一、鋁及鋁合金定義
鋁:鋁是一種銀白色的輕金屬,其密度小,具有優良的導電性、導熱性。化學性質較為活潑,在空氣中易與氧發生反應,形成一層緻密的氧化膜,這層氧化膜能夠阻止鋁進一步被氧化,從而使鋁具備一定的抗蝕性。按照純度劃分,鋁可分為高純鋁(Al≥99.999%)、工業高純鋁(Al≥ 99.90%)和工業純鋁(Al≥99.00%) 。在變形鋁及鋁合金牌号體系中,工業純鋁屬于1XXX系 。
鋁合金:通常情況下,工業純鋁在強度等性能方面難以滿足眾多服役要求。因此,一般會以鋁作為基體,加入少量的一種或多種金屬元素(如銅、鎂、鋅、矽、錳等)或者非金屬元素,通過合金化的方式顯著提升其性能。鋁合金具有比強度和比剛度高的特點,彈性與塑性良好,抗沖擊性能佳,同時還具備優異的成形和加工性能,能夠進行精密鑄造以及粉末冶金成形等。
二、鋁及鋁合金產品分類
1、變形鋁及鋁合金產品
闆材:薄闆、厚闆、母闆、熱軋闆、冷軋闆、鑄軋闆、包鋁闆、□焊闆、波紋闆、壓型闆、壓花闆、花紋闆
帶材:母帶、熱軋帶、冷車帶、□焊帶、鑄軋帶、連鑄連軋帶
箔材:無零箔、單零箔、雙零箔、壓花箔、單面光鋁箔、雙面光鋁箔
管材:無縫管、有縫管、擠壓管、拉制管、軋制管、旋壓管、鍛壓管、壓花管、變斷面管、焊接管
棒材:擠壓棒、拉制棒、軋制棒
線材:擠壓線、拉制線、連鑄連軋線、并線、絞合線
型材:空心型材、實心型材、多孔微通道扁管型材
鍛件:橫鍛件、自由鍛件、軋環
三、1系~9系鋁及鋁合金
組别 | 牌号系列 |
純鋁(Al≥99.00%) | 1XXX |
Cu為主要合金元素的鋁合金 | 2XXX |
Mn為主要合金元系的鋁合金 | 3XXX |
Si為主要合金元累的鋁合金 | 4XXX |
Mg為主要合金元的鋁合金 | 5XXX |
Mg、Si為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金 | 6XXX |
Zn為主要合金元素的鋁合金 | 7XXX |
其他合金為主要合金元素的鋁合金 | 8XXX |
備用合金組 | 9XXX |
- 1系鋁合金特性及應用
1系鋁合金是純度最高的鋁系列,含鋁量≥99.00%,典型牌号包括1050、1070和1100。
物理與化學特性
密度:約2.7 g/cm³,輕質優勢明顯。
導電/導熱性:導電率達61% IACS,導熱率50% IACS,适用于電纜和散熱器件。
耐蝕性:表面形成緻密氧化膜,抗腐蝕性能優異。
加工與成形性能
成形性:塑性好,易軋制、擠壓、拉伸,回彈小,适合複雜零件加工。
表面處理:可陽極氧化(增強耐蝕性、裝飾性)、電鍍、噴塗,适應不同需求。
典型應用
1100:飲料罐、食品包裝。
1050/1070:電纜護套、建築裝飾面闆。
其他領域:電子設備、汽車輕量化部件等。
- 2系鋁合金特性及應用
2系鋁合金以銅(3~5%)為主要合金元素,典型牌号包括2014、2024等,具有高強度與良好加工性能。
物理與機械特性
密度:約2.78 g/cm³。
強度:抗拉強度(σb)可達400 MPa以上,通過固溶+時效熱處理可進一步提升。
導電/導熱性:電導率約40% IACS。
硬度與加工:銅元素強化基體,加工硬化能力強,冷加工可進一步提高強度。
耐蝕性與局限性
耐蝕性較差:易受晶間腐蝕,尤其在焊接或熱處理後,需采用防護措施(如特殊焊接工藝)。
應用限制:不适合無防護的腐蝕環境,但高強度優勢在特定領域不可替代。
典型應用
航空領域:2024合金用于飛機翼梁、發動機活塞等結構件。
交通運輸:高速列車、汽車高強度零部件。
工業部件:需高強度和加工性能的機械零件。
- 3系鋁合金特性及應用
3系鋁合金以錳(1.0~1.5%)為主要合金元素,典型牌号包括3003、3105等,兼具良好防鏽性能和加工性能。物理與機械特性
密度:約2.7 g/cm³。強度:抗拉強度(σb)200~300 MPa。導電/導熱性:電導率約30% IACS。加工性能:适合軋制、擠壓等工藝,焊接性能優異。耐蝕性與優勢耐蝕性:錳元素顯著提升防鏽能力,在潮濕或化學環境中優于1系和2系。輕質特性:保持鋁的輕量化優勢,适用于多種工業場景。
