2.典型擠壓鋁型材的特性與用途

A.1035鋁型材

它是含0.7%以下雜質(zhì)的工業(yè)純鋁，其主要雜質(zhì)是鐵和硅。

1035鋁型材的半成品是在退火或熱擠壓狀態(tài)下供應(yīng)。但是，不管什么樣的供應(yīng)狀態(tài)，擠壓型材最后加工工序是拉伸矯直，或在輥式矯直機(jī)上矯直。矯直時(shí)，強(qiáng)度性能略有提高，但塑性顯著降低。此外，在冷變形時(shí)型材的電阻率租有提高。因此在型材性能要求嚴(yán)格時(shí)，則需要考慮矯直時(shí)性能的變化。提高變形溫度時(shí)，1035鋁型材的強(qiáng)度性能下降，而塑性則急劇升高。而當(dāng)溫度低于零度時(shí)，合金的強(qiáng)度和塑性性能都顯著提高。

B 3A21鋁型材

它是AL-Mn二元系中的變形合金，具有高抗蝕性，實(shí)際上與1035鋁型材的抗蝕性沒(méi)有差別。3A21鋁型材的半成品能夠很好地進(jìn)行氣焊、氬弧焊和接觸焊。焊縫的抗蝕性與基體金屬相同。在狀狀態(tài)和熱狀態(tài)下合金的變形性能均良好，熱變形的溫度范圍很寬（320-470攝氏度）。該型材屬于熱處理不可強(qiáng)化型，型材在退火或熱擠壓狀態(tài)下供應(yīng)。變形溫度和變形速度對(duì)3A21鋁型材變形抗力的影響要比工業(yè)純鋁小得多。

C 6063鋁型材

它是AL-Mg-Si系鋁合金中的典型代表，具有優(yōu)良的可擠壓性和可焊接性，是建筑門(mén)窗型材的首選材料。它的特點(diǎn)是在塑性加工的溫度-速度條件下，塑性性能和抗蝕性高；沒(méi)有應(yīng)力腐蝕傾向。在焊接時(shí)，其抗蝕性實(shí)際上不降低。6063鋁型材可顯著熱處理強(qiáng)化。合金聽(tīng)主要強(qiáng)化相是MgSi和ALSiFe。如果6063鋁擠壓型材在退火狀態(tài)下的抗拉強(qiáng)度為80-100MPa,那么淬火和人工時(shí)效后可提高到80-300MPa,此時(shí)相對(duì)伸長(zhǎng)率下降較小（由23%-25%下降到10%-15%）。淬火與人工時(shí)效之間的間隔時(shí)間對(duì)6063鋁型材的強(qiáng)化程度有顯著的影響，隨著間隔時(shí)間由15min增加到4h，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低30-40MPa。人工時(shí)效的保溫時(shí)間對(duì)6063鋁型材的力學(xué)性能沒(méi)有顯著影響。

D 普通的6A02鋁型材（不限制銅含量）

它屬于AL-Mg-Si-Cu系合金，在塑性加工的溫度-速度條件下，以及在室溫下具有很高的塑性。雖然6A02型材的錳含量比較少，但其擠壓制品在熱處理后卻能保持著未再結(jié)晶的組織，因而可以顯著提高強(qiáng)度性能。和6063鋁型材一樣，6A02型材在熱處理時(shí)急劇強(qiáng)化，其主要強(qiáng)化相為MgSi和W(ALxMg5Si4Cu)。淬火后進(jìn)行自然時(shí)效可以提高抗拉強(qiáng)度，與退火狀態(tài)下的相比可提高一倍，而淬火后人工時(shí)效的大約可提高兩倍。但是，在人工時(shí)效后塑性指標(biāo)明顯下降（相對(duì)伸長(zhǎng)率大約降低1/2，而相對(duì)壓縮率降低2/3以上）。6A02型材在人工時(shí)效狀態(tài)下的抗蝕性明顯下降，并出現(xiàn)晶間腐蝕傾向。合金中的銅含量越高，則抗蝕性下降越多。因此，通常把合金中的銅含量控制在0.1%以下。

6A02型材可以點(diǎn)焊、滾焊和氬弧焊。焊接接頭的強(qiáng)度為基體金屬?gòu)?qiáng)度的60-70%。焊接后淬火和時(shí)效可使焊接接頭的強(qiáng)度達(dá)到基體金屬?gòu)?qiáng)度的90%-95%。

E 5A06鋁型材

它屬于AL-Mg-Mn系合金，無(wú)論在室溫下，還是在高溫下，它都具有很高的塑性。在各種介質(zhì)中，包括在海水中都具有很高的抗蝕性。該合金的良好抗蝕性和可焊性使它在造船工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。該型材的焊縫具有高的強(qiáng)度和塑性性能。在室溫下，焊接接頭的強(qiáng)度可達(dá)到基體金屬?gòu)?qiáng)度的90%-95%。

