Typerna av aluminium och aluminiumlegeringar
Ren aluminium
Det kännetecknande för rent aluminium är dess låga densitet, vilket är 2,72g/cm³, endast omkring en tredjedel av densiteten av järn eller koppar. Bra ledningsförmåga och värmeledningsförmåga, näst efter silver och koppar. De kemiska egenskaperna hos aluminium är mycket aktiva.
I luften, ytan av aluminium kan kombineras med syre för att bilda en tät Al2O3-skyddsfilm, vilket förhindrar ytterligare oxidation av aluminium. Därför, aluminium har god korrosionsbeständighet i luft och vatten, men den kan inte motstå syra, alkali, och saltkorrosion.
Aluminium har ett ansiktscentrerat kubiskt galler och god plasticitet (d=50 %, ψ=80 %). Det kan bearbetas till profiler såsom trådar, tallrikar, remsor, och rör genom kallt eller varmt tryck, men dess styrka är inte hög, σb＝80MPa， Efter kall bearbetning, σb＝(150～250)MPa。 Så rent aluminium används främst för att tillverka ledningar, kablar, kylfläns, och dagliga förnödenheter eller legeringar som kräver rost- och korrosionsbeständighet men låga hållfasthetskrav.
Kommersiellt rent aluminium är inte lika rent som kemiskt rent aluminium, eftersom det innehåller föroreningar som Fe, Och, etc. i varierande grad. Ju fler föroreningar finns i aluminium, desto lägre ledningsförmåga, värmeledningsförmåga, motståndskraft mot atmosfärisk korrosion, och plasticitet.
Kvaliteterna av industriellt rent aluminium i vårt land är formulerade baserat på gränsen för föroreningar, såsom L1 L2、L3……。 L är det första kinesiska Pinyin-teckenet för “aluminium”, och ju högre sekvensnummer som bifogas efter det, ju lägre dess renhet.
Aluminiumlegering
Rent aluminium har låg hållfasthet och är inte lämpligt som konstruktionsmaterial. För att förbättra sin styrka, den mest effektiva metoden är att lägga till legeringsämnen som Si, Cu, Mg, Mn, etc. att tillverka aluminiumlegering (aerolit). Dessa aluminiumlegeringar har hög hållfasthet, men har fortfarande låg densitet, speciellt hög specifik hållfasthet (dvs. förhållandet mellan hållfasthetsgräns och densitet), samt god värmeledningsförmåga och korrosionsbeständighet.
Klassificering av aluminiumlegeringar
Enligt sammansättningen och produktionsprocessens egenskaper hos aluminiumlegeringar, de kan delas in i två kategorier: deformerade aluminiumlegeringar och gjutna aluminiumlegeringar.
När sammansättningen av legeringen är mindre än D/punkt, den kan bilda en enfas fast lösningsstruktur när den värms upp, med god plasticitet och lämplig för tryckbearbetning, därför kallas det deformerad aluminiumlegering.
Aluminiumlegeringar med en sammansättning som är mindre än F-punkten vid deformation, vars sammansättning av fast lösning inte förändras med temperaturen och inte kan förstärkas genom värmebehandling, kallas värmebehandling oförstärkta aluminiumlegeringar; En legering med en sammansättning mellan F och D/, vars sammansättning av fast lösning förändras med temperaturen, kan förstärkas genom värmebehandling, därför kallas det en aluminiumlegering som kan förstärkas genom värmebehandling.
Legeringar med en sammansättning större än D/punkt, eutektisk struktur med låg smältpunkt, bra flytbarhet, lämplig för gjutning, kallas gjutna aluminiumlegeringar, men inte lämplig för tryckbearbetning.
Deformerbara aluminiumlegeringar kan också klassificeras i rostsäker aluminium, hårt aluminium, ultrahård aluminium, och smidd aluminium enligt deras huvudsakliga prestandaegenskaper.
Gjutaluminiumlegeringar kan också klassificeras enligt de olika huvudlegeringselementen: Till Ja, Al Cu, Al Mg, Al Zn, etc.
Värmebehandlingsegenskaper hos aluminiumlegering
Aluminiumlegeringar kan inte bara förbättra sin styrka genom kalldeformationshärdning, men också ytterligare förbättra deras styrka genom värmebehandling – “åldershärdning” metod.
Värmebehandlingsmekanismen för aluminiumlegering skiljer sig från stålets. Efter släckning, stålets hårdhet och styrka ökar omedelbart, medan plasticiteten minskar. Aluminiumlegeringar med komponenter mellan F och D/kan värmas till alfafasområdet, isolerade, och släcktes genom vattenkylning för att erhålla övermättade alfa-fasta lösningar vid rumstemperatur. Deras styrka och hårdhet kan inte omedelbart ökas, men deras plasticitet är avsevärt förbättrad. Denna process kallas härdning eller lösningsbehandling.