典型應用
包裝與建築:3003合金用于飲料罐、食品包裝、建築裝飾闆。
工業設備:化工罐體、船舶部件、燈具零部件。交通運輸:汽車車身件、散熱器;航空航天非結構件(如導油管)。
- 4系鋁合金特性及應用
4系鋁合金以矽(4.5~13.5%)為主要合金元素,典型牌号包括4032、4047等,具有優異的耐熱性和焊接性能。物理與機械特性密度:約2.7 g/cm³。強度:抗拉強度(σb)200~350 MPa。
耐熱性:矽元素顯著提高熔點,高溫穩定性優異。
加工性能:适合熱軋、冷軋、擠壓等工藝,焊接性能突出。
導電/導熱性:保持鋁材料基本特性。
特殊性能優勢耐磨性:矽元素提高硬度和耐磨性。熱穩定性:凝固時矽細化晶粒,增強高溫抗氧化性。焊接性:熔池穩定性好,适合高溫焊接應用。典型應用汽車領域:發動機部件、排氣系統等高溫組件。工業設備:化工管道、耐熱容器。電子電氣:散熱器、電子封裝材料。新興領域:新能源電池組件、航空航天耐熱部件。
- 5系鋁合金特性及應用
5系鋁合金以鎂(3~5%)為主要合金元素,典型牌号包括5005、5052、5083等,具有優異的輕量化特性和海洋環境耐蝕性。物理與機械特性密度:2.68~2.80 g/cm³,是鋁合金中最輕的系列之一。強度:中等強度水平,可通過熱處理适當提升。
導電/導熱性:電導率約35% IACS。
耐蝕性:特别适合海洋環境,鎂元素增強腐蝕產物穩定性。加工性能:成形性和焊接性優異,熔點較低便于加工。特殊性能優勢輕量化:低密度特性使其成為減重設計首選。環境适應性:在潮濕和鹽霧環境中表現突出。綜合性能:兼具良好強度、耐蝕性和可加工性。典型應用交通運輸:汽車車身、船舶結構(5083合金特常用于船體)壓力容器:5052合金用于儲罐、化工設備。海洋工程:海上平台、碼頭設施等耐蝕結構件。新興領域:新能源汽車電池箱體、軌道交通輕量化部件。
- 6系鋁合金特性及應用
6系鋁合金以鎂(0.5~1.0%)和(0.2~0.6%)為主要合金元素,代表牌号包括6061、6063、6082等,是熱處理可強化的高性能鋁合金系列。物理與機械特性密度:約2.7 g/cm³。強度:σb值240~280 MPa,熱處理後性能顯著提升。加工性能:塑性變形能力優異,适合多種加工工藝。導電/導熱性:保持鋁材料基本特性。特殊性能優勢熱處理強化:通過固溶+時效處理可大幅提高強度。綜合性能:兼具良好耐蝕性、焊接性和表面處理性。穩定性:在自然環境和化學介質中表現穩定。典型應用航空航天:6061用于飛機結構件交通運輸:汽車零部件、自行車車架建築領域:6063合金門窗、幕牆型材工業設備:機械結構件、電器外殼
- 7系鋁合金特性及應用
7系鋁合金以鋅、鎂、銅為主要合金元素,代表牌号包括7075、7050等,是鋁合金中強度最高的系列這一。物理與機械特性密度:約2.8 g/cm³。強度:σb值500 MPa以上。強化機制:通過固溶強化和時效強化獲得超高強度。特殊性能優勢超高強度:鋁合金中強度最高系列。加工性能:在保持超高強度同時具備良好加工性。航空級性能:兼具高強度與良好韌性。典型應用航空結構件:飛機翼梁、機身框架、起落架。航天領域:火箭結構件、衛星部件。軍工裝備:裝甲車輛、導彈殼體。
- 8系鋁合金特性及應用
8系鋁合金是特殊合金系列,通常含锂、鐵等特殊元素,具有獨特的定制化性能特征,代表性牌号8011。物理與特性含锂合金:高彈性模量
含鐵合金:優異耐熱性可定制性:可根據需求調整合金成分
密度:通過調整锂含量可實現2.5-2.8 g/cm³的密度範圍,滿足不同輕量化需求。
特殊性能優勢輕量化:含锂合金實現超輕特性耐高溫:含鐵合金抗氧化性能突出多功能性:滿足特殊工況需求典型應用包裝領域:鋁箔(食品/藥品包裝)特種工業:高溫設備部件新興領域:航空航天特殊部件
- 9系鋁合金特性及應用
9系鋁合金目前被定義為備用合金,尚未有明确的特定應用領域,該系列合金的具體特性和用途可能因具體牌号而異。
