什么是5系铝合金

5系铝合金Mg为主要合金元素，由于沉淀相形核困难，该系合金热处理不可强化，通常通过加工硬化提高其力学强度。

6系铝合金的主要元素为镁与硅，主要强化相为Mg2Si，可以通过热处理进行强化。这就是他们最大的区别，不可热处理强化和可热处理强化。

铝合金以铝为基的合金总称。主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

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、船舶铝合金及化学工业中已大量应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。 纯铝的密度小（ρ=2.7g/cm3），大约是铁的 1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:32~40%，ψ:70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态 σb 值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。 添  加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb 值分别可达 24～60kgf/mm2。这样使得其“比强度”（强度与比重的比值 σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

参考资料

互动百科：http://www.baike.com/wiki/%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91

1系：属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。用于常规工业

2系：硬度较高，其中以铜元素含量最高，大概在3-5%左右，用于航空领域

3系：由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，用于对防锈要求高的行业及产品

5系：属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。常规工业中应用也较为广泛

6系：主要含有镁和硅两种元素，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用

7系：属于航空系列，是铝镁锌铜合金，是可热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。

扩展资料

铝合金分类

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LV（铝、工业用的）表示。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类：

形变铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。 形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金，共晶硅铝合金，单共晶硅铝合金，铸造铝合金在铸态下使用。

参考资料来源：百度百科：铝合金

1 总论

1.1 变形铝及其合金的分类和状态

1.2 变形铝合金中的主要元素及相组成和力学性能

1.3 变形铝合金铸锭(DC)及其加工制品在各种状态下的组织与性质

1.3.1 半连续铸造铸锭(DC)的组织和均匀化

1.3.2 变形铝及其合金的塑性变形和半成品的恢复与再结晶

1.3.3 变形铝及其合金的动态恢复和动态再结晶及制品热加工状态的组织和性质

1.4 冷压延、冷拉伸及冷拔、冷轧状态的组织

1.5 变形铝合金热处理状态的组织和性质

1.5.1 退火状态的组织和性质

1.5.2 淬火及时效状态的组织和性质

1.5.3 淬火及时效状态组织的电子显微镜观察和电子衍衬金相分析

1.6 变形铝合金制品缺陷金相分析和对制品性能的影响

1.6.1 氧化膜

1.6.2 小亮点

1.6.3 光亮晶粒

1.6.4 羽毛状晶(花边状组织)

1.6.5 铜扩散

1.6.6 缩尾

1.6.7 粗晶环

1.6.8 过烧

2 1×××系(工业纯铝)

2.1 杂质含量及相组成

2.2 热处理特性

2.3铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3 2×××系(铝-铜系)合金

3.1 2×××系合金之一——铝-铜-镁系合金

3.1.1 化学成分及相组成

3.1.2 热处理特性

3.1.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3.2 2×××系合金之二一一铝-铜-镁-铁-镍系合金

