铝基础知识讲义.ppt

1、铝的基本知识,迟庆国,铝的基本特性及应用范围,铝是地壳中分布最广、储量最多的金属元素之一，约占地壳总质量的8.2%，仅次于氧和硅，比铁(约占5. 1)、镁(约占2. 1)和钛(约占 0. 6)的总和还多。它的化学元素符号为AL(aluminum) ，熔点低660 。 铝是一种比较年轻的白色金属，其整个发展历史也不过200年，而有工业生产规模仅仅是20世纪初才开始的。,铝的基本特性及主要应用领域,中国忠旺控股有限公司,4,断面计算线密度,1计算100mm*10mm铝排每米重量 100mm*10mm*2.7/1000 =2.7kg/m 2带孔断面计算 （外轮廓截面积-内轮廓截面积）*2.7/100

2、0 3复杂断面计算 CAD软件，region（形成面域），subtract（相减）， area（求截面积）， 再截面积*2.7/1000,铝的分类,生铝（翻砂铝），是一种天然提炼的化学成分氧化铝中提取出来的纯度不高的铝，生铝是不纯净的铝，它和生铁一样，使劲一敲就碎。 熟铝，常见的铝制品又轻又薄，这是熟铝。纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其它各种性能，可以在纯铝中添加少量镁、锰、铜等金属冶炼而成的，生产出满足各种性能和用途的铝合金。抗腐蚀性和硬度都得到很大的提高。,铝合金的分类,铝合金一般分为 变形铝合金和铸造铝合金。 例如：ZL

3、102、ZL107、ZL305等均为铸造铝合金。 例如：1-7系为变形铝合金。,变形铝合金的分类,变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类： 一.按合金状态及热处理特点进行分类。可分为热处理不可强化合金，如纯铝、Al-Mn、Al-Mg系合金等；热处理可强化合金，如： Al-Mg-Si 、Al-Cu等系合金。 热处理不可强化常见铝合金有L2（1060）、L3（1050）、LF2（5052）、LF4（5083）、LF6、LF21（3003）。 热处理可强化常见铝合金有LY11（2017）、LY12（2024）、LD2、LD5、LD10（2014）、LD30（60

4、61）、LD31（6063）、LC4、LC9（7075）。 例6061属于热处理可强化铝合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性，同时具有中等强度。典型用途：航空固定装置，卡车，塔式建筑，船，管道及其它需要有强度、可焊性能的建筑领域。,6061化学成分范围,Si0.4-0.8 Fe0.7 Cu0.15-0.4 Mn0.15 Mg0.8-1.2 Cr0.04-0.35 Zn0.25 Ti0.15 其它成分最大总含量0.15 其余为AL,中国忠旺控股有限公司,13,6063化学成分范围,Si0.2-0.6 Fe0.35 Cu0.1 Mn0.1 Mg0.45-0.9 Cr0.1 Zn0.1 T

5、i0.1 其它成分最大总含量0.15 其余为AL,二.按合金性能和用途可分为：工业纯铝、防锈铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金(硬铝)、超高强度铝合金(超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。,变形铝合金的分类,三.按合金中所含主要元素成分可分为： (1XXX系)工业纯铝 (2XXX系) Al Cu、Al Cu-Mn合金 (3XXX系) Al Mn合金 (4XXX系) Al Si合金 (5XXX系) Al Mg合金 (6XXX系) Al Mg Si合金 (7XXX系) Al Mg Si-Cu合金 (8XXX系) Al 其它元素合金,变形铝合金的分类,各系铝合金

6、特点,1系：特点:含铝99.00%以上,导电性有好,耐腐蚀性能好,焊接性能好,强度低,不可热处理强化. 应用范围：高纯铝(含铝量99.9%以上)主要用于科学试验,化学工业及特殊用途. 2系：特点：:以铜为主要合金元素的含铝合金.也会添加锰、镁、铅和铋为了切削性。如：2011合金，在熔练过程中要注意安全防护（会产生有害气体）。2014合金用天航空工业，强度高。2017合金比2014合金强度低一点，但比较容易加工。2014可热处理强化。缺点：晶间腐蚀倾向严重。应用范围：航空工业（2014合金），螺丝（2011合金）和使用温度较高的行业（2017合金）。,各系铝合金特点,3系：特点：以锰为主要合金元

