铝合金与铝的优良性能
铝合金在有色金属材料中用途最广,用量最多。但在某些环境条件下,材料性能有所改变。试验表明,在不同温度下,特别在高温下,铝合金复合材料的强度明显高于铝合金。
铝及铝合金的力学、热学、物理性能符号和含义 :
名称 符号 单位 含意 备注
比例极限 δp MPa 材料在拉伸过程中,应力与应变保持正比关系的最大应力。这个阶段的最大极限负荷Pp除以试棒的原始横截面积,即为比例极限 1 kgf/mm2 = 9.80665MPa
1 MPa = 0.10197kgf/mm2
英制:PSI :lb/in2
KPSI = 1000PSI
=6.896MPa
弹性极限 δe MPa 材料在受载过程中,未产生塑性变形的最大应力
拉 伸
弹 性 模 量 E GPa 金属承受拉伸载荷时,在弹性范围内,应力与应变成正比例关系时,这个比例系数为拉伸弹性模量 1 kgf/mm2 = 0.0098067GPa
1GPa = 101.97162kgf/mm2
剪切
弹性模量 G GPa 金属在弹性范围内进行扭转试验时,外力和变形成比例地增长,即应力与应变成正比例关系时,这个比例系数称为剪切弹性模量
屈服强度 (条件屈服强度) δ0.2 MPa 在拉伸过程中,一般规定标距长度部分塑性变形量达到的原标距长度的规定数值时之负荷除以原始横截面积所得的应力,称为屈服强度或条件屈服强度。一般规定数值为拉伸试样原标距长度的0.2%,即用δ0.2表示
压缩屈服强度 (条件屈服强度) δ-0.2 MPa 试样在压缩过稆中,标距部分残余压缩达到原标距长度规定数值时的负荷除以原始横截面积所得的应力称为压缩屈服强度或条件压缩屈服强度。一般规定数值为压缩试样原标距长度的0.2%,由于受力方向与拉伸相反,故压缩屈服强度常用δ-0.2表示
抗剪强度 MPa 试样剪切时,在剪断面上所承受的最大负荷除以原始横截面积所得的应力,称为搞剪强度。表示材料在剪切力作用下抵抗破坏的最大能力。
抗拉强度 δb MPa 在单向均匀拉伸载荷作用下,断裂时材料的最大负荷除以原始横截面积所得的应力。
疲劳极限 δ-1 MPa 材料在重复交变应力作用下,承受过无限次循环而不产生断裂的最最大应力值
疲劳强度 δN
MPa 试样在交变应力作用下,在规定的循环次数内(如106、107、108次等),不至于产生断裂的最大应力值
伸长率
(延伸率) δ5
δ10 % 材料拉伸时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。
是标距为5倍直径时的伸长率,是标距为10倍直径时的伸长率
断面收缩率 ψ % 金属试样在拉断后,其缩颈处横截面积与原始横截面积的百分比
冲击韧度 αk J/cm2
或
kJ/m2 用一定尺寸和形状的U型缺口标准试样,在规定类型试验机上受冲击载荷折断时,试样刻槽处单位横截面积上所消耗的冲击功。它表示金属材料对冲击载荷的抵抗能力。 1 kgf•m/cm2 = 98.0665kJ/m2
1kJ/m2 = 0.010197kgf/cm2
布氏硬度 HBS 用一定直径的淬硬钢球压入试样表面,并在规定载荷下保持一定时间,以其载荷除压痕面积所得的商表面材料的布氏硬度。其计算公式为
HBS = 2P/лD[D – (D2-d2)1/2]
P——载荷
D——压头直径,mm;
d——压痕直径,mm 通常由测得的压痕直径直接查表得硬度值
洛氏硬度 HRB
HRF 在洛氏硬度机上,用直径为1。58mm的淬硬钢球作压头,载荷为980N试验所得的硬度值。
用1.58mm淬硬钢球作压头,载荷为588N测得的洛氏硬度值 HRB常用作测量淬火时效后铝合金硬度值。
HRF用作测量铝合金煅件硬度
显微维氏硬度 HV 用夹角为136o的金刚石四棱锥压头以小于等于0.2kgf(常扩大至1kgf)的载荷压入试样,以单位面积上所受载荷表示材料的硬度值。仪器上装有金相显微镜,用于测量合金的显微组织和极薄表面层的硬度值
密度 ρ g/cm3或
kg/m3 金属材料单位体积的质量
熔点 ℃ 材料由固态转变为液态时的熔化温度
平均线膨系数 α
µm/(m•k) 物体的长度随温度变化而改变,在指定的温度范围内,每当温度升降1,其单位长度胀缩的长度称平均线膨胀系数 膨胀及收缩率计算式见表1-5
热导率
(导热系数) λ W/(m•℃) 表示物体导热的能力。以物体内维持单位温度梯度(ΔL/ΔT)时,在单位时间(t)内流经垂直于热流方向的单位面积(A)上的热量(Q)表示 1 cal/(s•cm•℃) = 418.68W/(m•℃)
λ=1/A•Q/t•ΔL/ΔT
比热容 С
J/(kg•K)
或
J/(kg•℃) 将单位质量的物质在等压过程(或等容过程)中温度升高1K度时吸收的热量或温度降低1K度放出的热量 1 kcal/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
1 kcalth/(kg•K) = 4186.8J(kg•K)
电阻率
(比电阻电阻系数) ρ Ω•m
чΩ•m
nΩ•m 表征物质导电能力的一个物理常数,它等于长1m、横截面为1mm2 的导线两端间的电阻,也可用一个单位立方体的两平等端面间的电阻表示 1µΩ•cm = 10-8Ω•m
1nΩ•cm = 10-9Ω•m
电导率 λ S/m 电阻率的倒数叫电导率。在数值上它等于导体维持单位电位梯度时,流过单位面积的电流
电阻温度
系数 αp ℃-1 温度每升1℃,材料电阻率的改变量与原电阻率之比
表1—2为铝及铝合金的膨胀与收缩率计算式。表中L0为0℃时的长度;Lt 为在给定定温度范围内,t ℃时的长度;C为合金常数,其数值在表达1—3中列出。
