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1.5 铝及铝合金应用特点

铝及铝合金的比刚度大大超过了钢铁材料(铝合金的比刚度约为8.5,钢铁材料的比刚度为1)。对于重量相同的结构件,如采用铝合金制造,可以保证得到最大的刚度。由于铝及铝合金具有上述特性,在交通运输行业得到了越来越广泛的应用。对于许多结构件,如机车的箱体等,结构失稳或破坏的原因不是强度不够而是刚度不够。为发挥铝及铝合金比刚度高的优势,就需把铝及铝合金初加工成不同横截面的空心型材,供后续加工使用。铝及铝合金的型材主要是用轧制或挤压的方法生产。从生产铝及铝合金型材的趋势看,挤压型材将占主导地位。根据铝及铝合金的不同材料特征,铝及铝合金挤压制品的用途如下。

(1)1×××系(工业纯铝)具有优良的可加工性、耐蚀性、表面处理性和导电性,但强度较低。主要用于对强度不高的家庭用品、电气产品等。

例:1050铝合金用于食品、化学和酿造工业用挤压盘管,以及各种软管、烟花粉等。

1060铝合金用于耐蚀性与成形性均要求较高的场合,但对强度要求不高,其典型用途为化工设备制造。

1100铝合金用于加工需要有良好的成形性和耐蚀性,但不要求有高强度的零部件,例如化工产品、食品工业装置与储存容器、薄板加工件、深拉伸或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌及反光器具等。

1145铝合金用于包装及绝热铝箔、热交换器等。

1350铝合金用于电线、导电绞线、汇流排及变压器带材等。

(2)2×××系(Al-Cu)具有较高的强度,但耐蚀性较差,用于腐蚀环境时需要进行防腐蚀处理。多用于飞机结构材料。

例:2011铝合金用于螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品。

2014铝合金应用于要求高强度与硬度(包括高温)的场合,如飞机零件、锻件、厚板和挤压材料,车轮与结构元件,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,以及货车构架与悬挂系统零件。

2024铝合金用于飞机结构、铆钉、导弹构件、货车轮毂、螺旋桨元件及其他结构件。

2036铝合金用于汽车车身钣金件。

2048铝合金用于航空航天器结构件与兵器结构零件。

2218铝合金用于飞机发动机和柴油发动机活塞、飞机发动机气缸头、喷气发动机叶轮和压缩机环。

2219铝合金用于航天火箭焊接氧化剂槽,超声速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300℃。焊接性好,断裂韧度高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力。

2A12铝合金用于航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁及铆钉等,建筑与交通运输工具结构件。

2A60铝合金用于航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇及叶轮等。

2A70铝合金用于飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等。

2A90铝合金用于航空发动机活塞。

(3)3×××系(Al-Mn)热处理不可强化。可加工性、耐蚀性与纯铝相当,而强度有较大提高,焊接性能优良,广泛用于日用品、建筑材料等方面。

例:3003铝合金用于加工需要有良好的成形性能、高耐蚀性、焊接性好的零部件,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以及薄板加工的各种压力容器与管道。

3003铝合金用于加工更高强度的零部件,如化工产品生产与贮存装置、薄板加工件、建筑加工件、建筑工具,以及各种灯具零部件。

3105铝合金用于房间隔断、挡板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,以及瓶盖、瓶塞等。

3A21铝合金用于飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等,具有中等强度与良好的耐蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。

(4)4×××系(Al-Si)具有熔点低、流动性好、耐蚀性强等优点,可用作焊接材料。

例:4A01、4043A等,通常硅的质量分数在4.5%~6.0%,属于建筑用材料、机械零件锻造用材、焊接材料,熔点低,耐蚀性好,具有耐热、耐磨的特性。

(5)5×××系(Al-Mg)热处理不可强化。耐蚀性强,焊接性能优良。通过控制Mg含量,可以获得不同强度级别的合金。Mg含量少的铝合金主要用作装饰材料和制作高级器件;Mg含量中等的铝合金主要用于船舶、车辆、建筑材料;Mg含量高的铝合金主要用于船舶、车辆、化工的焊接结构件。

例:5086铝合金用于需要有高的耐蚀性、良好的焊接性和中等强度的场合,如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等。

5154铝合金用于焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐。

5182铝合金薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件及托架等零部件。

5252铝合金用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜。

5454铝合金用于焊接结构、压力容器、海洋设施管道。

5456铝合金用于装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料。

5657铝合金用于经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有致密的晶粒组织。

5A02铝合金用于飞机油箱与导管、焊丝、铆钉,以及船舶结构件。

5A06铝合金用于焊接结构件、冷模锻零件、焊接容器受力零件,以及飞机蒙皮骨部件等。

(6)6×××系(Al-Mg-Si)热处理可强化,耐腐蚀性良好,强度较高,且热加工性能优良,主要用于结构件、建筑材料等。

例:6005铝合金挤压型材与管材用于要求强度较高的结构件,如梯子、电视天线等。

6009铝合金用于汽车车身板。

6010铝合金薄板用于汽车车身。

6061铝合金用于要求有一定强度、焊接性好与耐蚀性高的各种工业结构,如制造货车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、型材及板材等。

6063铝合金用于建筑型材、灌溉管材,以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料。

6066铝合金用于锻件及焊接结构挤压材料。

6070铝合金用于重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材。

6351铝合金用于车辆的挤压结构件,以及水、石油等的输送管道。

6463铝合金用于建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件。

6A02铝合金用于飞机发动机零件,以及形状复杂的锻件与模锻件。

(7)7×××系(Al-Zn-Mg-Cu)具有较高的强度、焊接性和淬火性优良等特点,主要用于飞机、体育用品、铁道车辆焊接结构材料。

例:7005铝合金挤压材料用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧度的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固溶处理的部件;还可用于制造体育器材,如网球拍与垒球棒。

7039铝合金用于冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,以及军用器材、装甲板、导弹装置等。

7049铝合金用于锻造静态强度与7079-T6合金相同又要求有高的抗应力腐蚀开裂能力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金相等,而韧性稍高。

7050铝合金用于飞机结构件的中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力好,断裂韧度与疲劳性能高。

7072铝合金用于空调器铝箔与特薄带材。

7075铝合金用于制造飞机结构,其他要求强度高、耐蚀性能强的高应力结构件,以及模具制造等。

7175铝合金用于锻造航空器用的高强度结构。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧度、疲劳强度均高。

7178铝合金用于制造航空航天器要求抗压屈服强度高的零部件。

7475铝合金用于机身用包铝与未包铝的板材、机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高断裂韧度的零部件。

7A04铝合金用于飞机蒙皮、螺钉,以及受力构件,如大梁桁条、隔框、翼肋及起落架等。

(8)8×××系(其他铝合金)为挤压铝合金,其最大特点是密度低、刚度大、强度高。常用的为8011,铝合金大部分应用于铝箔,生产铝棒方面不太常用。 omdFzoF01E5yvn7W078q61HSiOTc24k/IlIVLwGw0wZqY5n3EAKsK0H7z6r7lqo9

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