一、铝及铝合金定义
铝:铝是一种银白色的轻金属,其密度小,具有优良的导电性、导热性。化学性质较为活泼,在空气中易与氧发生反应,形成一层致密的氧化膜,这层氧化膜能够阻止铝进一步被氧化,从而使铝具备一定的抗蚀性。按照纯度划分,铝可分为高纯铝(Al≥99.999%)、工业高纯铝(Al≥ 99.90%)和工业纯铝(Al≥99.00%) 。在变形铝及铝合金牌号体系中,工业纯铝属于1XXX系 。
铝合金:通常情况下,工业纯铝在强度等性能方面难以满足众多服役要求。因此,一般会以铝作为基体,加入少量的一种或多种金属元素(如铜、镁、锌、硅、锰等)或者非金属元素,通过合金化的方式显著提升其性能。铝合金具有比强度和比刚度高的特点,弹性与塑性良好,抗冲击性能佳,同时还具备优异的成形和加工性能,能够进行精密铸造以及粉末冶金成形等。
二、铝及铝合金产品分类
1、变形铝及铝合金产品
板材:薄板、厚板、母板、热轧板、冷轧板、铸轧板、包铝板、钎焊板、波纹板、压型板、压花板、花纹板
带材:母带、热轧带、冷车带、钎焊带、铸轧带、连铸连轧带
箔材:无零箔、单零箔、双零箔、压花箔、单面光铝箔、双面光铝箔
管材:无缝管、有缝管、挤压管、拉制管、轧制管、旋压管、锻压管、压花管、变断面管、焊接管
棒材:挤压棒、拉制棒、轧制棒
线材:挤压线、拉制线、连铸连轧线、并线、绞合线
型材:空心型材、实心型材、多孔微通道扁管型材
锻件:横锻件、自由锻件、轧环
三、1系~9系铝及铝合金
组别 | 牌号系列 |
纯铝(Al≥99.00%) | 1XXX |
Cu为主要合金元素的铝合金 | 2XXX |
Mn为主要合金元系的铝合金 | 3XXX |
Si为主要合金元累的铝合金 | 4XXX |
Mg为主要合金元的铝合金 | 5XXX |
Mg、Si为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金 | 6XXX |
Zn为主要合金元素的铝合金 | 7XXX |
其他合金为主要合金元素的铝合金 | 8XXX |
备用合金组 | 9XXX |
- 1系铝合金特性及应用
1系铝合金是纯度最高的铝系列,含铝量≥99.00%,典型牌号包括1050、1070和1100。
物理与化学特性
密度:约2.7 g/cm³,轻质优势明显。
导电/导热性:导电率达61% IACS,导热率50% IACS,适用于电缆和散热器件。
耐蚀性:表面形成致密氧化膜,抗腐蚀性能优异。
加工与成形性能
成形性:塑性好,易轧制、挤压、拉伸,回弹小,适合复杂零件加工。
表面处理:可阳极氧化(增强耐蚀性、装饰性)、电镀、喷涂,适应不同需求。
典型应用
1100:饮料罐、食品包装。
1050/1070:电缆护套、建筑装饰面板。
其他领域:电子设备、汽车轻量化部件等。
- 2系铝合金特性及应用
2系铝合金以铜(3~5%)为主要合金元素,典型牌号包括2014、2024等,具有高强度与良好加工性能。
物理与机械特性
密度:约2.78 g/cm³。
强度:抗拉强度(σb)可达400 MPa以上,通过固溶+时效热处理可进一步提升。
导电/导热性:电导率约40% IACS。
硬度与加工:铜元素强化基体,加工硬化能力强,冷加工可进一步提高强度。
耐蚀性与局限性
耐蚀性较差:易受晶间腐蚀,尤其在焊接或热处理后,需采用防护措施(如特殊焊接工艺)。
应用限制:不适合无防护的腐蚀环境,但高强度优势在特定领域不可替代。
典型应用
航空领域:2024合金用于飞机翼梁、发动机活塞等结构件。
交通运输:高速列车、汽车高强度零部件。
工业部件:需高强度和加工性能的机械零件。
- 3系铝合金特性及应用
3系铝合金以锰(1.0~1.5%)为主要合金元素,典型牌号包括3003、3105等,兼具良好防锈性能和加工性能。物理与机械特性
密度:约2.7 g/cm³。强度:抗拉强度(σb)200~300 MPa。导电/导热性:电导率约30% IACS。加工性能:适合轧制、挤压等工艺,焊接性能优异。耐蚀性与优势耐蚀性:锰元素显著提升防锈能力,在潮湿或化学环境中优于1系和2系。轻质特性:保持铝的轻量化优势,适用于多种工业场景。