- 典型應用範圍
牌号 | 主要應用領域 |
1050 | 食品/化學工業擠壓盤管、軟管、煙花粉 |
1060 | 化工設備(高抗蝕性要求) |
1100 | 化工產品容器、食品裝置、焊接件、熱交換器 |
1145 | 絕熱鋁箔、熱交換器 |
1199 | 電解電容器箔、光學反光膜 |
1350 | 電線、導電絞線、變壓器帶材 |
2011 | 螺釘、切削加工件 |
2014 | 飛機鍛件/厚闆、火箭燃料槽、卡車構架 |
2017 | 鉚釘、機械零件、運輸工具結構件 |
2024 | 飛機結構、導彈構件、卡車輪毂 |
2036 | 汽車車身钣金件 |
2048 | 航空航天器結構件與兵器零件 |
2124 | 航空航天器結構件 |
2218 | 飛機發動機活塞、汽缸頭 |
2219 | 航天火箭燃料槽(耐270-300℃) |
2319 | 2219合金的焊條和填充焊料 |
2618 | 航空發動機活塞和鍛件 |
2A01 | 工作溫度≤100℃的結構鉚釘 |
2A02 | 200-300℃的噴氣發動機壓氣機葉片 |
2A06 | 150-250℃的飛機結構鉚釘 |
2A10 | 高強度航空器鉚釘(≤100℃) |
2A11 | 飛機中等強度結構件、螺旋槳葉片 |
2A12 | 航空器蒙皮、翼梁、建築結構件 |
2A14 | 複雜形狀鍛件與模鍛件 |
2A16 | 250-300℃航天航空器零件 |
2A17 | 225-250℃航空器零件 |
2A50 | 複雜形狀中等強度零件 |
2A60 | 航空發動機壓氣機輪、葉輪 |
2A70 | 飛機蒙皮、發動機活塞 |
2A80 | 高溫航空發動機零件 |
2A90 | 航空發動機活塞 |
3003 | 廚具、化工容器、壓力管道 |
3004 | 易拉罐罐身、建築部件 |
3105 | 建築隔斷、瓶蓋、落水管 |
3A21 | 飛機油箱、建築材料 |
5005 | 導體、炊具、建築裝飾件 |
5050 | 冰箱内襯闆、汽車油管 |
5052 | 飛機油箱、船舶钣金件 |
5056 | 電纜護套鉚釘、農業捕蟲罩 |
5083 | 艦艇焊接件、壓力容器 |
5086 | 艦艇、低溫設備結構件 |
5154 | 船舶結構、運輸槽罐 |
5182 | 易拉罐蓋、汽車車身闆 |
5252 | 汽車裝飾件(陽極氧化) |
5254 | 過氧化氫容器 |
5356 | 鋁鎂合金焊條及焊絲 |
5454 | 海洋設施管道 |
5456 | 裝甲闆、船舶材料 |
5457 | 汽車裝飾件(抛光氧化) |
5652 | 化工產品貯存容器 |
5657 | 精細晶粒裝飾件 |
5A02 | 飛機油箱、船舶結構件 |
5A03 | 焊接結構容器 |
5A05 | 飛機蒙皮骨架 |
5A06 | 焊接容器受力零件 |
5A12 | 防彈甲闆 |
6005 | 梯子、電視天線等結構件 |
6009 | 汽車車身闆 |
6010 | 汽車車身薄闆 |
6061 | 卡車、船舶、機械零件 |
6063 | 建築型材、家具管材 |
6066 | 焊接結構擠壓材料 |
6070 | 重載焊接結構件 |
6101 | 導電棒材與散熱器材 |
6151 | 模鍛曲軸零件 |
6201 | 高強度導電材料 |
6205 | 耐高沖擊擠壓件 |
6262 | 高抗蝕螺紋零件 |
6351 | 車輛結構件、輸油管道 |
6463 | 建築型材、汽車裝飾件 |
6A02 | 飛機發動機複雜鍛件 |
7005 | 車輛桁架、體育器材 |
7039 | 冷凍容器、軍用裝甲 |
7049 | 飛機/導彈高強零件 |
7050 | 飛機結構件(抗應力腐蝕) |
7072 | 空調鋁箔、包覆材料 |
7075 | 飛機高應力結構件 |
7175 | 航空器高強度結構件 |
7178 | 航天器抗壓部件 |
7475 | 機翼骨架、高韌性部件 |
7A04 | 飛機蒙皮、起落架 |