1、 第一章鋁及鋁合金基礎(chǔ)知識一、鋁1、總論鋁是一種自然資源。按形態(tài)分：礦產(chǎn)資源按性質(zhì)分：非可再生資源鋁自1825年首次被人發(fā)現(xiàn)以來，迄今已有170余年的歷史。1886年，Hall-Heroult熔鹽電解法煉鋁的成功，意味著鋁工業(yè)化的開始。鋁在金屬材料的產(chǎn)量與用量僅次于鋼鐵而居第二位。鋁在地殼中具有豐富的蘊藏量，其儲量占地殼總量的78。鋁元素符號Al化合價+3原子量26.981539（27）密度2.71g/cm3熔點660C沸點2494C銀白色輕金屬，有延展性，在空氣中易形成氧化物薄膜。2、鋁的優(yōu)良性能：2.1密度純鋁在室溫時的密度為2.7g/cm3白于密度小而使鋁在航天航空、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣

2、泛應用。2.2導熱性鋁的熱導率高，在金屬中僅次于銀、金、銅居第四位，是鐵的3倍。因此，鋁材是制造熱交換器，發(fā)動機部件與家庭采暖設施的良好材料2.3熱膨脹系數(shù)鋁的熱膨脹系數(shù)大，為不銹鋼、銅、黃銅的1.5倍，是一缺點，純鋁的體膨脹系數(shù)為68.1X10-6M3/M3k2.4導電性同其導熱性一樣，鋁導電性僅次于銀、銅和金而居第四位，電工鋁的等體積電導率可達62%，IACS，約為銅的60%，等重量鋁導線的導電量超過銅的2倍。因此，鋁被廣泛應用于電線、電纜工業(yè)中。LD31合金管材在輸配電站得到廣泛應用。純度為99.99%的鋁在20C時的電阻率為2.6548X10-8耐蝕性鋁及其合金表面易生成一層致密、牢固

3、的al2o3保護膜。這層保護膜在鹵數(shù)離子或堿離子的激烈作用下才會遭到破壞。因此，鋁有很好的耐大氣腐蝕和水腐蝕的能力。能抵抗多數(shù)酸及有機物腐蝕。通過合金選擇，包覆陰極保護合金層，進行陽極氧化處理，涂油漆，電泳涂漆，噴涂耐蝕性粉末等措施，可進一步提高鋁材抗蝕性。反射率鋁表面對紅外線、紫外線、可見光線、激光、電波等有高的反射率，因此，鋁廣泛用于光、熱、反射材料。磁學性能鋁屬弱磁材料，幾乎不受電磁影響，亦無磁性，因此在通訊、電子、超導材料及計算機領(lǐng)域是不可缺少的材料。2.8力學性能鋁合金的基本特性之一，放在第二部分鋁合金中進行講解。超塑性能也在第二部分鋁合金中進行講解。其他性能如抗蝕性能、成型性能等。

4、二、鋁合金1、鋁合金的基本特性：是其常規(guī)的力學性能隨合金種類與狀態(tài)的不同，變化范圍極寬，抗拉強度為50Mpa800Mpa，屈服強度為10Mpa700Mpa，伸長率為2%50%。鋁合金具有良好的超塑性。典型的超塑鋁合金有：鋁鈣系、鋁銅系、鋁鎂系、鋁鋰系、鋁鎂鈧系等。鋁合金如果根據(jù)狀態(tài)來區(qū)分：鑄造鋁合金、變形鋁合金。變形鋁合金定義：可用加熱的方法使之變成單相組織，所以有加工變形的可能的鋁合金。有一種鋁合金，它們隨溫度的降低，合金元素溶解度越來越小，因而有熱處理強化的可能性稱之為熱處理可強化的變形合金。有一種鋁合金，不論溫度如何變化，合金的組織不起變化，故稱為熱處理不可強化的變形合金。熱處理可強化的

