课时(5-8)铝合金均匀化及加工技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,铝合金均匀化处理及加工技术,（,5-8,课时）,一、利用铁碳相图分析七种成分平衡凝固过程：,工业纯铁；亚共析钢；共析钢；过共析钢；亚共晶白口铁；共晶白口铁；过共晶白口铁。,铁与碳可以形成一系列化合物：,Fe,3,C,、,Fe,2,C,、,FeC,等。,Fe,3,C,的含碳量为,6.69,，铁碳合金含碳量超过,6.69,，脆性很大，没有实用价值，常用的铁碳相图实际是,Fe-Fe,3,C,相图，相图的两个组元是和,Fe,和,Fe,3,C,。,含碳,0.01,工业纯铁冷却曲线和结晶过程,共析钢冷却曲线和结晶过程,亚共析钢冷却曲线和结晶过程,过共析钢冷却曲线和结晶过程,共晶铁冷却曲线和结晶过程,亚共晶铁冷却曲线和结晶过程,Fe-Fe,3,C,相图反映的是平衡相，而不是组织。相图能给出平衡条件下的相、相的成分和各相的相对质量，但不能给出相的形状、大小和空间相互配置的关系。,Fe-Fe,3,C,相图只反映铁碳二元合金中相的平衡状态。实际生产中应用的钢和铸铁，除了铁和碳以外，往往含有或有意加入其它元素。被加入元素的含量较高时，相图将发生重大变化。严格说，在这样的条件下铁碳相图已不适用。,Fe-Fe,3,C,相图反映的是平衡条件下铁碳合金中相的状态。相的平衡只有在非常缓慢的冷却和加热，或者在给定温度长期保温的情况下才能达到。就是说，相图没有反映时间的作用。所以钢铁在实际的生产和加工过程中，当冷却和加热速度较快时，常常不能用相图来分析问题。,相图的应用,:,1,）在钢铁材料选用方面的应用；,2,）在铸造工艺方面的应用；,3,）在热锻、热轧工艺方面的应用；,4,）在热处理工艺方面的应用。,铁模铸造纯铝铸锭三晶带：激冷细晶层、柱状晶、中心粗大等轴晶。,7050,合金铸锭组织（,T,S,相）,7050,合金铸锭组织（含,Fe,相）,7B04,合金铸锭组织,二、铝合金铸态组织及结晶分析,Al-Cu,二元合金相图,Al-Cu,二元合金相图的,Al,角,Al-Cu,冷却曲线和结晶过程,1,、均匀化的目的：,1,）改善合金加工性能；,2,）消除非平衡凝固产生的结晶相；,3,）消除晶内偏析（枝晶偏析），合金成分均匀化；,4,）控制含有,Mn,、,Cr,、,Zr,或,Ti,弥散相的形成；,5,）消除铸锭的内应力。,三、,铸锭均匀化处理,2,、均匀化过程注意事项：,1,）控制加热速度避免铸锭开裂；,2,）保证不过烧的条件下，尽量提高温度；,3,）使合金元素充分固溶的条件下，尽量缩短时间；,4,）具体合金非平衡凝固产物的回溶和重熔的特点及其弥散相的形成特点。,7B04,：,47064hr,7B04,：铸态,7B04,：,50048hr,国产,7050,板 进口,7050,板,7050,：,47048hr,7050,合金热轧板的,DSC,曲线,7050,弥散相的析出,2E12,中含,Mn,弥散相,1,）为了使我国高强铝合金材料达到国际先进水平，必须获得高质量锭坯。,2,）除了铸造的冶金质量外，先进的铸锭均匀化热处理是获得高质量锭坯的保证。,3,）先进的铸锭均匀化要求升温速度可控、,炉温均匀准确,、工艺应细化到具体合金。,四、,加工及制品,铝加工按工件受力和变形方式的分类,1-,自由锻造；,2-,模锻；,3-,纵轧；,4-,横轧；,5-,斜轧；,6-,正向挤压；,7-,反向挤压；,8-,拉拔；,9-,冲压；,10-,弯曲,挤压型材,模锻件,板材轧制,板材拉伸矫直,防锈铝合金,(LF):,成分：,Al,Mn,系：例如,:LF21,Al Mg,系：例如,:LF2,、,LF6,性能：不能用时效强化，加镁或锰固溶强化提高铝合金的强度抗蚀性比纯铝好。,硬铝合金(,LF):,成分：,Al-Cu-Mg,，常用,LY1、LY11、LY12,性能：能通过时效强化提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性,。,超硬铝合金(,LC):,成分：,Al-Cu-Mg-Zn，,常用,LC4、LC9,性能：通过时效强化显著提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性。