铝合金分类及相关总结

1 铝合金常识

        铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。对于常用的铝合金，我们通常根据其铝及其他元素的含量，将其分为两大类，分别是纯铝和铝合金。对这两大类，又根据其不同的特征可分为几小类。
        纯铝：纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。焊接主要是工业纯铝，工业纯铝的纯度为99.7%到98.8%。
        铝合金：往纯铝中加入合金元素就得到了铝合金。根据铝合金的成分及加工方法，可将它们分作变形铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金塑性好，适宜于压力加工。变形铝合金按照其性能特点和用途可分为防锈铝(LF)、硬铝(LY）、超硬铝(LC)和锻铝(LD)四种。铸造铝合金按加入主要合金元素的不同，分为铝硅系(AL-Si)、铝铜系(Al-Cu)、铝镁系(Al-Mg)和铝锌系(Al-Zn)四种。

2 变形铝合金

        变形铝合金是以各种压力加工方法制成的管、棒、线、型等半成品铝合金。

2.1 牌号命名法

        根据国标GB/T 16474-2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》中规定，变形铝及铝合金可以直接引用国际四位数字体系牌号，或者采用国标规定的四位字符牌号。

        对于4个字符，是这样来理解的:第1位数值代表铝合金的类别；第2位表示原始纯铝或铝合金的改型情况；第3、第4位数值标识不同型号合金以及铝的纯度。
比如，1A70表示Al含量不低于99.70%的原始纯铝。
对于牌号命名法，国标和国际上在第2位上有所区别（国标采用的是字母，国际采用数字）。

        1×××系列牌号的最后两位数表示最低铝含量的百分点。牌号的第2位字母表示原始纯铝的改型情况。
        2×××～8×××系列牌号的最后两位数没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。牌号的第2位字母表示原始纯铝的改型情况。

2.2 根据用途分类

       变形铝合金根据其用途又可分为防腐铝合金、超硬铝、特殊铝、硬铝、锻铝5类。

2.2.1 防腐铝合金

       防腐铝合金主要是AL-Mn（3xxx）和AL-Mg（5xxx）系合金，代表牌号为3A21和5A05。常用的防锈铝合金中主要合金元素是锰和镁，加锰可提高其抗蚀能力，加镁使其强化并降低其密度。其特点是耐腐蚀，抛光性好，可长时间保持光亮表面，强度比纯铝高，多用于制造与液体接触的零件、管道、日用品、装饰品等。

2.2.2 硬铝

       硬铝主要是Al-Cu-Mg（2xxx）系合金并含少量Mn，代表牌号有2A01、2A06、2A11。硬铝又称杜拉铝，铜、镁在铝中溶解度较大，有强化效应，锰使其耐蚀。硬铝的强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。硬铝根据其合金元素含量不同可分别制造铆钉、飞机的螺旋桨及飞机上的高强度零件。

2.2.3 超硬铝

       超硬铝属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含少量的Cr和Mn，代表牌号有7A04、7A09。超硬铝热塑性好，易加工成型，耐蚀性差。不同品种的超硬铝用于制造各种结构零件、高载荷零件，如飞机起落架等，是航空工业的重要材料之一。

2.2.4 锻铝

       锻铝分为Al-Cu-Mg-Si系合金和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金。锻铝具有良好的热塑性和锻造性，用来制造各种锻件或冲压件，如压力机叶轮、内燃机活塞等。