5、變形鋁合金和熱處理不可強化的變形鋁合金均屬于變形鋁合金。變形鋁合金按性能和用途不同可分為：鋁(L)、防銹鋁(LF)、硬鋁(LY)、超硬鋁(LC)、鍛鋁(LD)、特殊鋁合金(LT)。根據(jù)我廠的實際情況，這里主要介紹一下可熱處理強化鋁合金系：鋁銅鎂系；鋁銅錳系；鋁銅鎂鐵鎳系；鋁鎂硅系及鋁鎂硅銅系；鋁鋅鎂系及鋁鋅鎂銅系；鋁銅鋰系。這里主要介紹一下(4)即鋁鎂硅系合金。合金化定義：所謂合金化就是在金屬中添加某些其它元素，改變金屬的性質(zhì)，以適應不同用途的需要。鋁合金化的目的首選是為了提高鋁的強度，在此前提下，還應考慮其他性能的改善，如加工性、抗蝕性、耐磨性、硬度、液態(tài)金屬的流動性、表面性能以及其他特殊性

6、能等。2、合金：白基體金屬元素（即含量最大的元素），合金元素及雜質(zhì)所組成的一種金屬物質(zhì)。3、合金元素：為使金屬具有某些特性，在基體金屬中有意加入或保留的金屬或非金屬元素，即為合金元素。4、雜質(zhì)：存在于金屬中的，但并非有意加入或保留的金屬或非金屬元素，即為雜質(zhì)。5、舉例：6063鋁合金化學成份（%）：MgSiFeCuCrMnZnTi合計Al0.450.90.200.60.350.100.100.100.100.100.050.15余量說明：1）基體金屬元素，Al，含量為最低限，即白100.00%減去所有含量不小于0.010%的元素總和的差值所得，求和前各元素含量的數(shù)值要修約到0.0X%。2）合金

7、元素（含量有上下限要求的）MgSi3）雜質(zhì)元素（表中單個數(shù)值的）：其含量為最高限。如FeCuMnCrZnTi等。4）其它元素：指未列出或未規(guī)定數(shù)值的金屬元素，如有極限要求時，做具體規(guī)定。Al-Mg-Si系合金是熱處理可強化型鋁合金，有中等強度和優(yōu)秀的焊接和抗蝕性能，有明顯的時效硬化效應。工業(yè)用Al-Mg-Si系，基本特征及主要用途：系合金牌號基本特征主要用途中國美國鋁鎂硅系LD606331典型的擠壓合金，強度比LD合金的低，擠壓性能良好，可擠壓截面形狀復雜的薄壁型材，耐腐蝕性高，表面處理性能好。建筑、家具、車輛、家電器材的型材Al-Mg-Si系合金的組織為Al-Mg-Si中的鎂硅比為1.73，

8、所以合金中Mg,Si含量比有的恰好等于Mg2Si,有的Si高些。Mg2Si含量在0.8%1.2%，含鎂量小于0.15%。過剩Si的存在，能使強度進一步提高。值得一提的是目前在6063合金生產(chǎn)中也采用過剩Si的質(zhì)量控制法，實踐表明，在Si含量過剩0.11%左右時，可以降低金屬的變形抗力，有利于提高擠壓生產(chǎn)效率。但也不是Si越過剩越好，據(jù)有關(guān)報道，過剩硅量超過0.20%會對氧化膜的“灰化”有影響。Fe是Al合金中不可避免的雜質(zhì)元素，少量的鐵有利于合金強度的提高，但當鐵含量大于0.25%時，易形成0-Fe相，0-Fe和FeAJ相，其中0-Fe和FeAl3相為針狀，會破壞合金結(jié)構(gòu)的連續(xù)性。少量的雜質(zhì)Z

9、n的電極電位較鋁低而弱化合金的耐蝕性，尤其在型材生產(chǎn)中當Zn大于0.06%時，型材易產(chǎn)生雪花狀腐蝕斑點或白色條紋缺陷。三、鋁及鋁合金的牌號命名法我國鋁及鋁合金的牌號命名在GB340-76中規(guī)定采用漢語拼音表示法，如LD31，其中L為“鋁”的漢語拼音第一個字母，D為“鍛”的漢語拼音第一個字母，合起來即為LD表示鍛鋁，加上阿拉伯數(shù)字，LD31中的“31”只為區(qū)別于其它鍛鋁，在合金元素的含量上不同。現(xiàn)在，我國已采用國際四位數(shù)字體系牌號命名法：國際四位數(shù)字體系牌號的第一位數(shù)字表示組別：純鋁（含量不小于99.00%）1XXX合金（1）Cu2XXX2)Mn3XXX3)Si4XXX4)Mg5XXX5)MgS