,锻铝合金：,成分：,Al-Mg-Si-Cu,，常用,LD5、LD6、LD10,性能：,固溶+时效处理后力学性能与硬铝合金相当经软化退火后热塑性和耐腐蚀良好适合于锻造成形。,防锈铝合金的应用：,用于高耐腐蚀性的薄板容器（如焊接油箱）、防锈蒙皮、客车装饰条、窗框、灯具等用于制造受力小、轻质、耐腐蚀的结构件，如油管、铆钉。,硬铝和超硬铝的应用：,中等强度的轻质结构零件如飞机铆钉、大梁、桁条、隔框、蒙皮、空气螺旋桨叶片等。,锻铝合金的应用：,形状复杂的中等负荷零件，如压缩机叶片，飞机桨叶。,防锈铝合金的应用,飞机翼梁,飞机主起落架,压气机叶片,活塞(裙部为铝硅合金),汽缸头（铝铜合金）,五,、铝加工技术的发展趋势,1,、铝合金材料,发展趋向,:,需发展高强、高韧、耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐高温、耐辐射、防火、防爆、易切削、易抛光、可表面处理、可焊接和超轻的新型铝合金，如R,m,780MPa高强高韧合金，密度小于2.4t,/,m,3,的铝锂合金、粉末冶金和复合材料等。,2,、,熔铸发展趋向,:,1）优化合金成分、主要元素配比和微量元素的含量，不断提高铝锭的纯度。,2）强化和优化铝熔体在线净化处理技术，尽量减少熔体中的气体和夹杂物的含量，如使每100g铝中的H,2,含量小于0.1ml；Na离子的质量分数小于310,-6,等。,3）强化和优化细化处理和变质处理技术，不断改进和完善Al-Ti-B、Al-Ti-C等细化工艺，改进Sr、Na、P等变质处理工艺,。,4）采用先进的熔铝炉型和高效喷嘴，不断提高熔炼技术和热效率，日前世界上最大的熔铝炉为150t是一种圆形、可倾斜、可开盖的计算机自动控制的燃气炉。各种炉型正向大型化和自动化方向发展。,5）采用先进的铸造方法，如电磁铸造、油气混合润滑铸造、矮结晶器铸造等以提高生产效率和产品质量，节能降耗、降低成本。,6）采用先进均匀化处理设备与工艺，提高铸锭的化学成分、组织与性能的均匀性。,3,、,轧制技术发展趋势,：,1,）热轧：热轧机向大型化、控制自动化和精密化方向发展。目前世界上最大的热轧机为美国的,5588mm,热轧机组，热轧板的最大宽度为,5000mm,，最厚为,270mm,，最长为,30m,。,4,辊式单机单卷取被双卷取所代替，大力开展,1+3,、,1+4,等热连轧生产方式。,2,）铸轧：连铸连轧向高速高精薄壁方向发展，近年美国研制成功的高速薄壁连铸连轧机组可生产宽,2000mm,，厚度为,2mm,的连铸连轧板材，速度可达,10m/s,。,3,）冷轧：冷轧向宽幅,(,大于,2000mm),、高速,(,最大为,45m/s),、高精度,(2m),、高度自动控制方向发展，冷连轧也开始兴起，可大幅度提高生产效率。,4,、挤压技术发展趋势,:,铝合金挤压型材是一种永不衰败的材料，正在向大型化、扁宽化、薄壁化、高精化、复杂化、多品种、多用途、多功能、高效率、高质量方向发展。,目前世界最大挤压机为,350MN,的立式反向挤压机，可生产,1500mm,以上的管材，俄罗斯的,200MN,卧式挤压机可生产,2500mm,宽的整体壁板。世界共有,20,多台,80MN,以上挤压机，主要生产大型、薄壁、扁宽的空心与实心型材，精密大径薄壁管材。,扁挤压、组合模挤压、宽展挤压、高速挤压、高效反向挤压等新工艺不断涌现，工模具结构不断创新，设备、工艺技术、生产管理的全线自动化程度不断提高。,5,、锻压技术的发展趋势,：,铝合金锻件主要用做重要受力结构件。锻压液压机正在向大型化和精密化方向发展。俄罗斯的,750MN,、法国的,650MN,、美国的,450MN,以及中国的,300MN,等都属于重型锻压水压机。最大模锻件的投影面积可达,3.5m2,，最大质量达,1.5t,以上。,无加工余量的精密模锻、多向模锻、等温模锻等新工艺将得到发展。由于铝合金模锻件的品种多、批最小、模具成本昂贵，目前世界上有用预拉伸厚板数控加工的方法代替大型模锻件的趋势。,6,、,质量检测与质量保证,：,为保证产品质量，不仅要逐步建立各种质量保证体系（如ISO 9000等等），还会不断研制开发各种先进的仪器仪表和测试手段保证产品的尺寸公差、形位精度、化学成分、内部组织、力学性能和特种性能，表面质量达到技术标准的要求,。,