、矫平/旦不影响力学性能 极限）的产品。由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态适用于由高温成型过程冷却后,不经过冷加匸（可进行矫直、矫平/旦不影响力 学性能极限），予以人工时效的产品

7、。续上固溶热处理后进行人工时效的状态适用于高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性 能极限）的产品固溶热处理进行时效的状态适用于固溶热处理后，为获得某些重要特性，在人工时效时,强度在时效曲线上越 过了最高峰点的产品。固溶热处理后经冷加工然后进行人工时效的状态 适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品。固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态 适用于经冷加工提高强度的产品。由高温成型过程冷却后，进行冷加工，然后人工时效的状态 适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品。TXX及TXXX细分代号说明与应用7-；2适用于自0或F状态固溶热处理后，自然时效到充分稳定状态的

8、产品，也适用于需方 任何状态的加工产品热处理后力学性能达到T42状态的产品。丁 02适用于自0或F状态固溶热处理后，进行人工时效的产品丿也适用于需方对任何状态 的加工产品热处理后，力学性能达到T62状态的产品。TJZ适用于固溶热处理后，经过时效以达到规定的力学性能和抗应力腐蚀性能指标的 产品。皿与T73状态定义相同该状态的抗拉强度大于T73状态/旦小于T76状态。TJ6与T73状态定义相同该状态的抗拉强度分别高于T73、T74状态，抗应力腐蚀断裂 性能分别低于173、174状态/旦其抗剥落腐蚀性能仍较好。77Q适用于自0或F状态固溶热处理后丿进行人匚时效处理功学性能及抗腐蚀性能达到 T7X状态

9、的产品。d适用于固溶热片量后，经1%左右的冷加工变形提高强度丿然后进行人工时效的产 品。7J7适用于固溶热处量后，经7%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人匸时效的产 品。消除应力状态表示法在上述TX或TXX或TXXX状态代号后而再添加“51”、或“510”、 表示经历了消除应力处理的产品状态代号mcg丁S列适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后丿按规定量进行拉 伸的厚板、轧制或冷精整的棒材以及模锻件、锻环或轧制环，这些 产品拉伸后不再进行矫直。厚板的永久形量为15%3%;轧制或冷 精整棒材的永久变形量为1%-3%;模锻件、锻环或轧制环的永久 变形量为1%5%。适用于固溶热处理或自高温成型过程

10、冷却后，按规定量进行拉伸 的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后不再进矫直。 挤制棒、型和管材的永久变形量为1%-3%;拉制管材的永久变形 量为 1.5%|3% o适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸 的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后可略微矫直以 符合标准公差挤制矫、型和管材的永久变形量为1%3%;拉制管 材的永久变形量15%3%。适用于在终锻模内通过冷整形来消除应力的模锻件适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，通过压缩来消除应 力，以产生1%-5%的永久变形量的产品。力学性能关系图T6 T66T65T640T63T62T61T79T76T74T

11、73T72欠时效峰值时效过时效铝中杂质对性能的影响铜元素铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解度为5. 65%,温度 降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有-定的固 溶强化效果，此外时效析出的CuA12有着明显的时效强化效果。铝合 金中铜含量通常在2.5%5%,铜含量在4%6.8%时强化效果最好，所 以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。硅元素AlSi合金系富铝部分在共晶温度577时，硅在固溶体中的最 大溶解度为1.65%O尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般 是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好的铸造性能和抗蚀性。若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为

12、MgSio镁和 硅的质量比为1.73:lo设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例 配置镁和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量 的铜，同时加入适量的洛以抵消铜对抗蚀性的不利影响。Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si在铝中的最大溶解 度为1.85%,且随温度的降低而减速小。变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦 有一定的强化作用。续上AIMg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的 溶解应随温度下降市大夫地变小，但是右大部分工业角变形轴合金申, 镁的含量均小于6%,而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的， 但是可焊

13、程良好，抗蚀桂也好，并有中等强度。镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远 34MPao如果加入1%以下的猛，可能补充强化作用。因此加猛后可 降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外猛还可以使Mg5AI8化合物均 匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。猛元素A卜Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，猛在 固溶体中的 最大溶解度为1.82%O合金强度随溶解度增加不断增加，猛含量为 0.8%时，延伸率达最大值。AIMn合仝是非时效祓化合金，即不可热 处理强化。猛能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再 结晶晶粒。再结晶晶粒的细化主要是通过MnAI6化合物弥散质点对再 结晶