10、i6XXX6)Zn7XXX7）其它元素8XXX8）備用組9XXX說明：1組1XXX表示純鋁，最后的二位數(shù)字表示最低鋁百分含量中小數(shù)點后面的二位數(shù)。牌號中的第二位數(shù)字表示合金元素或雜質(zhì)極限含量的控制情況，如果第二位為0，則表示其雜質(zhì)極限含量無特殊控制；如果是19則表示對一項或一項以上的單個雜質(zhì)或合金元素含量有特殊要求。如牌號“1070”純鋁：第一位數(shù)1表示純鋁第二位數(shù)0表示雜質(zhì)極限含量無特殊要求控制第三、四位數(shù)字70表示純鋁含量數(shù)值的小數(shù)點后面的二位數(shù)為70。則牌號1070純鋁表示：純鋁含量為99.70%，對雜質(zhì)極限含量無特殊控制要求。又如：牌號1145純鋁：第一位數(shù)1表示純鋁第二位數(shù)1表示對單

11、個雜質(zhì)極限含量有特殊控制要求。國際四位數(shù)字體系2XXX8XXX牌號TX細分狀態(tài)代號說明與應用：狀態(tài)代號說明與應用T0固溶熱處理后，經(jīng)自然時效再通過冷加工的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工提高強度的產(chǎn)品。T1由咼溫成型過程冷卻，然后自然時效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。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(chǎn)品。T2由咼溫成型過程冷卻，經(jīng)冷加工后自然時效至基本穩(wěn)定狀態(tài)。適用于由高溫成型過程冷卻后，進行冷加工或矯直、矯平以提咼強度的產(chǎn)品。T3固溶熱處理后進行冷加工，再經(jīng)自然時效至基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用在固溶熱處理后進行冷加工后矯直、矯平以提咼強度的產(chǎn)品。T4固溶熱處理后自然時效至

12、基本穩(wěn)定的狀態(tài)。適用于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能極限）的產(chǎn)品。T5由咼溫成型過程冷卻，然后進行人工時效的狀態(tài)。適用由高溫成型過程冷卻后，不經(jīng)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(chǎn)品。T6固溶熱處理后進行人工時效的狀態(tài)。適用于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能極限）的產(chǎn)品。T7固溶熱處理后進行過時效的狀態(tài)。適用于固溶熱處理后，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(chǎn)品。T8固溶熱處理后經(jīng)冷加工，然后進行人工時效的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工，或矯直矯平、以提高強度的產(chǎn)品。T9固溶熱處理后人

13、工時效，然后進行冷加工的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工提高強度的產(chǎn)品。T10由咼溫成型過程冷卻后，進行冷加工，然后人工時效的狀態(tài)。適用于經(jīng)冷加工、或矯直、矯平以提高強度的產(chǎn)品。注：某些鋁一鎂一硅系合金，無論是爐內(nèi)固溶熱處理，還是從咼溫成型過程急冷以保留可溶性組分在固溶體中，都能達到相同的固溶熱處理效果，這些合金的T3、T4、T6、T7、T8和T9狀態(tài)可米用上述一種處理方法的任種。3、工藝處理方法中涉及的名詞含意：熱加工：金屬或合金在產(chǎn)生加工硬化的某溫度范圍內(nèi)的塑性變形。冷加工：金屬或合金在產(chǎn)生加工硬化溫度下的塑性變形。退火：通過消除金屬或合金冷加工產(chǎn)生的加工硬化，或使金屬或合金再結(jié)晶(或)可溶組份從固溶