表1—2 铝及铝合金的膨胀率与收缩率计算式
温度范围,℃ t ℃时的长度
-196 ~ 0
0 ~500
-60 ~ 10 Lt = L0[1+C(20.83t – 0.01177t2 - 0.0001446t3) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.29t + 0.01009t2 ) x 10-6]
Lt = L0[1+C(22.16t + 0.01219t2 ) x 10-6]
金属硅(Si)是一种工业纯化的硅元素,主要用于生产有机硅,高纯度的半导体材料,以及特殊用途的合金,如制剂的制备方法。
(1)生产的硅橡胶,硅树脂,硅油硅氧烷
硅橡胶弹性,高温下,用于生产医疗用品,耐高温垫圈的。在生产绝缘漆,耐高温漆的使用
有机硅树脂。
硅油是一种油,其粘度受温度的影响是非常小的,用于生产高级润滑剂,上光剂,流体弹簧,介电液体等,也可以加工成无色透明的液体作为建筑物的表面上先进的拒水涂布。
(2)高纯度的半导体的制造中
现代大规模集成电路几乎都是由高纯度金属硅的,并生产高纯度金属硅为主要原料的的纤维,也可以说金属硅已成为信息时代的基本支柱产业。
(3)硅铝合金
的准备是硅合金的用量最大。硅铝合金是一种强复合脱氧剂在炼钢过程中,而不是铝可提高氧气净化剂的钢液的利用率,并纯化,以提高钢的质量。硅铝合金密度大,热膨胀系数低,良好的铸造性能和耐磨性高的作战能力和良好的高压冲击密度性,可以大大提高飞船的生活中使用其生产及其铸造合金铸件及汽车零部件。
硅铜合金具有良好的可焊性,并且在冲击时不容易产生火花,具有防爆功能可用来使罐。硅钢板的
发布的钢,可以大大提高钢的磁导率,以减少磁滞和涡流损耗,电动机可用于制造变压器铁心,以提高变压器的性能和电动机。
随着科学技术的发展,金属硅的应用将进一步扩大。
铝的导热能力比铁大三倍,工业上常用铝制造各种热交换器、散热材料等,家庭使用的许多炊具也由铝制成。与铁相比,它还不易锈蚀,延长了使用寿命。 铝粉具有银白色的光泽,常和其它物质混合用作涂料,刷在铁制品的表面,保护铁制品免遭腐蚀,而且美观。由于铝在氧气中燃烧时能发出耀眼的白光并放出大量的热,又常被用来制造一些爆炸混合物,如铵铝炸药等。
冶金工业中,常用铝热剂来熔炼难熔金属。如铝粉和氧化铁粉混合,引发后即发生剧烈反应,交通上常用此来焊接钢轨;炼钢工业中铝常用作脱氧剂;光洁的铝板具有良好的光反射性能,可用来制造高质量的反射镜、聚光碗等。铝还具有良好的吸音性能,根据这一特点,-些广播室,现代化大建筑内的天花板等有的采用了铝。纯的铝较软,1906年,德国冶金学家维尔姆在铝中加入少量镁、铜,制得了坚韧的铝合金,后来,这一专利为德国杜拉公司收买,所以铝又有“杜拉铝”之称,在以后几十年的发展过程中,人们根据不同的需要,研制出了许多铝合金,在许多领域起着非常重要的作用。
在某些金属中加入少量铝,便可大大改善其性能。如青铜铝(含铝4%~15%),该合金具有高强度的耐蚀性,硬度与低碳钢接近,且有着不易变暗的金属光泽,常用于珠宝饰物和建筑工业中,制造机器的零件和工具,用于酸洗设备和其它与稀硫酸、盐酸和氢氟酸接触的设备;制作电焊机电刷和夹柄;重型齿轮和蜗轮,金属成型模、机床导轨、不发生火花的工具、无磁性链条、压力容器、热交换器、压缩机叶片、船舶螺旋桨和锚等。在铝中加入镁,便制得铝镁合金,其硬度比纯的镁和铝都大许多,而且保留了其质轻的特点,常用于制造飞机的机身,火箭的箭体;制造门窗、美化居室环境;制造船舶。
渗铝,是钢铁化学热处理方法的一种,使普通碳钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。铝是一种十分重要的金属,然而,许多含铝化会物对人类的作用也是非常重大的。
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,但比强度高,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。
铝合金分两大类:铸造铝合金,在铸态下使用;变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态。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、日常生活用品、建筑用门窗等。
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形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。
铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能,物理性能和抗腐蚀性能。
铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金。
【纯铝产品】
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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LG(铝、工业用的)表示。
【压力加工铝合金】
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铝合金压力加工产品分为防锈(LF)、硬质(LY)、锻造(LD)、超硬(LC)、包覆(LB)、特殊(LT)及钎焊(LQ)等七类。常用铝合金材料的状态为退火(M焖火)、硬化(Y)、热轧(R)等三种。
【铝材】
