【文章內(nèi)容簡介】 工藝。T73熱處理對防止應(yīng)力腐蝕很有效，但與T6處理相比，材料強(qiáng)度降低了15％。因此，很多研究都圍繞著如何既獲得T6的強(qiáng)度又具有T73的抗應(yīng)力腐蝕性能。通過調(diào)整成分和工藝，出現(xiàn)了7047050、7150和7033等合金；添加Zr代替Cr，開發(fā)了7010和7012合金；在T73之前對合金進(jìn)行熱變形；采用T77處理工藝的合金，如7055T7751，用于B777客機(jī)以承受壓縮載荷為主的上機(jī)翼翼面，使其重量減少了635kg；英國開發(fā)、1999年6月在美國注冊的7034合金，則具有優(yōu)秀的損傷容限。 圖4 7000鋁合金(3) AlLi合金系：鋁鋰合金作為一種低密度、高彈性模量、高比強(qiáng)度和高比剛度的鋁合金，在航空航天領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景。例如，美國1998年用2195鋁鋰合金代替2219合金，制造奮進(jìn)號航天飛機(jī)的液氫液氧外推進(jìn)劑貯箱，減輕重量約3500Kg，獲得巨大效益。按時(shí)間順序和性能特點(diǎn)可將鋁鋰合金劃分為三代。第一代以1957年美國Alcoa公司研究成功的2020合金為代表，但其塑韌性水乎太低。第二代為20世紀(jì)70~80年代發(fā)展起來的鋁鋰合金，美國的2090，英國的8090和8091，法國的2091等，這些合金具有密度低、彈性模量高等優(yōu)點(diǎn)，都已獲得了一定的應(yīng)用，其中1420是目前最為成熟的鋁鋰合金。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，人們針對第二代鋁鋰合金本身存在的各向異性、不可焊、塑韌性及強(qiáng)度水平較低等問題，開發(fā)出了一些具有特殊優(yōu)勢的第三代新型鋁鋰合金。如高強(qiáng)可焊的1460和 Weldalite系列合金，低各向異性的AF/C489和AF/C458臺(tái)金，高韌的2097和2197合金，高抗疲勞裂紋的C155合金，及經(jīng)特殊真空的XT系列合金，超輕的8024AlLi_zr合金（1999年注冊）等。其中對高強(qiáng)可焊合金和低各向異性合金的研究最多，是第三代鋁鋰合金的發(fā)展方向。 圖5 AlLi合金(4) 鑄造鋁合金：開發(fā)能夠替代部分變形鋁合金的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金可以縮短制造周期，降低成本。國外最著名的高強(qiáng)韌鑄造鋁合金有法國的AU5GT，這些合金都具有很好的力學(xué)性能。我國的ZL205A，抗拉強(qiáng)度為510MPa，延伸率可達(dá)13％。最近；北京航空材料研究院研制出一種與ZL205A成分相近、韌性特別好的鑄造鋁合金，其延伸率達(dá)19％～23％，沖擊韌性為ak181~304kJ/m178。近年來，鑄造鋁基復(fù)合材料發(fā)展較為迅速，例如，鑄造AlSi基SiC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，提高了合金的性能，尤其是剛性和耐磨性，并已應(yīng)用到航空、航天、汽車等領(lǐng)域。此外，一些新型的具有特種功能的鑄造鋁合金材料也處于研究應(yīng)用階段。 圖6 鑄造鋁合金 (5) 快速凝固／粉末冶金鋁合金和噴射沉積鋁合金：在快速凝固／粉末冶金（RS／PM）鋁合金方面，國內(nèi)外已出現(xiàn)了幾種典型的合金，如高強(qiáng)耐蝕的AlZnMgCu（7090、7091和X7093）系鋁合金，耐熱的AlFe（800X8019和LG5）、低密度高模量的AlLiCuMgZn鋁合金，高硅耐磨鋁合金等。近幾年來，噴射沉積鋁合金工藝受到英國、法國、瑞士和日本等國家的高度重已用于生產(chǎn)2000系、7000系、ALLi系、ALSi系等合金，碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料。3 材料介紹6061 屬AlMgSi系合金，中等強(qiáng)度，具有良好的塑性和優(yōu)良的耐蝕性。特別是無應(yīng)力腐蝕開裂傾向，其焊接性優(yōu)良，耐蝕性及冷加工性好?？