2.2.5 特殊铝

       特殊铝是在特定情况下使用的，组分不同，各有用途。

2.3 不同牌号的变形铝合金解析

       1xxx系列为：纯铝（铝含量不小于99.00%）
       纯度达到99.9%以上的纯铝，这种合金的强度虽然不高，但耐腐蚀性和加工性能良好，被用于制造化学工业的罐槽类，厨房灶具的防油板。如1060铝合金广泛应用于导电材料、热交换器材料、日用五金。
       2xxx系列为：以铜为主要合金元素的铝合金（Al-Cu）
       主要添加元素是铜元素的铝合金，这种合金的强度高，力学性能和切削性能良好。但是因为铜量高，导致其耐腐蚀性能低。如2014铝合金应用于要求高强度和硬度（包括高温）的场合，飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件。
       3xxx系列为：以锰为主要合金元素的铝合金（Al-Mn）
       主要添加元素是锰元素的铝合金，这种合金保持了纯铝的加工性能和耐腐蚀性能的情况下，稍稍增加了强度。因为具有容易加工的性质，首先用于制造铝罐，逐渐发展到作为建筑材料，车辆用材等使用。如3003铝合金是应用最广的一种防锈铝，主要用于要求高的可塑性和良好的焊接性，在液体或气体介质中工作的低载荷零件：油箱、汽油或润滑油导管。
       4xxx系列为：以硅为主要合金元素的铝合金（Al-Si）
       主要添加元素是硅元素的铝合金，这种合金的热膨胀率低，耐热性能和耐摩擦性能优异，所以，多被用于制造发动机的活塞等。如4032铝合金用于加工锻造活塞。
       5xxx系列为：以镁为主要合金元素的铝合金（Al-Mg）
       主要添加元素是镁元素的铝合金，这种合金在不降低耐腐蚀性的情况下，提高了材料的强度。这是铝合金中耐腐蚀性最优秀，加工性能也好的材料。因此在车辆，建筑用材，机械零件的制造中被广泛采用。如5052铝合金使用范围广泛,特别是建筑业离不开此合金，是最有前途的合金之一。用于制造飞机油箱、油管、以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品、电器外壳等。
       6xxx系列为：以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金
       这种合金强度和耐腐蚀性良好。代表性的合金是6063铝合金，这种铝合金有良好的挤压性能，所以广泛用于建筑铝门窗、幕墙的框架。
       7xxx系列为：以锌为主要合金元素的铝合金（Al-Zn）
       这种合金强度在铝合金中是最高等级的。如7075铝合金被称为超超硬铝，用于制造飞机的结构件和体育器材。

3 铸造铝合金

       铸造铝合金是用来直接浇铸各种形状的机械零件的铝合金。按加入的主要元素不同又可分为Al-Si系合金、Al-Zn系合金、Al-Mg系合金。每个系统各有牌号，较为复杂。

3.1 牌号命名法（牌号后面加‘A’表示优质）

3.2 代号命名法（代号后面加‘A’表示优质）

3.3 铸造铝合金代号命名法的四个系列

       1 Al-Si系铸造铝合金；2 Al-Cu系铸造铝合金；3 Al-Mg系铸造铝合金；4 Al-Zn系铸造铝合金。

3.4 常见铸造铝合金

3.4.1 Al-Si 系铸造铝合金

       俗称硅铝明，是应用最广的一类铸造铝合金。以下是常用的该类铝合金：Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐腐蚀性，耐热性和焊接性能。常用牌号ZL102、ZL104。用于制造飞机、仪表、电动机壳体、气缸体、风机叶片、发动机活塞等。

3.4.2 Al-Cu 系铸造铝合金

       该类合金耐热性好，强度高，但是密度较大，铸造性能，耐腐蚀性能差，强度低于Al-Si系合金。常用牌号有ZL201、ZL203等。主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机气缸头、汽车活塞等。

3.4.3 Al-Mg 系铸造铝合金

       该类合金的耐腐蚀性好，强度高，密度小，但铸造性能差，耐热性低。常用牌号有ZL301、ZL303等。主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀介质下工作的零件，如船舰配件、氨用泵体等。

3.4.4 Al-Zn 系铸造铝合金

       该类合金的铸造性能好，强度高，可自然时效强化，但是密度大，耐腐蚀性较差。常用牌号有ZL401、ZL402等，主要用于制造形状复杂、受力较小的汽车、飞机、仪器零件等。