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铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材,包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。
【铸造铝合金】
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铸造铝合金(ZL)按成分中铝以外的主要元素硅、铜、镁、锌分为四类,代号编码分别为100、200、300、400。
【高强度铝合金】
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高强度铝合金指其抗拉强度大于480兆帕的铝合金,主要是压力加工铝合金中硬铝合金类、超硬铝合金类和铸造合金类。
【不同牌号铝合金的典型用途】
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合 金 典 型 用 途
1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管,各种软管,烟花粉
1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合,但对强度要求不高,化工设备是其典型用途
1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件,例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具
1145 包装及绝热铝箔,热交换器
1199 电解电容器箔,光学反光沉积膜
1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材
2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品
2014 应用于要求高强度与硬度(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,多级火箭第一级燃料槽与航天器零件,卡车构架与悬挂系统零件
2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金,目前的应用范围较窄,主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件,螺旋桨与配件
2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件
2036 汽车车身钣金件
2048 航空航天器结构件与兵器结构零件
2124 航空航天器结构件
2218 飞机发动机和柴油发动机活塞,飞机发动机汽缸头,喷气发动机叶轮和压缩机环
2219 航天火箭焊接氧化剂槽,超音速飞机蒙皮与结构零件,工作温度为-270~300摄氏度。焊接性好,断裂韧性高,T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力
2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料
2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件
2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉
2A02 工作温度200~300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片
2A06 工作温度150~250摄氏度的飞机结构及工作温度125~250摄氏度的航空器结构铆钉
2A10 强度比2A01合金的高,用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉
2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉
2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等,建筑与交通运输工具结构件
2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件
2A16 工作温度250~300摄氏度的航天航空器零件,在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱
2A17 工作温度225~250摄氏底的航空器零件
2A50 形状复杂的中等强度零件
2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等
2A70 飞机蒙皮,航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等
2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件
2A90 航空发动机活塞
3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件,或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作,如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置,运输液体产品的槽、罐,以薄板加工的各种压力容器与管道