3.2.1 化学成分及相组成

3.2.2 热处理特性

3.2.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

3.3 2×××系合金之三——铝-铜-锰系合金

3.3.1 化学成分及相组成

3.3.2 热处理特性

3.3.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

4 3×××系(铝-锰系)合金

4.1 3×××系合金之一——3A21合金

4.1.1 化学成分及相组成

4.1.2 热处理特性

4.1.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

4.2 3×××系合金之二——3102合金

4.2.1 化学成分及相组成

4.2.2 热处理特性

4.2.3 铸轧料及各状态的组织和性能

4.3 3×××系合金之三——易拉罐体用AA3004/3104合金

4.3.1 化学成分及相组成

4.3.2 合金的热处理

4.3.3 铸锭与加工状态组织

5 4×××系(铝-硅系)合金

5.1 化学成分、变质处理与相组成

5.2 热处理特性

5.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

6 5×××系(铝-镁系)合金

6.1 化学成分及相组成

6.2 热处理特性

6.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

7 6×××系(铝-镁-硅系)合金

7.1 6x××系合金之一——铝-镁-硅-铜系合金

7.1.1 化学成分及相组成

7.1.2 热处理特性

7.1.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

7.2 6×××系合金之二——铝-镁-硅系合金

7.2.1 化学成分及相组成

7.2.2 热处理特性

7.2.3 铸锭(Dc)及加工制品的组织和性能

8 7×××系(铝-锌-镁-铜系)铝合金

8.1 化学成分及相组成

8.1.1 A1-Zn-Mg合金

8.1.2 A1-zn-Mg-Cu合金

8.2 热处理特性

8.2.1 均匀化处理

8.2.2 固溶处理

8.2.3 时效

8.2.4 退火

8.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

9 8×××系(以铝-铜-锂系为主)合金

9.1 化学成分和相组成

9.1.1 化学成分

9.1.2 相组成

9.2 热处理特性

9.3 铸锭(DC)及加工制品的组织和性能

10 粉末冶金铝合金

10.1 铝合金粉末

10.2 锭坯及加工制品特性

10.3 锭坯及加工制品的组织和性能

11 铝合金双金属复合板

11.1 铝合金双金属复合板

11.2 热轧复合

附录

附录1 变形铝合金化学成分

附录2 变形铝合金主要相晶体结构及浸蚀前后的特征

附录3 变形铝合金部分制品的力学性能参考数据

附录4 铝合金制品的表示方法

附录5 铝合金制品的状态代号

参考文献

部分照片彩图

【1】5系铝板指牌号为阿拉伯数字5开头的铝合金。其成份除铝外含镁最多，镁成份3%到5%，又叫铝镁合金。代表有：5052、5083、5005、5A05等铝板。

【2】铝板：铝板，是指用纯铝或铝合金材料通过压力加工制成（剪切或锯切）的获得横断面为矩形，厚度均匀的矩形材料。

按经验来说5系列的更容易氧化，看具体要求了。 不同型号的铝材合金合金成分与合金含量不同，铝的纯度高低直接影响氧化膜的光泽和透明性。

合金中的元素si，Mn、Cr、Mg也会影响氧化膜的发色性，如锰和铬会是氧化膜带黄色，硅会使氧化膜带灰色，从而导致氧化膜的层的颜色不同。

5xxx系铝合金又称“铝美合金”，是一种用途较广的铝合金系，耐蚀性也好，可焊性也好。此系列铝合金可以阳极氧化，如果镁含量偏高时，其光亮度不够。典型的铝合金牌号：5052。6xxx系铝合金又称“铝镁硅合金”，在工程应用尤为重要，主要用于挤压型材，此系列合金可以做阳极氧化，典型的牌号：6063，6463（主要适用于光亮阳极氧化）。强度高的6061和6082合金的阳极氧化膜不能超过10μm，否则会使阳极氧化膜呈现浅灰色或黄灰色，其耐腐蚀性也明显低于6063和6463。

对于铝合金的金相检验,你应该首先把GB/T3246.1-2000<变形铝及铝合金制品显微组织检验方法>和GB/T3246.2-2000<变形铝及铝合金制品低倍组织检验方法>拿到手,学习理解后就知道要做些什么和要注意些什么了.

T6是固溶加人工时效,关键是不要过烧.

变形铝合金等软合金难度稍大，抛光力度要小，关键是提前磨好样，用1200砂纸轻磨至肉眼几乎看不懂划痕位置再去抛光；铸造铝合金等比较好抛光，但是力度也要注意，防止产生浮雕现象，；手动抛光时，比较关键的是掌握力度和水的用量，不能老是喷水，水多了发滑，切削作用不强，但也不能太干，干了摩擦大易产生浮雕或抛光颗粒镶嵌到铝基体中去。总是，抛光需要耐心、需要技巧、要求力度，讲究中庸之道，过于不过都不好，再者，关键是勤于锻炼，熟能生巧，实践出真知嘛。