14、晶粒长大起阻碍作用。MnAI6的另-作用是能溶解杂质铁，形成 （Fe、Mn） AI6,减小铁的有害影响。猛是铝合金的重要元素，可以单独加入形成A卜Mn二元合金，更多的是 和其它合金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有猛。锌元素AlZn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度 为31.6%,而在125时其溶解度则下降到5.6%o锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十 分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的 应用。在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2,对合金 产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5%提高到12%时， 可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超

15、过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左 右时，应力腐蚀开裂抗力最大。如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系 合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空 工业、电力工业上的重要的铝合金材料。续上微量元素的影响铁和硅铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中,硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在AISi系焊条及铝 硅铸造合金中，均作为合金元索加的，在基它铝合金中，硅和铁是常见的杂质元素, 对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCI3和游离硅存在。在硅大于铁时，形成 FeSiAI3(或Fe2Si2A相，而铁大于硅时，形成a-Fe2SiAI8

16、(或Fe3Si2All2)。当铁和 硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过高时会使铸件产生脆性。钛和硼钛是铝合金中常用的添加元索，以AITi或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形 成TSAI2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。AITi系 合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%,如果有硼存在则减速小到0.01%。铭在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、A卜Mg系合金中常见的添加元素。600C时，辂在 铝中溶解度为0.8%,室温时基本上不溶解。辂在铝中形成(CrFe) AI7和(CrMn) AI12等金属间化合物，阻碍再结晶的 形核和长大过程，对合

17、金有定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应 力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。珞在铝合金中的添加量般不超过0.35%,并随合金中过渡元素的增加 而降低。续上钠在铝中几乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%,钠的熔点低 (978C儿合金中存在钠时，在凝固过程中吸附在枝晶表面或晶界， 热加工时，晶界上的钠形成液态吸附层，产生脆性开裂时，形成 NaAISi化合物，无游离钠存在，不产生“钠脆” o当镁含量超2%时， 镁夺取硅，析出游离钠，产生“钠脆” O因此高镁铝合金不允许使用 钠盐熔剂。防止“钠脆”的方法有氯化法，使钠形成NaCI排入渣中， 加祕使之生成Na2Bi进入金属基

18、体；加僦生成Na3Sb或加入稀土亦可 起到相同的作用。续上合金成分合金牌号化学成份SiFeCuMnMgCrZnTi单个 杂质杂质 总和60610. 660. 700.250.200.25w0. 100.951.050.080. 12w0. 07w0. 10w0. 05w0. 1560630. 380.43W0. 17W0. 10w0. 050.480. 52W0. 10w0. 10w0. 10w0. 05w0. 1560600. 350.40W0. 17W0. 10w0. 100.400.45w0.05w0. 10w0. 10w0. 05w0. 156063A0. 500.550. 150.2

19、5W0. 10w0. 100.600.65w0. 10w0. 10w0. 10w0. 05w0. 1560050.600.650. 18W0. 10w0. 050. 500. 55w0. 10w0. 10w0. 10w0.05w0. 156005A0.600.75W0. 18W0. 300. 200.250. 500.60w0. 30w0. 20w0. 10Mn+Cr0. 12-0. 5060820.951.050. 150.23W0.030. 500. 570.620. 70w0.05w0.02w0.020.05续上合金牌号化学成份%SiFeCuMnMgCrZnTi单个 杂质杂质 总和646

20、30. 370.420. 150.16018w0. 050. 500.55w0.05w0.05w0.05w0.05w0. 1561010. 570.60W0.20W0. 03w0. 030.600.61w0.05w0.07w0.05w0. 05w0. 1550830. 20W0.20w0. 100.800.904. 084.600.060. 10w0. 100.010 05w0. 05w0. 157005W0. 16W0.20w0. 050.230.281.201.300.080. 124. 104.250.010.05w0.05w0. 15续上力学性能控制要求合金牌号状态抗拉强度(MPa)屈

21、服强度(MPa)伸长率()韦氏硬度(HW)JJf6061F不过水、不喷水、不时效处理、无力学性能要求过不1 、效 T4水时$1802110216210T62265224528$15T65102265224528$15T651122652245$8$15续上r6063F不过水、不喷水、不时效处理、无力学 性能要求4 （过水、不时效）$130265$1225T5$160211028$8T52150-205210-17528811T5422302205$13T622052180282126005F不过水、不喷水、不时效处理、无力学性能要求T53$2602215$ 7三15T6$270$225282156060F不过水、不喷水、不时效处理、无力学性能要求T51602120$7$8T62190$15027$106005AT42180290213210T622702225282156082F不过水、不喷水、不时效处理、无力学性能要求T4 （过水、不 时效）2205$110214211T5$2702