3004 全铝易拉罐罐身,要求有比3003合金更高强度的零部件,化工产品生产与贮存装置,薄板加工件,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件
3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管,薄板成形加工件,瓶盖、瓶塞等
3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等;建筑材料与食品等工业装备等
5005 与3003合金相似,具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮,并与6063合金的色调协调一致
5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板,汽车气管、油管与农业灌溉管;也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等
5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度,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、五金制品等
5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等;包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩,以及需要有高抗蚀性的其他场合
5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件;需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等
5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合,例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等
5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐
5182 薄板用于加工易拉罐盖,汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件
5252 用于制造有较高强度的装饰件,如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜
5254 过氧化氢及其他化工产品容器
5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝
5454 焊接结构,压力容器,海洋设施管道
5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料
5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件
5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器
5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件,但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织
5A02 飞机油箱与导管,焊丝,铆钉,船舶结构件
5A03 中等强度焊接结构,冷冲压零件,焊接容器,焊丝,可用来代替5A02合金
5A05 焊接结构件,飞机蒙皮骨架
5A06 焊接结构,冷模锻零件,焊拉容器受力零件,飞机蒙皮骨部件
5A12 焊接结构件,防弹甲板
6005 挤压型材与管材,用于要求强高大于6063合金的结构件,如梯子、电视天线等
6009 汽车车身板
6010 薄板:汽车车身
6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性,如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材
6063 建筑型材,灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料
6066 锻件及焊接结构挤压材料
6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材
6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等
6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环,供既要求有良好的可锻性能、高的强度,又要有良好抗蚀性之用
6201 高强度导电棒材与线材
6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件
6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件
6351 车辆的挤压结构件,水、石油等的输送管道
6463 建筑与各种器具型材,以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件
6A02 飞机发动机零件,形状复杂的锻件与模锻件