铁在铸造铝合金中一直被认为是一种主要的有害杂质，各个国家、专业标准均对其作了明确的限制，各企业标准对其控制更为严格。这主要是由于随铁含量增加，在金相组织中会形成本身硬度很高的针、片状脆性铁相，它的存在割裂了铝合金的基体，降低了合金的力学性能，尤其是韧性，并且使零件机械加工难度增加，刀、刃具磨损严重，尺寸稳定性差等等，但是，低品质铝合金锭中铁含量本身就高，随着合金炉料的回用，生产中铁质坩埚、工具、置预件等的使用使合金增铁在所难免。多年来一直吸引着广大铸造工作者去研究，下面就铁在Al－Si合金中的作用及其减弱消除对策进行讨论。

1　铸造Al－Si系合金中铁的作用

1．1　铸造Al－Si合金中铁的存在形态

表1是铝硅系合金中铁的存在形态，其中α－AlFeSi和β－AlFeSi是常见的二种形态。而ρ－AlMgFeSi和δ－AlFeSi不是很常见。其中AlFeSi和Al（Fe，Cr）Si的结晶结构特征目前还不甚祥细。至于形成什么样的相，除与合金中的含铁量有关外，还与铸件的冷却速度、合金元素的数量、种类等密切相关。汉字状的α－AlFeSi相对Al－Si系合金可提高强度、硬度，对韧性降低不多，而针状的β－AlFeSi相则严惩割裂基体，显著降低合金的韧性，尤其冲击韧性，据报道，当Fe＞1％时，可使整个合金本身变脆。

表1　Al－Si系合金中铁相形态

类别晶体结构熔化温度／℃形状α－AlFeSi六方晶体860汉字状β－AlFeSi单晶体870针、片状ρ－AlMgFeSi立方晶体δ－AlFeSi四方晶体1．2　铁对铝硅合金机械性能的影响

1．2．1　对室温机械性能的影响

对Al－Si二元合金，当Fe＞0．5％时，片状β相可提高合金的强度并稍降低其延伸率；当Fe＞0．8％时，延伸率开始较大幅度降低，当合金中的Fe从0．4％增加到1．2％时，对强度值的增加是微乎其微的，但却显著降低其延伸率从4％降到1％，对Na变质的Al－Si共晶合金是每增加Fe0．1％可使延伸率降低1％多。

1．2．2　对高温性能的影响

铁虽然降低了Al－Si活塞合金的室温机械性能，但却提高了它的高温机械性能，这主要由于高温时基体本身强度随温度升高下降很多，而此时以网状、汉字状和细小针状存在的铁相，它们在316℃左右时基本不变，是稳定的化合物相，正是它的存在提高高温下试样的抗拉强度。对Al－Si－Cu－Mg合金，当Fe＞0．95％时，σ300℃为92MPa。

1．2．3　对耐磨、耐腐性的影响

铁提高Al－Si系合金的耐磨性，这是由于硬质针状铁相使基体得以强化，抵抗变形能力，同时又起到支承作用，使耐磨性提高。同时铁相使合金表面的氧化膜失去连续性，易发生电化学腐蚀，铁降低合金的耐腐性。

1．2．4　对铸造性能的影响

随着铁含量增加，在合金结晶时，由于β相干扰枝晶间流动，所以会使疏松增加，同时增加合金的热裂倾向，但是对压铸铝合金一定Fe量可防止粘膜，但也有报道称一定Fe量增加合金的流动性。