5A06鋁型材和其他馬格納里型鋁合金型材（5A02、5A03、5A05）一樣，都屬于熱處理不可強(qiáng)化的鋁合金，其半成品通常是在退火狀態(tài)下供應(yīng)。通常在較低的溫度下（310-335℃）退火，并在空氣中冷卻。當(dāng)退火溫度較高或者在熱擠壓狀態(tài)下供應(yīng)半成品時(shí)，如果使用溫度高于60℃，則過(guò)飽和固溶體將發(fā)生分解，沿晶粒邊界析出β相（AL?Mg?)質(zhì)點(diǎn)，因而急劇地提高了合金的應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕傾向性。

F  2A70鋁型材

它屬于復(fù)雜的AL-Cu-Mg-Ni-Fe系合金，是一種熱強(qiáng)鋁合金，近來(lái)在高溫工作結(jié)構(gòu)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。合金在熱狀態(tài)下能夠很好地變形，變形的溫度范圍為350-470℃。

2A70鋁型材通過(guò)熱處理可以劇烈強(qiáng)化，主要強(qiáng)化相是S相（AL?CuMg).熱擠壓型材經(jīng)過(guò)淬火和人工時(shí)效后，合金的抗拉強(qiáng)度可達(dá)到420-450MPa，屈服強(qiáng)度可達(dá)到300-380MPa。因此，該合金的力學(xué)性能接近于高強(qiáng)度鋁合金的性能。

2A70鋁擠壓型材在淬火和人工時(shí)效狀態(tài)下沒(méi)有腐蝕開(kāi)裂傾向。但合金的一般抗蝕性不高。因此，該合金型材最好進(jìn)行陽(yáng)極化處理或涂漆處理。該合金可以滿(mǎn)意地進(jìn)行點(diǎn)焊、滾焊和切削加工。

G  2A12鋁型材

它是應(yīng)用最廣泛的一種硬合金，屬于AL-Cu-Mg-Mn系四元合金。

2A12型材可熱處理顯著強(qiáng)化，主要強(qiáng)化相是S相（AL?CuMg)和CuAL?。合金在熱狀態(tài)和冷狀態(tài)（無(wú)論退火狀態(tài)還是淬火狀態(tài)）下均能很好地變形。熱變形可以在很溫度范圍（350-450℃）內(nèi)進(jìn)行。淬火和自然時(shí)效后，半成品的力學(xué)性能在很大程度上取決于預(yù)加工的條件。例如，用鑄坯擠壓的壁板和型材，保留未再結(jié)晶組織（擠壓效應(yīng)），熱處理后的強(qiáng)度性能具有最大值，σb達(dá)到450-490MPa。用預(yù)變形坯料擠壓的型材，經(jīng)熱處理后，其強(qiáng)度性能明顯下降，σb=390-420MPa，大致和軋制厚板的強(qiáng)度性能相同。

如果用銅含量和錳含量為上限（4.5%-4.85%Cu、0.65%-0.85%Mn）的鋁型材擠壓生產(chǎn)半成品，并將擠壓溫度提高到430-460℃，則在塑性指標(biāo)沒(méi)有明顯降低的情況下，其強(qiáng)度性能大約可提高10%。2A12鋁型材的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也和自然時(shí)效的時(shí)間有關(guān)。強(qiáng)度的提高主要是在第一晝夜內(nèi)，當(dāng)繼續(xù)時(shí)效時(shí)，強(qiáng)度性能的增長(zhǎng)就不明顯了。因此，試樣淬火后經(jīng)過(guò)1-2晝夜即可進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。對(duì)淬火和時(shí)效的半成品進(jìn)行冷變形，可使其強(qiáng)度性能（特別是屈服強(qiáng)度）得到顯著提高 。

2A12鋁型材擠壓半成品在淬火和自然時(shí)效狀態(tài)下抗蝕性低，甚至在短時(shí)間加熱到150℃以上時(shí)，抗晶間腐蝕性能急劇下降。將淬火半成品進(jìn)行人工時(shí)效（加熱到190℃，保溫6-8h）時(shí)，可以提高抗蝕性和強(qiáng)度性能（特別是屈服強(qiáng)度），但塑性指標(biāo)卻大大降低，例如，相對(duì)伸長(zhǎng)率可降低1/2-2/3。因此，當(dāng)必須采用人工時(shí)效時(shí)，所有工藝操作（彎曲、矯直）都應(yīng)當(dāng)在自然時(shí)效以后進(jìn)行，只對(duì)最終產(chǎn)品進(jìn)行人工時(shí)效。