7005 挤压材料,用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构,如交通运输车辆的桁架、杆件、容器;大型热交换器,以及焊接后不能进行固熔处理的部件;还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒
7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱,消防压力器材,军用器材、装甲板、导弹装置
7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件,如飞机与导弹零件——起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等,而韧性稍高
7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是:抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高
7072 空调器铝箔与特薄带材;2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层
7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能,即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高
7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件
7475 机身用的包铝的与未包铝的板材,机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件
7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等
【变形铝及铝合金状态、代号】
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1.范围
本标准规定了变形铝合金的状态代号。
本标准适用于铝及铝加工产品。
2.基本原则
2.1基础状态代号用一个英文大写字母表示。
2.2细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。
2.3基本状态代号
基本状态分为5种
代号 名称 说明与应用
F 自由加工状态 适用于在成型过程中,对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品,该状态产品的力学性能不作规定。
O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度的加工产品。
H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度的产品,产品在加工硬化后可经过(也可不经过)使强度有所降低的附加热处理。
W 固熔热处理状态 处理状态 一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效的合金,该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段。
T 热处理状态(不同于F、O、H状态) 适用于热处理后,经过(或不经过)加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字。
主要成分
氧化铝是将铝矾土原料经过化学处理,除去硅、铁、钛等的氧化物而制得,是纯度很高的氧化铝原料,Al₂O₃含量一般在99%以上。矿相是由40%~76%的γ-
Al₂O₃和24%~60%的α-
Al₂O₃组成。γ-
Al₂O₃于950~1200℃可转变为α-
Al₂O₃(刚玉),同时发生显著的体积收缩。
含有元素:
铝和氧
化学性质:
和酸反应:
Al₂O₃
+
6HCl
==
2AlCl₃
+
3H₂O
Al₂O₃
+
6H+
==
2Al3+
+
3H₂O
和碱反应
Al₂O₃
+
2NaOH
==
2NaAlO₂
+
H₂O
Al₂O₃
+
2OH-
==
2
+
H₂O
总结
是典型的两性氧化物。
变体
Al₂O₃有多种变体,常见的是α,γ形都是白色晶体
自然界中的刚玉是α形属于六方最密堆积,熔点,硬度高,不溶于酸碱耐腐蚀,绝缘性好
将氢氧化铝与偏氢氧化铝或铝铵矾在723K共热可得γ形,不溶于水,但吸水性很强,有强吸附能力与催化活性
β形有离子传导能力,允许Na+通过
物理性质:
InChI=1/Al.2O/rAlO₂/c2-1-3
式量:101.96
amu
熔点:2303
K
沸点:3250
K
真密度:3.97
g/cm3
松装密度:0.85
g/mL(325目~0)0.9
g/mL(120目~325目)
晶体结构:三方晶系
(hex)
溶解性:常温下不溶于水
导电性:常温状态下易导电
Al₂O₃是离子晶体
热化学属性:
ΔfH0liquid
1620.57
kJ/mol
ΔfH0solid
1675.69
kJ/mol
S0liquid,1
bar
67.24
J/mol·K
S0solid
50.9
J/mol·K
主要用途
红宝石、蓝宝石的主成份皆为氧化铝,因为其它杂质而呈现不同的色泽,蓝宝石则含有氧化铁和氧化钛而呈蓝色。
⒉
在铝矿的主成份铁铝氧石中,氧化铝的含量最高。工业上,铁铝氧石经由Bayer
process纯化为氧化铝,再由Hall-Heroult
process转变为铝金属。
⒊
铝与空气中的氧气反应,生成一层致密的氧化铝薄膜覆盖在暴露于空气中铝表面。
⒋
