1、鋁呈銀白色，密度鋁呈銀白色，密度2.702g/cm3，熔點，熔點660.37，沸點沸點2467。純鋁大量用于電纜純鋁大量用于電纜、日用器皿；其合金質輕而日用器皿；其合金質輕而堅韌，是制造飛機、火箭、汽車的結構材料。堅韌，是制造飛機、火箭、汽車的結構材料。良好的低溫性能、無低溫脆性良好的低溫性能、無低溫脆性：在攝氏零在攝氏零度以下隨著溫度的降低，其強度和塑性提高。度以下隨著溫度的降低，其強度和塑性提高。高的導電性高的導電性：位于銀、銅、金之后位于銀、銅、金之后。高的導熱性高的導熱性：熱交換器。熱交換器。無磁性無磁性：沖擊不產生火花，用于制作如儀表材沖擊不產生火花，用于制作如儀表材料、電氣設備的屏

2、蔽材料，易燃、易爆物的生料、電氣設備的屏蔽材料，易燃、易爆物的生產器材等。產器材等。低強度、高塑性低強度、高塑性：強度為強度為 80MPa130MPa， 延伸率延伸率3050 % ，鋁箔，鋁箔。高的耐大氣腐蝕性高的耐大氣腐蝕性：鋁在大氣中極易和氧作鋁在大氣中極易和氧作用生成一層牢固致密的氧化膜，厚度約為用生成一層牢固致密的氧化膜，厚度約為50100 ，可防止鋁繼續氧化；即使在熔融狀態，可防止鋁繼續氧化；即使在熔融狀態，仍然能維持氧化膜的保護作用。因此，鋁在大仍然能維持氧化膜的保護作用。因此，鋁在大氣環境中是抗蝕的。氣環境中是抗蝕的。Al2O3膜具有酸、堿兩重性，膜具有酸、堿兩重性，因此，純鋁除

3、在氧化性的濃硝酸因此，純鋁除在氧化性的濃硝酸(8098)中有中有極高的穩定性外極高的穩定性外(優于優于NiCr系不銹鋼系不銹鋼)，在硫酸、，在硫酸、鹽酸、堿、鹽和海水中均不穩定。鹽酸、堿、鹽和海水中均不穩定。按鋁合金所處相圖按鋁合金所處相圖的位置分類的位置分類：鋁合金鋁合金: : 形變鋁形變鋁合金、鑄造鋁合金合金、鑄造鋁合金純鋁中加入適量其它元素如純鋁中加入適量其它元素如SiSi、CuCu、MgMg、ZnZn等即為等即為鋁合金鋁合金形變鋁合金形變鋁合金：不能熱處理強化的不能熱處理強化的形變鋁合金形變鋁合金：相圖中相圖中F F點以左的部點以左的部分，組織為單相固分，組織為單相固溶體，且其溶解度溶

4、體，且其溶解度不隨溫度而變化，不隨溫度而變化，無法進行熱處理強無法進行熱處理強化；化；可熱處理強化的形可熱處理強化的形變鋁合金變鋁合金：相圖中相圖中F F和和D D之間的之間的形變鋁合金，固溶形變鋁合金，固溶體的溶解度隨著溫體的溶解度隨著溫度而顯著變化，可度而顯著變化，可進行熱處理強化。進行熱處理強化。鑄造鋁合金鑄造鋁合金：相圖中相圖中D D點以右的部點以右的部分，有共晶鋁合金、分，有共晶鋁合金、亞共晶鋁合金和過亞共晶鋁合金和過共晶鋁合金之分。共晶鋁合金之分。變形鋁合金結晶過程2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thom

5、son Learning is a trademark used herein under license.我們常見的熱處理強化型鋁合金后面的狀態代號一般是字母T加添加一位或多位阿拉伯數字表示T的細分狀態 在T后面添加010的阿拉伯數字，表示細分狀態（稱作TX狀態）。T后面的數字表示對產品的熱處理程序。 T0 固溶熱處理后，經自然時效再通過冷加工的狀態。 適用于經冷加工提高強度的產品。 T1 由高溫成型過程冷卻，然后自然時效至基本穩定的狀態。 適用于由高溫成型過程冷卻后，不再進行冷加工（可進行矯直、矯平，但不影響力學性能極限）的產品。 T2 由高溫成型過程冷卻，經冷加工后自然時效至基本穩定的狀

