向工業(yè)純鋁或精鋁中添加一種或幾種合金化元素,可制得性能各異的滿足不同使用要求的鋁合金。用的最多的合金化元素是硅、銅、鋅、鎂、錳等。這些合金元素可溶于固態(tài)鋁中,這種溶解叫固溶,形成的物質(zhì)叫固溶體。合金元素在固態(tài)鋁中的溶解度隨著溫度的變化而改變,遵守一般的規(guī)律,即隨著溫度的升高溶解度增加,溫度降低溶解度下降。通常把溶有合金元素的鋁溶體叫α固溶體或鋁基固溶體或α相。合金元素在鋁中的固溶度是有一定限度的,若加入的量超過此限度,則有一部分不能固溶于鋁中,多以化合物的形式存在,即以第二相形式存在,往往把這種相稱為β相。絕大多數(shù)化合物不是正常價化合物,即不是金屬與非金屬形成的化合物,而是金屬與金屬形成的化合物,因此叫金屬間化合物。金屬間化合物可以是兩種金屬,也可以是更多種金屬,如Al2Cu、Al6FeMn。金屬間化合物的表達式?jīng)]有固定的書寫規(guī)則,如Al2Cu,也可以寫成CuAl2,但筆者認為還是按字母順序?qū)憺楹谩?/div>
根據(jù)合金元素在鋁中固溶度的變化與溫度的關(guān)系,可把鋁合金分為兩大類:變形鋁合金與鑄造鋁合金。變形合金(wrought alloy)主要是可以通過熱加工或冷加工進行塑性變形生產(chǎn)加工產(chǎn)品的合金,因為它們在高溫下的單相的α固溶體合金,即合金元素全部溶于鋁中,具有良好的可塑性,可通過壓力加工成各種形狀的產(chǎn)品;顧名思義,鑄造鋁合金是用于鑄造或壓鑄鑄件的,因此,其先決條件是必須有良好的鑄造性能,只有共晶點附近的合金在液態(tài)才有所需要的鑄造性能,因此鑄造鋁合金的成分都含有共晶體,都大于其在鋁中的最大固溶度。
變形鋁合金又可根據(jù)其可否通過熱處理提高力學(xué)性能分為熱處理可強化和熱處理不可強化的,前者指2xxx系、6xxx系、7xxx系和部分8xxx系合金,后者包括1xxx系、3xxx系、4xxx系、5xxx系和大部分8xxx系合金。
由鋁及鋁合金的分類圖可見,2013年全世界在美國鋁業(yè)協(xié)會公司(The Aluminum Association,Inc.)技術(shù)處理注冊的變形鋁合金共計726個,其中常用的合金(active wrought aluminum alloys)534個,非常用的(inactive)192個。5xxx系合金數(shù)最多,共計140個,占總數(shù)的19.3%。
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