2A12型材可以進(jìn)行點(diǎn)焊和滾焊，但氬弧焊和氣焊的效果不好。盡管焊接接頭的強(qiáng)度系數(shù)具有中等數(shù)值（60%-70%），但該合金在焊接時(shí)，在焊縫處經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)晶裂紋。因此 ，一般不采用2A12型材制造密封結(jié)構(gòu)。該合金的半成品（其中包括型材和壁板）通常用鉚接方法連接，很少采用點(diǎn)焊連接。

H  2A06鋁型材

它與2A12型材一樣，是AL-Cu-Mg-Mn系四元合金。該合金在熱處理時(shí)的主要強(qiáng)化相與2A12合金相同，也是S相（AL?CuMg）和CuAL?相。但是，2A12型材中所沒(méi)有的ALTi相，對(duì)2A06型材的強(qiáng)化作用具有一定影響。

2A06型材在熱狀態(tài)和冷狀態(tài)下均能很好地變形，最適宜的熱變形溫度范圍為400-470℃。該合金擠壓型材和壁板在室溫下的力學(xué)性能與2A12大致相等，在自然時(shí)效狀態(tài)下比2A12型材具有更高的抗蝕性。因此，2A06型材壁板在自然時(shí)效狀態(tài)下使用。

2A06型材在自然時(shí)效下的強(qiáng)化速度比2A12合金低，這可使2A06型材壁板比2A12型材壁板放置更長(zhǎng)的時(shí)間再進(jìn)行冷加工（例如矯直、彎曲）。

在可焊接方面，2A06鋁型材優(yōu)于2A12型材。但是，在焊接時(shí)，靠近焊縫區(qū)合金的抗蝕性明顯下降。因此 ，與2A12合金一樣，2A06型材不用于制造密封結(jié)構(gòu)，其半成品主要是用鉚接方法和點(diǎn)焊方法進(jìn)行連接。

I  7A04鋁型材

它屬于AL-Zn-Mg-Cu四元系，是一種強(qiáng)度最高的鋁合金型材，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)壁板和型材。用熱處理方法可使合金劇烈強(qiáng)化，主要強(qiáng)化相是MgZn?和AL?MgZn相。

與2A12和2A06型材不同，7A04型材擠壓半成品只能在淬火和人工時(shí)效狀態(tài)下供應(yīng)，因?yàn)?A04型材在自然時(shí)效狀態(tài)下的抗蝕性能低。

7A04鋁型材的特點(diǎn)是淬火溫度范圍寬，可在460-480℃的范圍內(nèi)進(jìn)行。在上述溫度范圍內(nèi)改變淬火加熱溫度，對(duì)合金的力學(xué)性能沒(méi)有影響。但是與其他合金相比，7A04型材對(duì)從爐內(nèi)向冷卻介質(zhì)的轉(zhuǎn)移時(shí)間具有更高的敏感性。當(dāng)轉(zhuǎn)移時(shí)間由3-5s增加到20s時(shí)，抗拉強(qiáng)度下降10-11MPa，屈服強(qiáng)度降低30-40MPa。在135-145℃溫度下，保溫16h進(jìn)行人工時(shí)效處理，可得到強(qiáng)度性能最高的擠壓產(chǎn)品。淬火與人工時(shí)效之間的放置時(shí)間對(duì)7A04鋁型材擠壓產(chǎn)品的力學(xué)性能沒(méi)有顯明影響。擠壓比的大小對(duì)7A04型材的影響與2A12合金相似，可得到強(qiáng)度性能最高的擠壓產(chǎn)品。淬火與人工時(shí)效之間的放置時(shí)間對(duì)7A04型材擠壓產(chǎn)品的力學(xué)性能沒(méi)有明顯影響。擠壓比的大小對(duì)7A04鋁型材的影響與2A12型材相似。例如，在擠壓階段變斷面型材時(shí)，大頭部分和型材部分的抗拉強(qiáng)度的差別可達(dá)50MPa，在屈服強(qiáng)度之間也有大致相同的差別。

7A04鋁型材可進(jìn)行點(diǎn)焊，但不能進(jìn)行氬弧和氣焊。與2A12型材一樣，在熔焊時(shí)7A04鋁型材在焊縫區(qū)有暗生晶間裂紋的傾向。因此，對(duì)擠壓制品（厚板、型材和壁板）進(jìn)行連接時(shí)，常用鉚接方法，而對(duì)于薄板可以采用點(diǎn)焊方法。

J  軍用及其他特殊用途鋁型材

近二十年來(lái)，人們致力于研發(fā)軍用及其他特殊用途的高強(qiáng)高韌鋁型材和各種用途的高性能民用鋁合金型材。

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