14、體中聚集析出，使金屬或合金軟化的熱處理。也稱“燜火”淬火：將加熱到高溫的合金置入液體或氣態(tài)介質(zhì)中或固體相接觸，以能夠使固溶體中保留部分或全部可溶組份的冷卻速度，使合金冷卻的處理。固溶體：固態(tài)溶液或固體溶液的簡稱。通常指由組成合金的基體金屬或化合物(溶劑)在固態(tài)下溶有其他元素(溶質(zhì))的原子所形成的晶體。被溶元素的原子可以是無序排列或有序排列。固溶熱處理：合金被加熱到某一適當溫度，并保溫到適當?shù)臅r間，可溶組份充分進入固溶體中，并在淬火后可溶組份以過飽和狀態(tài)保留在固溶體中的處理方法。這樣可以改善合金組份的均勻性，提高延展性和韌性。時效處理：金屬材料熱處理工藝之一。為了消除金屬制品在制造過程中產(chǎn)生的內(nèi)

15、應力，以防止或減少由于內(nèi)應力引起變形?？煞譃樽匀粫r效和人工時效。自然時效：在室溫下，通過過飽和固溶體中可溶組份的脫落，使合金強化的處理。人工時效：在高于室溫以上，通過過飽和固溶體中可溶組份的脫落，使合金強化的熱處理。均勻化：金屬或合金加熱到某一高溫并保溫一段時間，主要是通過擴散消除或減少化學偏析的處理。4、金新舊狀態(tài)代號：原標準GB34076新標準GB/T1647597RCST5新標準是依據(jù)美國國家標準ANSIH351標準，并結(jié)合我國使用的狀態(tài)代號方法制定的，自1997年1月1日實施。第二章鋁型材生產(chǎn)工藝第一節(jié)熔鑄工藝規(guī)程1.范圍我集團熔鑄廠生產(chǎn)6063鋁合金圓鑄錠其熔鑄工藝流程、工藝參數(shù)及操

16、作要求。引用標準GB1196-2002重熔用鋁錠GB/T3499-1995重熔用鎂錠GB/T8733-2000鑄造鋁合金錠GB/T3190-1996變形鋁及鋁合金化學成份YS67LD30、LD31鋁合金擠壓用圓鑄錠工藝流程來料檢查配料冷爐預熱裝爐熔煉扒渣熔煉爐取樣化驗精煉靜默爐取樣化驗精煉扒渣靜置鑄造圓鑄錠檢驗下料定尺棒檢驗注：帶為特殊過程，其余為一般過程3.1.配料6063圓鑄錠的化學成份應符合B/T3190勺規(guī)定見表1表1標準化學成份%MgSiFeCuMnCrZnTiGaAl6063圓鑄錠0.450.90.200.60切350.10.10.10.10.10.1余量廠控亞光圓鑄錠（0.500

17、.700.340.50切30切080.050.050.070.10.05工業(yè)用圓鑄錠:0.550.750.360.55切350.10.10.10.10.10.1電泳0.480.650.300450.200.040.040.030.040.040.03第二節(jié)鋁型材擠壓工藝規(guī)程擠壓不僅在工序銜接上起到承前啟后的作用，并且在對后道表面處理工序也有很大的影響。1.工藝流程圓鑄錠加熱一模具加熱擠壓一風冷一引料一拉伸矯直一鋸1人工時效-檢驗一轉(zhuǎn)氧化車間盛錠筒加熱一第三節(jié)表面處理一、鋁型材陽極氧化工藝規(guī)程1.工藝流程來料檢查綁料脫脂水洗水洗酸蝕水洗水洗堿蝕熱水洗水洗中和水洗水洗氧化水洗水洗純水洗封孔水洗水洗水洗吹干卸架檢查包裝入庫二、鋁型材電泳涂漆工藝規(guī)程1.工藝流程來料檢查綁料脫脂水洗水洗酸蝕水洗堿蝕水洗水洗中和水洗水洗氧化水洗水洗水洗純水洗電解著色水洗水洗水洗水洗純水洗水洗o電泳涂漆一卡O水洗一-02水洗固化