6、態。適用于由高溫成型過程冷卻后，進行冷加工、或矯直、矯平以提高強度的產品。 T3 固溶熱處理后進行冷加工，再經自然時效至基本穩定的狀態。適用于在固溶熱處理后，進行冷加工、或矯直、矯平以提高強度的產品。T4 固溶熱處理后自然時效至基本穩定的狀態。適用于固溶熱處理后，不在進行冷加工（可進行矯直、矯平，但不影響力學性能極限）的產品。 T5 由高溫成型過程冷卻，然后進行人工時效的狀態。 適用于由高溫成型過程冷卻后，不經過冷加工（可進行矯直、矯平，但不影響力學性能極限），予以人工時效的產品。 T6 由固溶熱處理后進行人工時效的狀態。 適用于由固溶熱處理后，不再進行冷加工（可進行矯直、矯平，但不影響力學性

7、能極限）的產品。 T7 由固溶熱處理后進行人工時效的狀態。 適用于由固溶熱處理后，為獲取某些重要特性，在人工時效時，強度在時效曲線上越過了最高峰點的產品。 T8 固溶熱處理后經冷加工，然后進行人工時效的狀態。 適用于經冷加工、或矯直、矯平以提高產品強度的產品。T9 固溶熱處理后人工時效，然后進行冷加工的狀態。 適用于經冷加工提高產品強度的產品。 T10 由高溫成型過程冷卻后，進行冷加工，然后進行人工時效的狀態。 適用于經冷加工、或矯直、矯平以提高產品強度的產品。2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化鋁合金的強化方式有固溶強化、時效強化、過剩相強化、細晶強化、冷變形強化結合愛康實際，我們僅對固溶和時效

8、兩個強化方式做探討 2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化 ： 無限互溶合金系的組元間具有相似的物理化學性無限互溶合金系的組元間具有相似的物理化學性質、原子尺寸差異小，固溶體晶格畸變程度較低，因質、原子尺寸差異小，固溶體晶格畸變程度較低，因而固溶強化效果不大。如鋁鋅、鋁銀合金系，固溶強而固溶強化效果不大。如鋁鋅、鋁銀合金系，固溶強化作用差，因此，化作用差，因此，Al-ZnAl-Zn、Al-AgAl-Ag簡單二元合金沒有實簡單二元合金沒有實用價值。用價值。 固溶強化效果主要取決于基體金屬與合金元素原固溶強化效果主要取決于基體金屬與合金元素原子半徑差別的大小，原子半徑差別越大，強化效果越子半徑差

9、別的大小，原子半徑差別越大，強化效果越明顯，采用溶解度超過明顯，采用溶解度超過1 1的其他幾個元素，如的其他幾個元素，如Al-MgAl-Mg，Al-CuAl-Cu、A1-MnA1-Mn、A1-SiA1-Si，Al-Mg-SiAl-Mg-Si合金系有實用價值。合金系有實用價值。2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化定義 ： 將鋁合金將鋁合金加熱到固溶線以上加熱到固溶線以上保溫后快冷，使第二相保溫后快冷，使第二相來不及析出，得到過飽和、不穩定的單一來不及析出，得到過飽和、不穩定的單一固溶體。固溶體。淬火后鋁合金具有很好的塑性，淬火后鋁合金具有很好的塑性，強度和硬度不高強度和硬度不高。 LL+2.

10、3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化機理 ： 合金元素加入純鋁之后，形成鋁基固溶體，導致合金元素加入純鋁之后，形成鋁基固溶體，導致晶格發生畸變，增加了位錯運動的阻力，由此提高鋁晶格發生畸變，增加了位錯運動的阻力，由此提高鋁的強度。但是組元之間常常具有相似的物理化學性能的強度。但是組元之間常常具有相似的物理化學性能和原子尺寸，晶格畸變程度低，固溶強化效果不高。和原子尺寸，晶格畸變程度低，固溶強化效果不高。因此，鋁的強化不能單純依靠合金元素的固溶強化作因此，鋁的強化不能單純依靠合金元素的固溶強化作用。用。 2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化機方法：在線淬火 主要是為了得到過飽和固溶體，為時效

