鋁及其合金
　　一,、純鋁
鋁（aluminium，aluminum）的特點(diǎn)是密度小,，為2.72g/cm３,，僅為鐵或銅密度的1/3左右。導(dǎo)電,、導(dǎo)熱性能好,，僅次于銀和銅。鋁的化學(xué)性質(zhì)很活潑,，在空氣中鋁表面能與氧結(jié)合而形成一層致密Al2O3保護(hù)膜,，阻止鋁進(jìn)一步被氧化。因此,，鋁在空氣和水中有較好的耐蝕性,，但鋁不能耐酸、堿、鹽的腐蝕,。
鋁具有面心立方晶格,，塑性好(δ＝50%，ψ＝80%),，能通過冷或熱的壓力加工制成線,、板、帶,、管等型材,，但強(qiáng)度不高，σb＝80MPa,，冷加工后,，σb＝(150～250)MPa。 所以純鋁主要用來制作電線,、電纜,、散熱器及要求不銹耐蝕而強(qiáng)度要求不高的日用品或配制合金。
工業(yè)純鋁（commercial purity aluminium）不象化學(xué)純鋁那樣純,，它或多或少存在有雜質(zhì)(如Fe,、Si等)。鋁中所含雜質(zhì)數(shù)量愈多,，其導(dǎo)電性,、導(dǎo)熱性、 抗大氣腐蝕性以及塑性就愈低,。
我國工業(yè)純鋁的牌號(hào)是以雜質(zhì)的限量來編制的,，如L1、L2,、L3……,。L是“鋁”字漢語拼音字首，其后所附順序號(hào)愈大,，其純度愈低,。
　　二、鋁合金
純鋁的強(qiáng)度很低,，不宜作結(jié)構(gòu)材料,，為提高其強(qiáng)度，最有效的辦法是加入合金元素,，如Si,、Cu、Mg,、Mn等,，制成鋁合金（aluminium alloy,，aerolite）。這些鋁合金強(qiáng)度較高,，仍具有密度小,，特別是很高的比強(qiáng)度( 即強(qiáng)度極限與密度的比值)以及好的導(dǎo)熱性及耐蝕性等。
　　(一)鋁合金的分類
根據(jù)鋁合金的成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn),，可將鋁合金分為形變鋁合金和鑄造鋁合金兩類,。
由圖可見，當(dāng)成分小于D／點(diǎn)的合金,，加熱時(shí)能形成單相固溶體組織,，塑性較好，適于壓力加工,，故稱為形變鋁合金,。形變鋁合金中成分小于F點(diǎn)的，其固溶體的成分不隨溫度的變化而變化,， 因不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化,，稱為熱處理不能強(qiáng)化的鋁合金；成分位于F 與D／之間的合金,，其固溶體成分隨溫度的變化而改變,，因而可用熱處理來強(qiáng)化，故稱為熱處理能強(qiáng)化的鋁合金,。成分大于D／點(diǎn)的合金,，具有低熔點(diǎn)共晶組織，流動(dòng)性好,，適于鑄造，稱為鑄造鋁合金,，但不適于壓力加工,。
形變鋁合金還可按照其主要性能特點(diǎn)分為防銹鋁、硬鋁,、超硬鋁及鍛鋁等,。
鑄造鋁合金還可按照其中主要合金元素的不同分為：Al－Si、Al－Cu,、Al－Mg,、Al－Zn等。
　　(二)鋁合金的熱處理特點(diǎn)
鋁合金不僅可以通過冷變形加工硬化方法提高其強(qiáng)度,，還可以通過熱處理－“時(shí)效硬化”（ age hardening）方法進(jìn)一步提高其強(qiáng)度,。
鋁合金的熱處理機(jī)理與鋼不同。鋼經(jīng)淬火后硬度,、強(qiáng)度立即提高,，塑性則降低,。而成分位于F與D／之間的鋁合金加熱到α相區(qū)，保溫,、水冷淬火,，可在室溫得到過飽和的α固溶體，其強(qiáng)度和硬度并不能立即升高,，而塑性卻顯著改善,，這種過程稱為淬火或固溶處理。由于淬火后獲得的過飽和固溶體是不穩(wěn)定的,，有析出第二相( 強(qiáng)化相)的趨勢,。在室溫下放置一段時(shí)間或低溫加熱，原子有能力在晶格中移動(dòng),，逐漸向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變,，使強(qiáng)度、硬度明顯升高,，塑性則降低,。這種固溶處理后的合金隨時(shí)間延續(xù)而發(fā)生進(jìn)一步強(qiáng)化的現(xiàn)象稱為“時(shí)效強(qiáng)化”或“時(shí)效硬化”。在室溫下所進(jìn)行的時(shí)效稱為自然時(shí)效,，在加熱的條件下所進(jìn)行的時(shí)效稱為人工時(shí)效,。