7、素的铝合金，不可热处理强化，耐腐蚀性能好，焊接性能好。塑性好。（接近超铝合金）。缺点：强度低，但可以通过冷加工硬化来加强强度。退火时容易产生粗大晶粒。应用范围：飞机上使用的导油无缝管（3003合金），易拉罐（3004合金）。 4系：以硅为主，不常用。部分4系可热处理强化，但也有部分4系合金不可热处理化。 5系：特点：以镁为主。耐耐性能好，焊接性能好，疲劳强度好，不可热处理强化，只能冷加工提高强度。应用范围：割草机的手柄、飞机油箱导管、防弹衣。,各系铝合金特点,6系：特点：以镁和硅为主。Mg2Si为主要强化相，目前应用最广泛的合金。 6063、6061用的最多、其它6082、6160、6125、

8、6262、6060、6005、6463。 6063、6060、6463在6系中强度比较低。 6262、6005、6082、6061在6系中强度比较高。特性：中等强度，耐腐蚀性能好，焊接性能好，工艺性能好（易挤压出成形）氧化着色性能好。应用范围：交能工具（如：汽车行李架、门、窗、车身、散热片、间箱外壳） 6063建筑型材、灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏杆等用的挤压型材。 6005挤压型材与管材，用于要求强度大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等。,各系铝合金特点,7系：特点：以锌为主，但有时也要少量添加了镁、铜。其中超硬铝合金就是含有锌、铅、镁和铜合金接近钢材的硬度。挤压速度较6系合金

9、慢，焊接性能好。7005和7075是7系中最高的档次，可热处理强化。应用范围：航空方面（飞机的承力构件、起落架）、火箭、螺旋桨、航空飞船。,中国变形铝合金状态表示法,根据GB/T16475一1996标准规定，基础状态代号用一个英文大写字母表示。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。 中国变形铝合金状态构成为：基础状态代号和细分状态代号,基 础 状 态 代 号,H111适用于最终退火后又进行了适量的加 工硬化，但加工硬化程度又不及H11状态的产品。 H112适用于热加工成型的产品。该状态产品的力学性能有规定要求。 H116用于镁含量4.0%的5XXX系合金制成的产品。这些产品

10、具有规定的力学性能和抗剥落腐蚀性能要求。,TX细分状态代号说明与应用,T0:固溶热处理后，经自然时效再通过冷加工状态。 适用于冷加工提高强度的产品。 T1：由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态。 适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工(可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限)的产品,T2：由高温成型过程冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态 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。 T3：固溶热处理后进行冷加工，再经自然时效至基本稳定的状态 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,T4：固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态 适

11、用于固溶热处理后，不再进行冷加工(可进行矫直、矫平但不影响力学性能极限)的产品 例如把手型材 6060-T4 T5：由高温成型过程冷却，然后进行人工时效状态 适用于由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)，予以人工时效的产品。 例如门窗、幕墙型材6063-T5,T6:固溶热处理后进行人工时效的状态 适用于固溶热处理后，不再进行冷加工(可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限的产品。 例如幕墙立柱6063-T6 T7：固溶热处理后进行过时效的状态 适用于固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时，强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品。 T8：固溶热处理后经冷

12、加工，然后进行人工时效的状态 适用于经冷加工或矫直、矫平提高强度的产品,T9：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 T10：由高温成型过程冷却后，进行冷加工然后人工时效的状态。 适用于经冷加工矫直、矫平以提高强度的产品,中国忠旺控股有限公司,28,铝合金型材用途分类,1工业铝型材 高速铁路列车、飞机、轮船、工业设备等 材质众多 2建筑铝型材 门窗、幕墙、隔断等 材质6063-T5/T6 6061-T5/T6,中国忠旺控股有限公司,29,铝型材的常用表面处理分类,1基材 2阳极氧化 3静电粉末喷涂 4木纹转印 5氟碳漆喷涂 6电泳涂漆,中国忠旺控股有限公司,3

13、0,铝材生产工序,熔铸 挤压 氧化 电泳 喷涂（包含木纹转印） 穿条 包装入库,中国忠旺控股有限公司,31,铝材生产工序-铸棒,熔铸：铝锭-熔炼-铸棒-锯切 熔炼铸造温度730-750,中国忠旺控股有限公司,32,铝材生产工序-挤压,挤压机，牵引机,中国忠旺控股有限公司,33,铝材生产工序-挤压,铝棒加热炉 1短棒加热炉 2长棒热剪加热炉 圆铸锭加热温度48040 模具加热温度允许在46040之间,中国忠旺控股有限公司,34,铝材生产工序-时效,时效炉： 用于铝合金型材时效处理，促进型材强度 加热方式：燃油、燃气、电 生产能力：8-15吨/次 工作温度：2005 双向双速热风循环，温差5 到达