11、處理做好組織上的準備。淬火工藝三要素1.1.淬火加熱溫度2.2.淬火加熱保溫時間 3.3.淬火冷卻速度 2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化機方法：在線淬火 1.淬火加熱溫度 上限為開始熔化溫度 下限為固溶度曲線（ab線)2.淬火加熱保溫時間 在保證強化相全部溶解的前提下，盡量采用快速加熱及短的保溫時間2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化機方法：在線淬火 3.淬火冷卻C曲線n 淬火冷卻速度 取決于過飽和固溶體的穩定性 Vc -臨界冷卻速度：即可防止固溶體在冷卻過程中發生分解的最小冷卻速度。 Vc與合金系、合金元素含量和淬火前合金組織有關。2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化固溶強化機總結：

12、 通過高溫加熱使鋁合金中的強化相溶入基體，隨通過高溫加熱使鋁合金中的強化相溶入基體，隨后快冷以抑制強化相在冷卻過程中重新析出，以獲得后快冷以抑制強化相在冷卻過程中重新析出，以獲得鋁基過飽和固溶體的過程鋁基過飽和固溶體的過程。 2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化時效強化時效強化 ： 鋁合金固溶強化效果有限，要想獲得高強度，必鋁合金固溶強化效果有限，要想獲得高強度，必須配以時效強化處理。合金元素在鋁中要有須配以時效強化處理。合金元素在鋁中要有較大的極較大的極限溶解度限溶解度，其，其溶解度隨溫度的降低而急劇減小溶解度隨溫度的降低而急劇減小，時效時效過程中形成均勻、彌散分布的共格或半共格過渡相過程中形成

13、均勻、彌散分布的共格或半共格過渡相，這種相在基體中能造成較強烈的應變場，提高對位錯這種相在基體中能造成較強烈的應變場，提高對位錯運動的阻力，從而提高合金的強度。運動的阻力，從而提高合金的強度。 可熱處理強化鋁合金可熱處理強化鋁合金：A1-Cu-MgA1-Cu-Mg、Al-Mg-SiAl-Mg-Si和和Al-Al-Zn-MgZn-Mg系。系。2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化時效強化時效強化 ： 過飽和固溶體在室溫下放置一段時間或加熱到一過飽和固溶體在室溫下放置一段時間或加熱到一定溫度保溫一定時間后，基體中析出新相的過程定溫度保溫一定時間后，基體中析出新相的過程。 自然時效自然時效：過飽和固溶體在

14、室溫下放置一段時間：過飽和固溶體在室溫下放置一段時間的時效的時效 人工時效人工時效：過飽和固溶體加熱到一定溫度保溫一：過飽和固溶體加熱到一定溫度保溫一定時間的時效定時間的時效2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化時效強化時效強化 實質：時效的實質，是第二相從過飽和、不穩定的單一固溶時效的實質，是第二相從過飽和、不穩定的單一固溶體中析出和長大，由于第二相與母相的共格程度不同，體中析出和長大，由于第二相與母相的共格程度不同，使使母相產生晶格畸變而強化母相產生晶格畸變而強化。脫溶（或沉淀）：脫溶（或沉淀）：從過飽和固溶體中析出一個成分從過飽和固溶體中析出一個成分不同的新相或由溶質不同的新相或由溶質 原子富

15、集形成的亞穩區過渡相原子富集形成的亞穩區過渡相的過程，屬于固態相變。的過程，屬于固態相變。鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化具有固溶度變化的相圖，從單相區進入到兩相區時都會具有固溶度變化的相圖，從單相區進入到兩相區時都會發生脫溶沉淀發生脫溶沉淀脫溶過程極為復雜，不是所有的合金均按同一順序進行。（1）不同合金脫溶序列不同： 合金系 脫溶序列及平衡脫溶相 Al-Cu GP區（片狀） ” （CuAl2) Al-Zn-Mg GP區（球狀）（MgZn2), GP區（球狀） T T（Al2Mg3Zn3） Al-Mg-Si GP區（桿狀） （Mg2Si） Al-Cu-M

16、g GP區（桿或球狀） S S（Al2CuMg） 鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化以以Al-Mg-Si合金為例合金為例： 過飽和固溶體隨著時效時間的延長，將發生下列過飽和固溶體隨著時效時間的延長，將發生下列析出過程：析出過程： 過過 GP區區 其中其中 GP區、區、為亞穩定相為亞穩定相 （ 也可稱為也可稱為GP2區）區） 隨著時效時間的延長，組織變化過程為：隨著時效時間的延長，組織變化過程為：過過 GP區區 鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化G.