　　(三)形變鋁合金
　　1.防銹鋁合金
主要合金元素是Mn和Mg。這類合金鍛造退火后是單相固溶體,，故抗腐蝕性能好,，塑性好，防銹鋁牌號(hào)用“鋁防”漢語拼音字首“LF”加順序號(hào)表示,。如LF5,、LF11、LF21等,。 這類合金主要用于載荷不大的壓延,、焊接，或耐蝕結(jié)構(gòu)件,，如油箱,、導(dǎo)管、線材,、輕載荷骨架以及各種生活器具等,。
各種防銹鋁合金均屬不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金，若要提高合金強(qiáng)度,，可施以冷壓力加工,，它可產(chǎn)生加工硬化。
　　2.硬鋁合金
硬鋁（duraluminium ）基本上是Al-Cu-Mg合金,，還含有少量的Mn,，各種硬鋁都可以進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化,，但抗蝕性差，特別在海水中尤甚,，因此需要防護(hù)的硬鋁部件其外部都包一層高純度鋁,，制成包鋁硬鋁材。
硬鋁牌號(hào)用“鋁硬”漢語拼音字首“LY ”加順序號(hào),，如LY1(鉚釘硬鋁),、LY11(標(biāo)準(zhǔn)硬鋁)及LY12(高強(qiáng)度硬鋁)等。
硬鋁是比強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)材料,，在航空工業(yè)及儀器制造中獲得了廣泛的應(yīng)用,。
　　3.超硬鋁合金(SD alloy)
是Al-Cu-Mg-Zn合金，即在硬鋁的基礎(chǔ)上加Zn制成的,。 這類合金是目前強(qiáng)度最高的鋁合金,，比強(qiáng)度更高，故稱超硬鋁,。缺點(diǎn)也是抗蝕性很差,，可提高人工時(shí)效溫度或包鋁。
超硬鋁合金的牌號(hào)用“鋁超”漢語拼音字首“LC”加順序號(hào)表示,。如LC4,、LC6等，多用于制造受力大的重要構(gòu)件,，如飛機(jī)大梁等,。
　　4.鍛鋁合金
是Al-Cu-Mg-Si系合金，合金元素的種類雖多,， 但每種元素的含量都較少,，因而具有良好的熱塑性及耐蝕性，強(qiáng)度可與硬鋁相媲美,。淬火時(shí)效后均可提高強(qiáng)度,。
鍛鋁合金的牌號(hào)用“鋁鍛”漢語拼音字首“LD”加順序號(hào)表示，如LD5,、LD7等。由于鍛造性能良好,，主要用于飛機(jī)或內(nèi)燃機(jī)車上承受重負(fù)荷的鍛件或模鍛件,。
(四)鑄造鋁合金(cast aluminium alloy)
鑄造鋁合金種類很多，其中鋁硅合金具有良好的鑄造性能,，足夠的強(qiáng)度,，而且密度小，用得最廣,，約占鑄造鋁合金總產(chǎn)量的50%以上,，含Si（10～13）%的Al-Si合金是最典型的鋁硅合金,，屬于共晶成分，通常稱為“硅鋁明”,。
鑄造鋁合金的牌號(hào)由“鑄”字的漢語拼音字首“Z”＋Al＋其它主要元素符號(hào)及百分含量來表示,，如ZAlSi12表示含12%Si的鑄造Al-Si合金。而合金的代號(hào)用“鑄鋁”的漢語拼音字首“ZL ”加三位數(shù)字表示,。第一位數(shù)字表示合金類別,，第二、 三位則表示合金的順序號(hào),。例ZL102表示2號(hào)Al-Si系鑄造鋁合金,。
鑄造鋁合金一般用于制作質(zhì)輕、耐蝕,、形狀復(fù)雜及有一定機(jī)械性能的零件,。如鋁金活塞、儀表外殼,、水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)缸件,、曲軸箱等。