14、温度后保温3小时出炉，出炉后立即开风机吹风20分钟冷却,中国忠旺控股有限公司,35,铝型材的常用表面处理性能特点,基材：铝材挤压出后，时效或不时效，不做表面处理，暴露在空气中会形成0.01-0.02微米的氧化膜，这层氧化膜是非晶态的，薄而多孔、不均匀，硬度也不高，虽然在大气中有一定的耐蚀性，但是在酸性或碱性溶液中易被腐蚀，不能作为可靠的防护-装饰性膜层。,中国忠旺控股有限公司,36,铝型材的常用表面处理性能特点,基材应用领域：在不需要表面处理或，深加工后再进行表面处理的产品 (角码、散热器、工业材等),中国忠旺控股有限公司,37,铝型材的常用表面处理性能特点,阳极氧化：将铝及铝合金放入电解液中

15、，以铝工件为阳极，电解液中其它材料为阴极，在外加电流作用下，使其表面生成氧化膜，这种方法称为阳极氧化。 材挤出后经过时效，经过阳极氧化处理，表面形成AL2O3，以达到防护-装饰的作用。 非标氧化膜（4-5m）， AA10国标氧化膜10m。(常用) AA15氧化膜15m。,中国忠旺控股有限公司,38,铝型材的常用表面处理性能特点,阳极氧化应用领域：幕墙，门窗主体型材，锁条等 特点：膜厚均匀，膜层显微硬度高、 抗磨性好，着色金属离子电沉积在 膜孔底层坚固、均匀、光散射性好、 耐蚀性。,中国忠旺控股有限公司,39,铝型材的常用表面处理性能特点,静电粉末喷涂是用喷粉设备把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静

16、电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异(粉末涂料的不同种类效果)的最终涂层；粉末喷涂的喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺，成本也在同效果的喷漆之下。,中国忠旺控股有限公司,40,铝型材的常用表面处理性能特点,静电粉末喷涂：铝材挤出后经过时效，铬化，静电喷粉，固化。 (应用领域：幕墙，门窗主体型材，百叶) 粉末喷涂优点 可选喷涂色卡 与传统的油漆工艺相比，粉末涂装的优点是 1、高效：由于是一次性成膜，可提高生产率30-40% 2、节能：降低能耗约30%,中国忠旺控股有限公司,41,铝型材的常用表面处理性能特点,3

17、、污染少：无有机溶剂挥发（不含油漆涂料中甲苯、二甲苯等有害气体）。 4、涂料利用率高：可达95%以上，且粉末回收后可多次利用。 5、涂膜性能好：一次性成膜厚度可达50-80m，其附着力、耐蚀性等综合指标都比油漆工艺好。 6、成品率高：在未固化前，可进行二次重喷。粉末涂装工艺种类较多，常见的有静电喷粉和浸塑两种。,中国忠旺控股有限公司,42,铝型材静电粉末喷涂生产线,卧式生产线,喷枪,中国忠旺控股有限公司,43,铝型材静电粉末喷涂生产线,中国忠旺控股有限公司,44,铝型材静电粉末喷涂生产线,立式静电粉 末喷涂生产线,中国忠旺控股有限公司,45,铝型材的常用表面处理性能特点,立、卧式静电粉末喷涂生

18、产线对比： 1卧式静电粉末喷涂生产线，适于小批量生产，更换粉末方便快捷，产生滴溜，效果逊色于立式线。,中国忠旺控股有限公司,46,铝型材的常用表面处理性能特点,立、卧式静电粉末喷涂生产线对比： 2立式喷涂线设备采用全程电脑监控，全自动流水生产线作业，是一条设备先进、运作快捷、最适宜大批量生产的一条生产线。该生产线的建成投产，对产品品质的提升起着重要作用，同时提高了生产效率、减少了粉末浪费及能源消耗低、占地面积小；单线年产量可达16800吨，比卧式喷涂线单线年产增加3倍；单线节省人力1/3；经立式喷涂的产品表面比较流平、膜厚均匀、无挂具印痕,中国忠旺控股有限公司,47,铝型材的常用表面处理性能特点,木纹转印：先喷底色再用木纹纸吸附加热，形成表面木纹效果。分平面木纹和立体木纹。 应用于室内门窗 1.成品门窗接近木窗效果。 2.耐腐蚀性和耐磨性均差。 3.不能长期经受紫外线辐射和酸 雨腐蚀，易褪色，一般放于室内侧。,中国忠旺控股有限公司,48,铝型材木纹转印,木纹转印生产线 木纹纸,中国忠旺控股有限公司,49,铝型材氟碳漆喷涂,氟碳漆喷涂：附着力好，经得起各种气候侵蚀，不会积聚污垢、颜色均匀鲜艳。