超硬鋁合金

超硬鋁合金

超硬鋁合金指的是具有超高強度的鋁-鋅-鎂-銅系合金，是現有鋁合金中強度最高的，故又有超高強鋁合金之稱。其典型合金牌號有中國的7A04(LC4)合金，美國的7075合金和前蘇聯的B95合金。為了進一步提高強度，在這些合金的基礎上，中國發展了LC6合金，美國發展了7178合金，前蘇聯發展了B96合金。這類合金可熱處理強化，在人工時效狀態下使用。

基本介紹

  • 中文名：超硬鋁合金
  • 英文名：superhard aluminium alloy
  • 熔點：460～475℃
  • 套用：飛機製造業
  • 強度：600MPa
  • 學科：材料科學
介紹,主要添加元素,特點,缺點,套用,

介紹

變形鋁合金的一類，主要是鋁鋅鎂銅系合金，代號LC。強度 極限可達500～700MPa，是目前室溫強度最高的一 類鋁合金。除了主要合金元素之外，還往往加入少 量鉻、錳、鈦等。鋅和鎂是主要強化元素，銅起補 充強化作用並提高抗應力腐蝕性，錳和鉻可提高人 工時效強化效果。主要強化相是MgZn2和 Al2Mg3Zn3，其次是Al2CuMg。均在淬火、人工 時效狀態下使用。由於抗蝕性差，一般在表面包有 含1 %鋅的包鋁層。主要用作受力較大的結構件。 如飛機大梁、桁條、加強框蒙、起落架等。主要牌 號有LC4 (含有1.4～2.0%銅，1.8～2.8%鎂， 0.2～0.6%錳，5～7%鋅，0.10～0.25%鉻) 、 LC6 (含有2.2～2.8%銅，2.5～3.2%鎂，0.2～ 0.5%錳，7.6～8.6%鋅，0.1～0.25%鉻) 和LC9 (含有1.2～2.0%銅，2～3%鎂，5.1～6.1%鋅， 0.16～0.30%鉻) 等。

主要添加元素

鋅、鎂和銅是合金的主要添加元素，它們的總含量有的合金可高達13.5%(LC6和B96合金)，鋅鎂比(Zn/Mg)在2.7左右。合金的主要相組成物是η(MgZn2)、T(Al2Mg3Zn3)和S(Al2CuMg)相(見鋁合金的相);少量添加的錳、鉻、鈦等過渡族元素在合金中生成的化合物，能改善塑性和抗蝕性，並能抑制再結晶過程。鐵和矽是有害雜質，不僅能降低強度和耐蝕性，而且能顯著地降低斷裂韌性。

特點

這類合金的特點是固溶強化溫度範圍比較寬(460～475℃)，熱處理強化效果明顯，強度很高(達600MPa)。合金在熱狀態和退火狀態下，塑性加工性能良好。各國幾種典型超硬鋁合金的牌號和成分列於表1，相應的力學性能列於表2。
表1 各國典型超硬鋁合金牌號和化學成分
牌 號
國 別
主 要 成 分/%
雜質/%
鋅鎂比
Zn
Mg
Cu
Cr
Mn
Ti
Fe
Si
Zn/Mg
7A04(LC4)
中國
5.0～7.0
1.8～2.8
1.4～2.0
0.1～0.25
0.2～0.6
0.50
0.50
2.61
LC6
中國
7.6～8.6
2.5～3.2
2.2～2.8
0.1～0.25
0.2～0.5
0.50
0.30
2.82
7075
美國
5.1～6.1
2.1～2.9
1.2～2.0
0.18～0.28
0.30
0.20
0.50
0.40
2.24
7178
美國
6.3～7.3
2.4～3.1
1.6～2.4
0.18～0.35
0.30
0.20
0.50
0.40
2.47
B95
前蘇聯
5.0～7.0
1.8～2.8
1.4～2.0
0.1～0.25
0.2～0.6
0.50
0.50
2.61
B96
前蘇聯
8.0～9.0
2.3～3.0
2.0～2.6
≤0.05
0.10
0.40
0.30
3.21
表2 各國典型超硬鋁合金的力學性能
合 金
狀 態
力 學 性 能
制 品 類 型
σb/MPa
σ0.2/MPa
δ/%
7A04(LC4)
T6(CS)
600
550
8
型材
LC6
T6(CS)
680
640
7
型材
7075
T6
570
500
11
型材
7178
T6
610
530
9
型材、棒材
B95
T1
600
560
7
擠壓帶板
B96Ц1
T1
740
710
7
棒材
註：T6(CS)——中國的淬火、人工時效狀態(峰值);T6——美國的淬火、人工時效狀態(峰值);T1——前蘇聯的淬火、人工時效狀態(峰值)。

缺點

這類合金的缺點是抗應力腐蝕性能和斷裂韌性較低，耐熱性不好，通常工作在120℃以下。為了改善耐蝕性，可對板材製品包覆LB1合金，不包鋁的型材和鍛件可進行陽極氧化處理。為了提高抗應力腐蝕和斷裂韌性，可以進行分級時效處理，但要損失部分強度。

套用

超硬鋁合金廣泛用於飛機製造業，適用於製作飛機的大梁、框架桁條、接頭、蒙皮、起落架和高強度的受壓件。

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