På grund av instabiliteten hos den övermättade fasta lösningen som erhålls efter släckning, det finns en tendens att fälla ut en andra fas (förstärkningsfasen). Efter att ha lämnats i rumstemperatur under en tid eller värmts till låga temperaturer, atomer har förmågan att röra sig inom gittret och gradvis övergå till ett stabilt tillstånd, vilket resulterar i en betydande ökning av styrka och hårdhet, medan plasticiteten minskar. Fenomenet med ytterligare förstärkning av legeringen efter behandling av fast lösning över tiden kallas “åldershärdning” eller “åldershärdning”. Åldringsprocessen som utförs vid rumstemperatur kallas naturligt åldrande, medan åldringsprocessen som utförs under uppvärmningsförhållanden kallas artificiell åldring.
Deformerbar aluminiumlegering
1. Antirost aluminiumlegering
De huvudsakliga legeringselementen är Mn och Mg. Denna typ av legering är en enfasig fast lösning efter smide och glödgning, så den har bra korrosionsbeständighet och plasticitet. Den rostfria aluminiumkvaliteten representeras av det kinesiska Pinyin-prefixet “LF” följt av ett löpnummer. Som LF5, LF11, LF21, etc. Denna typ av legering används främst för valsning, svetsning, eller korrosionsbeständiga strukturella komponenter med låg belastning, såsom oljetankar, rör, ledningar, lätt last skelett, och diverse hushållsapparater. Alla typer av rostskyddande aluminiumlegeringar är aluminiumlegeringar som inte kan stärkas genom värmebehandling. För att förbättra legeringens styrka, kalltrycksbearbetning kan tillämpas, som kan ge arbetshärdning.
2. Hård aluminiumlegering
Duraluminium är i grunden en Al Cu Mg-legering med en liten mängd Mn. Olika typer av duralumin kan förstärkas genom åldring, men deras korrosionsbeständighet är dålig, speciellt i havsvatten. Därför, hårda aluminiumkomponenter som kräver skydd är lindade med högrent aluminium på utsidan för att göra aluminiumbelagda hårda aluminiummaterial. Hårda aluminiumkvaliteter använder det kinesiska Pinyin-prefixet “LY” följt av ett löpnummer, som LY1 (nit hårt aluminium), LY11 (standard hård aluminium), och LY12 (höghållfast hård aluminium).
Hårt aluminium är ett strukturmaterial med hög specifik hållfasthet, som har använts flitigt inom flygindustrin och instrumenttillverkning.
3. Superhård aluminiumlegering (SD legering)
Det är en Al Cu Mg Zn-legering, som görs genom att tillsätta Zn till hårt aluminium. Denna typ av legering är för närvarande den starkaste aluminiumlegeringen, med högre specifik styrka, därför kallas det superhårt aluminium. Nackdelen är också dålig korrosionsbeständighet, vilket kan öka den artificiella åldringstemperaturen eller aluminiumbeläggningen.
Graden av ultrahård aluminiumlegering representeras av det kinesiska Pinyin-prefixet “LC” följt av ett löpnummer. LC4, LC6, etc. används ofta för att tillverka viktiga komponenter med hög belastning, såsom flygplansbalkar.
4. Smidd aluminiumlegering
Det är en Al Cu Mg Si-legering med en mängd olika legeringselement, men innehållet i varje element är relativt lågt, sålunda har den god termoplast- och korrosionsbeständighet, och dess styrka är jämförbar med hård aluminium. Efter släckning och åldring, styrkan kan förbättras.
Graden av smidd aluminiumlegering representeras av det kinesiska Pinyin-prefixet “LD” följt av ett löpnummer, som LD5, LD7, etc. På grund av dess utmärkta smidesprestanda, det används främst för att smide eller smide delar som bär tunga belastningar på flygplan eller diesellok.
Gjuten aluminiumlegering
Det finns många typer av gjutna aluminiumlegeringar, bland vilka aluminiumkisellegeringar har bra gjutprestanda, tillräcklig styrka, och låg densitet, och används flitigt, redovisning för mer än 50% av den totala produktionen av gjutna aluminiumlegeringar. Al legeringar kontakt Si (10-13)% är de mest typiska aluminiumkisellegeringarna, tillhörande eutektisk sammansättning, allmänt känd som “kiselaluminiumlegeringar”.
Graden av gjuten aluminiumlegering representeras av det kinesiska Pinyin-prefixet “Z”+Alla+andra huvudelementsymboler och procenthalten i ordet “kasta”. Till exempel, ZAlSi12 representerar gjuten Al Si-legering innehållande 12% Och.
Koden för legeringen representeras av det kinesiska Pinyin-prefixet “ZL” av “gjuten aluminium” följt av tre siffror. Den första siffran representerar legeringskategorin, medan den andra och tredje siffran anger sekvensnumret för legeringen.
Exempel ZL102 representerar den gjutna aluminiumlegeringen av Al Si serie nr. 2.
Gjutning av aluminiumlegering används vanligtvis för att tillverka delar som är lätta, korrosionsbeständig, har komplexa former, och har vissa mekaniska egenskaper. Som till exempel aluminiumkolvar, instrumenthus, vattenkylda motorcylinderkomponenter, vevhus, etc.