铝为电和热的良导体。氧化铝的晶体形态因为硬度高,适合用作研磨材料及切割工具。
⒌
氧化铝粉末常用作色层分析的媒介物。
材料表面有油污和氧化层,最完整的工艺是:除油-水洗-除锈-水洗-铝材磷化处理-水洗-烘干-上漆。
这得根据现实情况,有些工序可以省略。
电泳原理:电泳是电泳涂料在阴阳两极,施加于电压作用下,带电荷之涂料离子移动到阴极,并与阴极表面所产生之碱性作用形成不溶解物,沉积于工件表面。
四个过程:
(1)电解(分解)
在阴极反应最初为电解反应,生成氢气及氢氧根离子 OH
,此反应造成阴极面形成一高碱性边界层,当阳离子与氢氧根作用成为不溶于水的物质,涂膜沉积,方程式为:
H2O→OH+H
(2)电泳动(泳动、迁移)
阳离子树脂及 H+
在电场作用下,向阴极移动,而阴离子向阳极移动过程。
(3)电沉积(析出)
在被涂工件表面,阳离子树脂与阴极表面碱性作用,中和而析出不沉积物,沉积于被涂工件上。
(4)电渗(脱水)
涂料固体与工件表面上的涂膜为半透明性的,具有多数毛细孔,水被从阴极涂膜中排渗出来,在电场作用下,引起涂膜脱水,而涂膜则吸附于工件表面,而完成整个电泳过程。
5.电泳表面处理工艺的优缺点:
电泳漆膜具有涂层丰满、均匀、平整、光滑的优点,电泳漆膜的硬度、附着力、耐腐、冲击性能、渗透性能明显优于其它涂装工艺。
其最大的缺陷在于,电泳的颜色比较单一,只有几种颜色(银白、香槟、金黄、黑色、仿不锈钢色)。其次,电泳色容易产生色差。
下面介绍一下静电粉末喷涂
(一)静电喷涂工艺原理:
用静电喷粉设备把粉末涂料喷涂到工件的表面,在静电作用下,粉末会均匀的吸附于工件表面,形成粉状的涂层;粉状涂层经过高温烘烤流平固化,变成效果各异的最终涂层;喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺。
(二)静电粉末喷涂的基本过程
(1)表面预处理:
对于板金冲压件可采用化学前处理法。即:去油→去锈→清洗→磷化(或纯化)等。大部份锈蚀或者表面较厚的工件,采用喷砂,抛丸等机械方法去锈,但机械除锈后应确保工件表面清洁,无法垢。
(2)喷涂:
工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业。静电
发生器通过喷枪枪口的电极针向工件方向的空间释放高压静电(负极),该高压静电使从.喷枪口喷出的粉末和压缩空气的混合物以及电极周围空气电离(带负电
荷)。工件经过挂具通过输送链接地(接地极),这样就在喷枪和工件之间形成一个电场粉末在电场力和压缩空气压力的双重推动下到达工件表面,依靠静电吸引在
工件表面形成一层均匀的涂层。
(3)烘烤固化:
喷涂后的工件通过输送链送入180~200℃的烘房内加热,并保温相应的时间,(15-20分钟)使之熔化、流平、固化,从而得到我们想要的工件表面效果。(不同的粉末在烘烤温度和时间上是各不相同的)
。这是在固化工序上应注意的。
(三)静电粉末喷涂的优缺点
粉末涂装的优点是:
(1)高效节能:由于是一次性成膜,可提高生产率30-40%,降低能耗约30%
(2)污染少:无有机溶剂挥发(不含油漆涂料中甲苯、二甲苯等有害气体)
(3)涂膜性能好:一次性成膜厚度可达50-80μm,其附着力、耐蚀性等综合指标比较优异。
(4)色彩多样,可根据客户要求做出各种颜色,且产生色差的
缺点:
(1)比较鲜艳的颜色容易褪色
(2)表面处理不好的型材表面容易产生橘皮、甚至脱粉
最后介绍一下氟碳喷涂
(一)氟碳喷涂的基本过程:
前处理流程:铝材的去油去污→水洗→碱洗(脱脂)→水洗→酸洗→水洗→铬化→水洗→纯水洗
喷涂流程:喷底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→质检
多层喷涂工艺以三次喷涂(简称三喷),喷底面漆、面漆及罩光漆和二次喷涂(底漆、面漆)。
(1)前处理的目的:在铝合金型材
、板材进行喷涂前,工件表面要经过去油去污及化学处理,以产生铬化膜,增加涂层和金属表面结合力和防氧化能力,有利于延长漆膜的使用年限。
(2)底漆涂层:作为封闭底材的底漆涂层,其作用在于提高涂层抗渗透能力,增强对底材的保护,稳定金属表面层,加强面漆与金属表面的附着力,可以保证面漆涂层的颜色均匀性,漆层厚度一般为5-10微米。
(3)面漆涂层:面漆涂层是喷涂层关键的一层,在于提供铝材所需要的装饰颜色,使铝材外观达到设计要求,并且保护金属表面不受外界环境大气,酸雨,污染的侵蚀,防止紫外线穿透。大大增强抗老化能力,面漆涂层是喷涂中最厚的一层漆层,漆层厚度一般为23-30微米。
(4)罩光漆涂层:罩光漆涂层也称清漆涂层,主要目的是更有效地增强漆层抗外界侵蚀能力,保护面漆涂层,增加面漆色彩的金属光泽,外观更加颜色鲜明,光彩夺目,涂层厚度一般为5-10微米。三喷涂层总厚度一般为40-60微米,特殊需要的可以加厚。
(5)固化处理:三喷涂层一般需要二次固化,铝材进入固化炉处理,固化温度一般在180℃-250℃之间,固化时间为15-25分钟,不同氟碳涂料生产厂家
,都会根据自己的涂料,提供最佳的温度和时间。氯碳喷涂厂(锔油厂)也有的根据自己经验把三喷时的两次固化改为一次固化。
(二)氟碳喷涂的优缺点
优点是:
(1)耐候性—具有抗紫外降解,抗粉化性强,长期保持具有颜色和光泽
(2)耐化学品性—具有抗酸和液态碱的侵蚀及不受空气污染、酸雨的侵袭
(3)耐腐蚀性—空气中腐蚀粒子的渗透率低,能长期承受恶劣的环境面不腐蚀
(4)机械性能——具有级佳的抗冲击性、耐磨性及优良的漆膜柔性
1领料-2取料-3冲孔-4折弯-5焊接-6打磨-7检测-8喷塑-9半成品检测-10入库。喷涂流程:喷底漆→面漆→罩光漆→烘烤(180-250℃)→质检.