1．2．5　对机械加工性能的影响

铁相使机械加工性能恶化，增加刀刃具的磨损量，使尺寸稳定性变差。

2　铁的有害作用消除、抑制方法

2．1　机械方法

常用的机械去铁法有过滤法、沉淀法、离心铸造法等，它们均是采用在熔体中加入Mn、Cr、Ni、Zr等合金元素使之与铁形成大的化合物，由于其密度与铝合金不同会产生沉淀，使用沉淀的方法称为沉淀法，它可使铁降低0．5％。将通过过滤布，过滤网、板，使大块化合物得以过滤的方法，称为过滤法，它可使Fe降低0．7％，将加入合金元素的熔体，在离心力作用下，由于密度d的差异使铁相移向边缘，而内部铁含量可由2．07％降低到0．27％，降低效率达87％。不同转速、不同Fe／Mn比对除铁效率也有影响。生产中应用的机械方法一般均联合使用，如过滤法与沉淀法，先沉淀后过滤，以及过滤与离心铸造结合会取得更加好的效果。

2．2　熔体处理方法

2．2．1　加入合金元素中和Fe的作用（变质处理）

熔体中加入合金元素来改变铁相形貌，减弱铁的作用，提高合金强度，改善延伸率，通常加入的元素有：Mn、Cr、Co、Be、Mo、Ni、S、Mg、Re等，下面逐个分析：

a．Mn：是最常用和用得最多的元素，加Mn能显著减少铁相的数量和尺寸，甚至使铁相完全消失，由于Mn的加入扩大了α铁相区，从而使得铁相向α铁相转化，中和铁相的Mn的加入量多少现还不能定论。据称在Al－Si13合金中加入0．5％的Mn，就能使含1．5％Fe的合金中针、片状铁相转变为α铁。有人推荐按Mn％＝2（％Fe－0．5）添加Mn，总之通过添加Mn可逐渐使β－Fe相的数量减少，尺寸变小，直到不出现为止。

b．Cr：在ZAlSi7Mg合金中加Cr可使粗片状的β相转变为汉字状的α铁相，加0．2％～0．6％Cr能防止含Fe＞1％的Al－Si13合金的脆断，在Al－5Si－1．5Cu－0．5Mg合金中加入0．2％～0．3％Cr使含铁为0．4％合金的伸长率由1．7％增加到3．8％，加0．4Cr可使含Fe0．75％的合金伸长率由0．8％提高到2．6％。

c．Co：Co的作用与Mn相似，但需要稍加入以使富铁相成球形，有人建议Fe／Co的比率应为1∶2，同时Co的加入于其本身的偏析体小，所以其效果优于Mn。

d．Be：也可作为一种中和剂，当Be加入量＞0．4％时，能形成一种AlFeBe紧密相，同时由于Be是一种很好的抗氧化剂，能提高Al合金的性能，在砂型铸造件能使AlSi0．6Mg合金的抗拉强度提高5％～10％，同时不降低其延伸率，另据报道，在Al－6Si合金中加入0．05％～0．5％Be会使Fe杂质相的形态由长针改变为危害较小的园球形或近园球形，从而提高合金的塑性。

e．Mo：可用来中和Fe的有害作用，其效果比Mn好，它是Al－Si合金中Fe的有效变质剂，在含Fe1．2％的合金中加入0．2％的Mo和0．1％的S能使合金的延伸率由1％增加到2．8％，抗拉强度由160MPa增到180MPa。

f．Mg：也可起到中和杂质铁的有害作用，当含量在一定程度时会形成AlFeSiMg化合物相，从而减少β铁相的形成。

g．Ni和S：也是铁有害作用的中和剂，其中S还能作为铝合金的变质剂，据报道加入硫磺可使铁相大部分变为短杆状及汉字状，有少量是团球状、块状。但单独加时效果不理想，须与其它元素如Mn、Cr、稀土等配合，其效果明显。

h．稀土RE：稀土是一种很好的Fe相变质剂，据报道，对413合金加入0．04％～0．06％Sr，可有效减少β铁相的数量和尺寸，对6063合金，当加入0．05％Sr后，所存在铁相化合物呈汉字状，且细化。日本专利也曾报道加入0．005％～0．10％Sr及相同量的Zn，可减少β铁的数量和尺寸，并且在许多Al－Si系及型材合金中得到证实，这主要是由于RE本身是一种变质剂，合金净化剂，它的加入可有效去除铁的有害作用。

