下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
根据化学成分和制造工艺，铝及铝合金材料的分类如图1-1所示。
图1-1 铝及铝合金材料分类
1）高纯铝。高纯铝中铝的质量分数不低于99.999%，主要用途为制作高纯铝合金、电子工业的导电元件和激光材料等。
2）工业纯铝。工业纯铝中铝的质量分数在99%以上，熔点为660℃，熔化时无任何颜色变化，表面易形成致密的氧化膜，具有良好的耐蚀性。纯铝的热导率约为低碳钢的5倍，线胀系数约为低碳钢的2倍。纯铝强度很低，不适合作为结构材料。退火状态的铝板抗拉强度为60～100MPa，伸长率为35%～40%。
在纯铝中加入合金元素冶炼出来的材料称为铝合金，生产铝合金的目的是提高材料强度并获得其他需要的性能。铝合金按工艺性能特点可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。
（1）变形铝合金变形铝合金为单相固溶体组织，变形能力较强，适用于锻造和压延。变形铝合金可分为非热处理强化铝合金和热处理强化铝合金。
1）非热处理强化铝合金。非热处理强化铝合金主要有Al-Mn合金和Al-Mg合金等，主要通过加入锰、镁等元素的固溶强化和加工硬化作用提高合金的力学性能，不能通过热处理来提高其强度，但强度比纯铝高。其特点是强度中等，具有优良的耐蚀性、塑性和压力加工性，在铝合金材料中其焊接性最好，是目前铝合金焊接结构中应用最广的铝合金材料。Al-Mn、Al-Mg合金的化学成分及力学性能分别见表1-1、表1-2。
表1-1 Al-Mn、Al-Mg合金的化学成分（质量分数） （%）
表1-2 纯铝、Al-Mg、Al-Mn合金的力学性能
2）热处理强化铝合金。热处理强化铝合金可通过固溶、淬火、时效等工艺提高力学性能，主要分为硬铝、超硬铝和锻铝。铝合金经热处理后可显著提高抗拉强度，但焊接性较差，熔化焊时产生焊接裂纹的倾向较大，焊接接头的力学性能（主要是抗拉强度）严重下降。
硬铝的牌号是按铜增加的顺序编排的。Cu是硬铝的主要成分，为了得到较高的强度，Cu含量一般应控制在4.0%～4.8%。Mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除Fe对耐蚀性的不利影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，Cu、Si、Mg等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa，经过淬火时效后抗拉强度增加至312～460MPa。但硬铝的耐蚀性差，因此为了提高铝合金的耐蚀性，常在硬铝板材表面覆盖一层工业纯铝作为保护层。
超硬铝合金中Zn、Mg、Cu的平均总的质量分数可达9.7%～13.5%，是航空航天工业中强度最高（抗拉强度达500～600MPa）和应用最多的一种轻合金材料。但超硬铝的塑性和焊接性差，焊接接头强度远低于母材。而且由于合金中Zn含量较多，所以产生晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。
锻铝可以进行淬火-时效强化，不仅在高温下具有良好的塑性，而且Cu含量越少热塑性越好，故适用于制造锻件及冲压件。另外，由于锻铝具有中等强度和优良的耐蚀性，因此在工业中得到广泛应用。
（2）铸造铝合金分为Al-Si合金、Al-Cu合金、Al-Mg合金和Al-Zn合金四类，其中Al-Si合金应用最广泛。
铸造铝合金中由于含有共晶组织，流动性好，因此这类合金最大的优点是铸造性能优良，并有良好的耐蚀性和耐热性，可加工性好，焊接性也较好，常用来制造发动机和内燃机的零件等。