机加工工艺流程:毛坯进库-毛坯加工-精加工-半成品检验-安装-成品检验-包装-物流 铝材挤型 五金冲压 拉丝 研磨 喷沙 阳极氧化 丝印 剖沟 挤压模具设计制造 模具氮化
电镀的工艺流程为:①清洗金属物件;②稀盐酸浸泡;③冲净;④浸入镀液;⑤调节电流进行电镀; ⑥自镀液中取出;⑦冲净;⑧去离子水煮;⑨烘干。
冲压件加工包括冲裁、弯曲、拉深、成形、精整等工序。冲压件加工的材料主要是热轧或冷轧(以冷轧为主)的金属板带材料,例如碳钢板、合金钢板、弹簧钢板、镀锌板、镀锡板、不锈钢板、铜及铜合金板、铝及铝合金板等。
冲压工艺流程:卷板料进场--开卷---剪切下料---落料/下形状料(无须形状料的可跳过)---拉延/压形/压弯(通常会出现在冲压工序的第一步)----(通常出现在后继冲压工序)切边/冲孔/整形/翻边/翻孔/冲翻孔/切断/切口/冲缺/缩口/扩口/半冲孔(敲落孔/冲凸台、非精冲中有时也会见到)/包边/内外缘整修/校平等---以上为冲压中一般会出现的工序---接下来是后期了如表面处理:电镀、发蓝、抛丸、抛光、喷涂 和一些热处理等等
机加工工艺流程 :毛坯进库-毛坯加工-精加工-半成品检验-安装-成品检验-包装-物流
外协加工流程:原材料购买=〉检测合格入库=〉系统发料=〉外协厂取料,确认数量=〉加工成零件=〉送货=〉合格入库=〉原材料数量扣回 1)ESI(Earlier Supplier Evolvement 供应商早期参与):此阶段主要是客户与供应商之间进行的关于产品设计和模具开发等方面的技术探讨,主要的目的是为了让供应商清楚地领会到产品设计者的设计意图及精度要求,同时也让产品设计者更好地明白模具生产的能力,产品的工艺性能,从而做出更合理的设计。
2)报价(Quotation):包括模具的价格、模具的寿命、模具的交货期。
3)订单(Purchase Order):客户订单、订金的发出以及供应商订单的接受。
4)模具生产计划及排工安排(Production Planning and Schedule Arrangement):此阶段需要针对模具的交货的具体日期向客户作出回复。
5)模具设计(Design):可能使用的设计软件有Pro/Engineer、UG、Solidworks、AutoCAD等
6)采购材料
7)模具加工(Machining):所涉及的工序大致有车、锣(铣)、热处理、磨、电脑锣(CNC)、电火花(EDM)、线切割(WEDM)、坐标磨(JIG GRINGING)、激光刻字、抛光等。
8)模具装配(Assembly)
9)模具试模(Trial Run)
10)样板评估报告(SER)
11)样板评估报告批核(SER Approval) 开料:前模料、后模模料、镶件料、行位料、斜顶料;
开框:前模模框、后模模框;
开粗:前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗;
铜公:前模铜公、后模铜公、分模线清角铜公;
线切割:镶件分模线、铜公、斜顶枕位;
电脑锣:精锣分模线、精锣后模模芯;
电火花:前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、枕位;
钻孔、针孔、顶针;
行位、行位压极;
斜顶
复顶针、配顶针;
其它:①唧咀、码模坑、垃圾钉(限位钉);②飞模;③水口、撑头、弹簧、运水;
省模、抛光、前模、后模骨位;
细水结构、拉杆螺丝拉钩、弹簧
淬火、行位表面氮化;
修模刻字。 审图—备料—加工—模架加工—模芯加工—电极加工—模具零件加工—检验—装配—飞模—试模—生产
A:模架加工:1打编号,2 A/B板加工,3面板加工,4顶针固定板加工,5底板加工
B:模芯加工:1飞边,2粗磨,3铣床加工,4钳工加工,5CNC粗加工,6热处理,7精磨,8CNC精加工,9电火花加工,10省模