总之，对于变质中和剂，它能减少消除β铁相的形成，但它本身并不能去除Fe的有害作用，只起减缓作用，且随Fe量增加使用的变质剂量也增多，一定程度上降低合金的韧性，并且，由于其形成各种复杂化合物会带来其它相关的副作用，因此，我们提倡使用变质剂，且使用复合的综合性能变质剂，尽可能加入量少。

2．2．2　熔体过热和快冷处理

a．熔体过热

据报道，过热处理可减少富铁相的形核核心，这是由于在高温时β富铁相的形核核心是γ（Al），而γ（Al）在低温时存在，当温度高到一定程度时（≥85℃），γ（Al）相就转变为α（Al），不利于β铁相的形核，从而抑制了β铁相的出现。同时发现随熔体过热度的增加，铸件中富铁的晶间化合物变的越细，当浇注温度大于800℃时，合金中的片状β铁相就转变为α铁相，且这个过程不可逆转，即一旦熔体过热到足以产生α相的温度随后的处理和静置对铁相形态无影响，并且当铁量愈高时，用过热方法改变就越来越困难。在实际操作中由于过热后熔体吸气，氧化严重，所以一般很少采用。

b．快速冷却处理

快速冷却处理可减弱铁的有害作用，这是大家所共认的，国家专业标准中规定的砂型铸造的质量小于金属型也就是这个道理。快速冷却时合金液中形核核心多，界面推进速度快，形成的有害铁相在同等条件下要短、要细，甚至看不到针状相，同时合金中中和Fe相所需的Mn量也随凝固过程中冷速的变化而变化，冷却速度对Fe相形态也有很大影响。当冷速＜0．1℃／s时，有助于β铁相的形成，当冷速＞10℃／s时，会抑制β铁的产生。

3　讨论

（1）合金中Fe含量是否应符合国标？

在合金化处理方法和提高冷却速度条件下，我们可以减少甚至消除针状铁相的危害作用，使其组织性能达到国标规定的要求，此时合金中铁含量已超标，甚至严重超标，那么此时应以成分为主呢，还是以性能为主？我们主张Fe的有害作用消除了，其含量或者说铁含量当量（即此时的铁含量以平常的国标相当的量）应仅作参考，主要以组织性能为依据，成分不应具有否决权，与国外铸造发达国家相比，我国国标规定的Fe含量明显严于国外，因此我们希望我国专业行业标准能出现相应的标准。

（2）减少铁的有害作用在生产中如何操作？

在生产实际中过热处理，由于会带来元素的严重烧损，吸气严重，所以不太采用，而离心浇注需要离心机等设备，对专业合金生产厂犹可，而一般厂家也无法为了它而上设备。最实用且可行的就是合金化变质处理和提高冷却速度，变质处理中应提倡使用具有复合作用效果的加入量可小，一种元素多种功能的元素或几种元素复合剂，同时提倡机械与变质方法复合处理。

图一是灰铸铁，图二是球铁，这个没有疑问：图一是片状石墨，图二是球状石墨。

下面四张铝合金金相的制样都很失败，特别是图三和图五。基本没有组织形态。所以用排除法来大概评定：

从金属型铸造Al-Cu合金、挤压铸造Al-Cu合金（70MPa）、铸造6061铝合金、喷射沉积6061铝合金。各个的特点来看，图四是等轴晶粒，很可能是喷射沉积6061铝合金成形。图五有许多空隙，应该是金属型铸造Al-Cu合金成形。图六有明显的枝晶，应该是挤压铸造Al-Cu合金（70MPa）。最后的图三，什么都没有，只有划痕和孔隙，就只有剩下的铸造6061铝合金了，正好铸造铝合金常检的项目就有针孔度……