典型应用
包装与建筑:3003合金用于饮料罐、食品包装、建筑装饰板。
工业设备:化工罐体、船舶部件、灯具零部件。交通运输:汽车车身件、散热器;航空航天非结构件(如导油管)。
- 4系铝合金特性及应用
4系铝合金以硅(4.5~13.5%)为主要合金元素,典型牌号包括4032、4047等,具有优异的耐热性和焊接性能。物理与机械特性密度:约2.7 g/cm³。强度:抗拉强度(σb)200~350 MPa。
耐热性:硅元素显著提高熔点,高温稳定性优异。
加工性能:适合热轧、冷轧、挤压等工艺,焊接性能突出。
导电/导热性:保持铝材料基本特性。
特殊性能优势耐磨性:硅元素提高硬度和耐磨性。热稳定性:凝固时硅细化晶粒,增强高温抗氧化性。焊接性:熔池稳定性好,适合高温焊接应用。典型应用汽车领域:发动机部件、排气系统等高温组件。工业设备:化工管道、耐热容器。电子电气:散热器、电子封装材料。新兴领域:新能源电池组件、航空航天耐热部件。
- 5系铝合金特性及应用
5系铝合金以镁(3~5%)为主要合金元素,典型牌号包括5005、5052、5083等,具有优异的轻量化特性和海洋环境耐蚀性。物理与机械特性密度:2.68~2.80 g/cm³,是铝合金中最轻的系列之一。强度:中等强度水平,可通过热处理适当提升。
导电/导热性:电导率约35% IACS。
耐蚀性:特别适合海洋环境,镁元素增强腐蚀产物稳定性。加工性能:成形性和焊接性优异,熔点较低便于加工。特殊性能优势轻量化:低密度特性使其成为减重设计首选。环境适应性:在潮湿和盐雾环境中表现突出。综合性能:兼具良好强度、耐蚀性和可加工性。典型应用交通运输:汽车车身、船舶结构(5083合金特常用于船体)压力容器:5052合金用于储罐、化工设备。海洋工程:海上平台、码头设施等耐蚀结构件。新兴领域:新能源汽车电池箱体、轨道交通轻量化部件。
- 6系铝合金特性及应用
6系铝合金以镁(0.5~1.0%)和(0.2~0.6%)为主要合金元素,代表牌号包括6061、6063、6082等,是热处理可强化的高性能铝合金系列。物理与机械特性密度:约2.7 g/cm³。强度:σb值240~280 MPa,热处理后性能显著提升。加工性能:塑性变形能力优异,适合多种加工工艺。导电/导热性:保持铝材料基本特性。特殊性能优势热处理强化:通过固溶+时效处理可大幅提高强度。综合性能:兼具良好耐蚀性、焊接性和表面处理性。稳定性:在自然环境和化学介质中表现稳定。典型应用航空航天:6061用于飞机结构件交通运输:汽车零部件、自行车车架建筑领域:6063合金门窗、幕墙型材工业设备:机械结构件、电器外壳
- 7系铝合金特性及应用
7系铝合金以锌、镁、铜为主要合金元素,代表牌号包括7075、7050等,是铝合金中强度最高的系列这一。物理与机械特性密度:约2.8 g/cm³。强度:σb值500 MPa以上。强化机制:通过固溶强化和时效强化获得超高强度。特殊性能优势超高强度:铝合金中强度最高系列。加工性能:在保持超高强度同时具备良好加工性。航空级性能:兼具高强度与良好韧性。典型应用航空结构件:飞机翼梁、机身框架、起落架。航天领域:火箭结构件、卫星部件。军工装备:装甲车辆、导弹壳体。
- 8系铝合金特性及应用
8系铝合金是特殊合金系列,通常含锂、铁等特殊元素,具有独特的定制化性能特征,代表性牌号8011。物理与特性含锂合金:高弹性模量
含铁合金:优异耐热性可定制性:可根据需求调整合金成分
密度:通过调整锂含量可实现2.5-2.8 g/cm³的密度范围,满足不同轻量化需求。
特殊性能优势轻量化:含锂合金实现超轻特性耐高温:含铁合金抗氧化性能突出多功能性:满足特殊工况需求典型应用包装领域:铝箔(食品/药品包装)特种工业:高温设备部件新兴领域:航空航天特殊部件
- 9系铝合金特性及应用
9系铝合金目前被定义为备用合金,尚未有明确的特定应用领域,该系列合金的具体特性和用途可能因具体牌号而异。