C:模具零件加工:1滑块加工,2压紧块加工,3分流锥浇口套加工,4镶件加工
模架加工细节
1, 打编号要统一,模芯也要打上编号,应与模架上编号一致并且方向一致,装配时对准即可不易出错。
2, A/B板加工(即动定模框加工),a:A/B板加工应保证模框的平行度和垂直度为0.02mm,b :铣床加工:螺丝孔,运水孔,顶针孔,机咀孔,倒角c:钳工加工:攻牙,修毛边。
3, 面板加工:铣床加工镗机咀孔或加工料嘴孔。
4, 顶针固定板加工:铣床加工:顶针板与B板用回针连结,B板面向上,由上而下钻顶针孔,顶针沉头需把顶针板反过来底部向上,校正,先用钻头粗加工,再用铣刀精加工到位,倒角。
5, 底板加工 :铣床加工:划线,校正,镗孔,倒角。
(注:有些模具需强拉强顶的要加做强拉强顶机构,如在顶针板上加钻螺丝孔)
模芯加工细节
1) 粗加工飞六边:在铣床上加工,保证垂直度和平行度,留磨余量1.2mm
2) 粗磨:大水磨加工,先磨大面,用批司夹紧磨小面,保证垂直度和平行度在0.05mm,留余量双边0.6-0.8mm
3) 铣床加工:先将铣床机头校正,保证在0.02mm之内,校正压紧工件,先加工螺丝孔,顶针孔,穿丝孔,镶针沉头开粗,机咀或料咀孔,分流锥孔倒角再做运水孔,铣R角。
4) 钳工加工:攻牙,打字码
5) CNC粗加工
6) 发外热处理HRC48-52
7) 精磨;大水磨加工至比模框负0.04mm,保证平行度和垂直度在0.02mm之内
8) CNC精加工
9) 电火花加工
10) 省模,保证光洁度,控制好型腔尺寸。
11) 加工进浇口,排气,锌合金一般情况下浇口开0.3-0.5mm,排气开0.06-0.1mm,铝合金浇口开0.5-1.2mm排气开0.1-0.2,塑胶排气开0.01-0.02,尽量宽一点,薄一点。 ┌酸性镀锌
除油 → 除锈→ │ → 纯化 → 干燥
└碱性镀锌 ┌ 浸脱水防锈油
│
│ 烘干
除油→除锈→常温发黑→│ 浸肥皂液 ——→ 浸锭子油或机油
│
│
└浸封闭剂 1、打磨件 → 除蜡 → 热浸除油 → 电解除油 → 酸蚀 → 非它电镀
2、非打磨件 → 热浸除油 → 电解除油 → 酸蚀 → 其它电镀 除蜡 → 热浸除油 → 阴极电解除油 → 浸酸 → 碱性光亮铜 → 焦磷酸铜(选择性)→ 酸性光亮铜(选择性)→ 光亮镍 →镀铬(12) 电叻架及染色工艺流程
前处理或电镀 → 纯水洗(2-3次) →预浸 → 电叻架 → 回收 → 纯水洗(2-3次)→ 烘干 → 成品 金属芯模:脱脂→弱浸蚀→制备分离层(用于多次使用的芯模)→镀裹紧层→镀裹紧层→电铸→机加工→加固→脱模→热处理(用于内应力大和需提高塑性的电铸层)。
非金属芯模:涂防水层(用于易吸水的材料)→脱脂→镀导电层→镀裹紧层电铸→机加工→加固→脱模→热处理(用于内应力大和需提高塑性的电铸层)。 酸洗→水洗→预脱脂→脱脂→水洗→水洗→磷化→水洗→水洗→超声波清洗→纯水洗→电泳→喷淋洗→水洗→纯水洗→风干→烘烤
液氢精馏是现代分离氘的有效方法之一.但在低温蒸馏时首先浓集的是HD,必须经催化剂转化为D2、HD、H2的平衡混合物后才能继续精馏浓集.
氚的制取是利用反应堆中子大量生产氚的核反应:
Li+n—→4He+3H
反应堆生产氚采用的靶材料有氟化锂、碳酸锂、锂镁合金和锂铝合金等,以锂铝合金较为理想.经反应堆中子辐照过的锂铝合金,可用加热熔融等方法从中提取生成的氚.提取到的氚气中常含有多种杂质气体,这些杂质气体可用铀屑进行纯化和通过铀粉(或钯管)加以分离.但是来自靶材料本身和提取设备材料中的氢气,在提取纯化过程中是不能同时去除的.氢气会稀释氚气,使氚的同位素丰度降低,需要高丰度氚时,就得进行富集.
富集氚的方法有电解法、蒸馏法、赫兹泵法、热扩散法、吸附色谱法等.实际生产中,多采用热扩散法.通过富集,氚的丰度可以大大提高以至高达99%以上.