17、P區區： 1 9 3 8 年 ，年 ， A . G u i n i e r 和和G.D.Prestor各自獨立用各自獨立用X射線結射線結構分析方法發現構分析方法發現：AlCu合金單合金單晶體自然時效時在基體的晶體自然時效時在基體的100面面上發生了銅原子偏聚，構成了上發生了銅原子偏聚，構成了富富銅的圓盤形片銅的圓盤形片（約含銅（約含銅90）即）即G.P區。區。G.P區的形狀與尺寸區的形狀與尺寸： 在電子顯微鏡下呈圓盤狀，直在電子顯微鏡下呈圓盤狀，直徑約徑約510nm，厚約，厚約0.40.6nm，數量約數量約10141016/cm3鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合

18、金的強化G.P區形成的原因區形成的原因： G.P區的形核呈均勻分布，區的形核呈均勻分布，其形核率與晶體中非均勻分布的其形核率與晶體中非均勻分布的位錯無關，而完全依賴于淬火所位錯無關，而完全依賴于淬火所保留下來的空位濃度（因為溶質保留下來的空位濃度（因為溶質原子可借助于空位進行遷移）原子可借助于空位進行遷移）。凡是能增加空位濃度的因素均能凡是能增加空位濃度的因素均能促進促進G.P區的形成區的形成。 鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化對于6063鋁合金,其脫溶序列為過飽和固溶體G. P區”相相相。時效初期Mg、Si原子在鋁基體的晶面上聚集,形成溶質原子富集區即

19、G. P區,與基體保持共格關系,邊界上的原子為母相和G. P區所共有。為了同時適應兩種不同原子排列形式,共格邊界附近產生彈性應變,正是這種晶格的嚴重畸變阻礙了位錯運動,從而提高了合金的強度。隨著時效時間的延長, Mg、Si原子進一步富集并趨向有序化,迅速長大成針狀或棒狀即為”相,其C軸方向的彈性共格結合引起的應變場最大,它的彈性應力也最高。當”相長大到一定尺寸,它的應力場遍布整個基體,應變區幾乎相連,此時合金的強度較高,隨著時效過程的進一步發展。鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化在”相的基礎上, Mg、Si原子進一步富集形成局部共格的過渡相,其周圍基體的彈

20、性應變有所減輕,對位錯運動的阻礙減少,此時強度達到最大值,強度已有所下降。時效后期在相與基體界面上形成穩定的相,失去了與基體之間的共格聯系,完全從基體中脫離出來,共格應變消失,強度下降。從上述脫溶過程來看, G . P區、”相和相都能有效地提高6063鋁合金的強度,但強化效果有所不同,以”相的強化效果最大,而一旦出現了相,合金強度將下降,因而如何提高G. P區和”相的密度就成為提高6063鋁合金強度的關鍵鋁合金的固溶時效強化鋁合金的固溶時效強化2.3 鋁合金的強化鋁合金的強化如何提高GP區密度和”相的密度？提高固溶溫度，加強冷卻速度共析鋼淬火與鋁合金固溶的共析鋼淬火與鋁合金固溶的區別區別工藝操作相同，即加熱、保工藝操作相同，即加熱、保溫和快冷。溫和快冷。共析鋼退火態組織為珠光體，共析鋼退火態組織為珠光體，淬火加熱時轉變為單相奧氏淬火加熱時轉變為單相奧氏體，淬火過程中奧氏體轉變體，淬火過程中奧氏體轉變為馬氏體。為馬氏體。共析鋼淬火后形成的馬氏體共析鋼淬火后形成的馬氏體硬而脆，硬而脆，共析鋼的共析鋼的淬火淬火鋁合金的固溶鋁合金的固溶處理處理共析鋼淬火與鋁合金固溶的區共析鋼淬火與鋁合金固溶的區別別鋁合金退火態組織為固溶體及鋁合金退火態組織為固溶體及分布其上的強化相，固溶加熱分布其上的強化相，固溶加熱時固溶體基體因強化相的溶入時固溶體基體因強化相的溶入而