- 典型应用范围
牌号 | 主要应用领域 |
1050 | 食品/化学工业挤压盘管、软管、烟花粉 |
1060 | 化工设备(高抗蚀性要求) |
1100 | 化工产品容器、食品装置、焊接件、热交换器 |
1145 | 绝热铝箔、热交换器 |
1199 | 电解电容器箔、光学反光膜 |
1350 | 电线、导电绞线、变压器带材 |
2011 | 螺钉、切削加工件 |
2014 | 飞机锻件/厚板、火箭燃料槽、卡车构架 |
2017 | 铆钉、机械零件、运输工具结构件 |
2024 | 飞机结构、导弹构件、卡车轮毂 |
2036 | 汽车车身钣金件 |
2048 | 航空航天器结构件与兵器零件 |
2124 | 航空航天器结构件 |
2218 | 飞机发动机活塞、汽缸头 |
2219 | 航天火箭燃料槽(耐270-300℃) |
2319 | 2219合金的焊条和填充焊料 |
2618 | 航空发动机活塞和锻件 |
2A01 | 工作温度≤100℃的结构铆钉 |
2A02 | 200-300℃的喷气发动机压气机叶片 |
2A06 | 150-250℃的飞机结构铆钉 |
2A10 | 高强度航空器铆钉(≤100℃) |
2A11 | 飞机中等强度结构件、螺旋桨叶片 |
2A12 | 航空器蒙皮、翼梁、建筑结构件 |
2A14 | 复杂形状锻件与模锻件 |
2A16 | 250-300℃航天航空器零件 |
2A17 | 225-250℃航空器零件 |
2A50 | 复杂形状中等强度零件 |
2A60 | 航空发动机压气机轮、叶轮 |
2A70 | 飞机蒙皮、发动机活塞 |
2A80 | 高温航空发动机零件 |
2A90 | 航空发动机活塞 |
3003 | 厨具、化工容器、压力管道 |
3004 | 易拉罐罐身、建筑部件 |
3105 | 建筑隔断、瓶盖、落水管 |
3A21 | 飞机油箱、建筑材料 |
5005 | 导体、炊具、建筑装饰件 |
5050 | 冰箱内衬板、汽车油管 |
5052 | 飞机油箱、船舶钣金件 |
5056 | 电缆护套铆钉、农业捕虫罩 |
5083 | 舰艇焊接件、压力容器 |
5086 | 舰艇、低温设备结构件 |
5154 | 船舶结构、运输槽罐 |
5182 | 易拉罐盖、汽车车身板 |
5252 | 汽车装饰件(阳极氧化) |
5254 | 过氧化氢容器 |
5356 | 铝镁合金焊条及焊丝 |
5454 | 海洋设施管道 |
5456 | 装甲板、船舶材料 |
5457 | 汽车装饰件(抛光氧化) |
5652 | 化工产品贮存容器 |
5657 | 精细晶粒装饰件 |
5A02 | 飞机油箱、船舶结构件 |
5A03 | 焊接结构容器 |
5A05 | 飞机蒙皮骨架 |
5A06 | 焊接容器受力零件 |
5A12 | 防弹甲板 |
6005 | 梯子、电视天线等结构件 |
6009 | 汽车车身板 |
6010 | 汽车车身薄板 |
6061 | 卡车、船舶、机械零件 |
6063 | 建筑型材、家具管材 |
6066 | 焊接结构挤压材料 |
6070 | 重载焊接结构件 |
6101 | 导电棒材与散热器材 |
6151 | 模锻曲轴零件 |
6201 | 高强度导电材料 |
6205 | 耐高冲击挤压件 |
6262 | 高抗蚀螺纹零件 |
6351 | 车辆结构件、输油管道 |
6463 | 建筑型材、汽车装饰件 |
6A02 | 飞机发动机复杂锻件 |
7005 | 车辆桁架、体育器材 |
7039 | 冷冻容器、军用装甲 |
7049 | 飞机/导弹高强零件 |
7050 | 飞机结构件(抗应力腐蚀) |
7072 | 空调铝箔、包覆材料 |
7075 | 飞机高应力结构件 |
7175 | 航空器高强度结构件 |
7178 | 航天器抗压部件 |
7475 | 机翼骨架、高韧性部件 |
7A04 | 飞机蒙皮、起落架 |