申枠O氧化著色，也可涂漆上琺瑯，適應(yīng)作建筑裝飾材料。其含有少量Cu，因而強(qiáng)度高于6063的，但淬火敏感性也比6063高，擠壓之后不能實(shí)現(xiàn)風(fēng)淬，需要重新固溶處理和淬火時(shí)效，才能獲得較高的強(qiáng)度。 圖7 6061鋁合金 6061鋁合金的元素6061鋁合金的主要合金元素是鎂與硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的錳與鉻，可以中和鐵的壞作用；有時(shí)還添加少量的銅或鋅，以提高合金的強(qiáng)度，而又不使其抗蝕性有明顯降低；導(dǎo)電材料中還有少量的銅，以抵銷鈦及鐵對導(dǎo)電性的不良影響；鋯或鈦能細(xì)化晶粒與控制再結(jié)晶組織；為了改善可切削性能，可加入鉛與鉍。在Mg2Si固溶于鋁中，使合金有人工時(shí)效硬化功能。6061鋁合金中的主要合金元素為鎂與硅，具有中等強(qiáng)度、良好的抗腐蝕性、可焊接性，氧化效果較好。 6061鋁合金的特點(diǎn)鎂鋁6061T651是6系合金的主要合金，是經(jīng)熱處理預(yù)拉伸工藝的高品質(zhì)鋁合金產(chǎn)品；鎂鋁6061具有加工性能極佳、良好的抗腐蝕性、韌性高及加工后不變形、上色膜容易、氧化效果極佳等優(yōu)良特點(diǎn)。 6061鋁合金的主要用途主要用途:廣泛應(yīng)用于要求有一定強(qiáng)度和抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)件，如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、鐵道車輛。 6061鋁合金的典型用途代表用途包括航天固定裝置、電器固定裝置、通訊領(lǐng)域，也廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化機(jī)械零件、精密加工、模具制造、電子及精密儀器、SMT、PC板焊錫載具等等。 6061鋁的化學(xué)成分 表2 6061鋁的化學(xué)成分銅C錳Mn鎂Mg鋅Zn鉻Gr鈦Ti硅Si鐵Fe鋁Al余量 6061鋁的力學(xué)性能 表3 6061鋁的力學(xué)性能極限抗拉強(qiáng)度124 MPa受拉屈服強(qiáng)度 MPa延伸率%彈性強(qiáng)度 GPa彎曲極限強(qiáng)度228 MPa受彎屈服強(qiáng)度103 MPa 6061鋁的熱處理工藝快速退火：加熱溫度350～410℃。隨材料有效厚度的不同，保溫時(shí)間在30～120min之間?？諝饣蛩洹?）高溫退火：加熱溫度350～500℃。成品厚度≥6mm時(shí)，保溫時(shí)間為10～30min、6mm時(shí)，熱透為止?？諝饫?。3）低溫退火：加熱溫度150～250℃。保溫時(shí)間為2～3h。空氣或水冷。 6061鋁的國外對應(yīng)牌號 表4 對應(yīng)牌號國標(biāo)6061（LD30) GB/T 31901996ISOAlMg1SiCu ISO 日標(biāo)A6061 JIS H40001999 JIS H40401999非標(biāo)65032 IS 7332001 IS 7372001ENAW6061/AlMg1SiCu EN 57331994德標(biāo)AlMgSi1Cu/ DIN 法標(biāo)6061（AGSUC) NF A50411 NF A50451英標(biāo)6061（N20/H20) BS 14701988美標(biāo)6061/A96061 AA/UNS4 6061鋁的焊接方法 圖8 純鋁純鋁的熔點(diǎn)為660℃，熔化前后無色澤變化。鋁對氧的親和力很大，易形成氧化膜。鋁及鋁合金熔化焊時(shí)有以下特點(diǎn)：鋁與氧的親和力很強(qiáng)，極易與空氣中的氧結(jié)合生成難熔(熔點(diǎn)2050℃)且致密的氧化膜(Al2O3)。氧化膜妨礙焊縫的熔合與成形，并容易在熔敷金屬中造成夾渣、未熔合等缺陷；鋁的導(dǎo)熱系數(shù)高、比熱容大、使得焊接同等厚度的鋁及鋁合金要比鋼消耗更多的熱量；鋁的線膨脹系數(shù)比較大，焊縫處易形成熱裂紋；焊縫內(nèi)易產(chǎn)生氣孔；含有低沸點(diǎn)合金元素(如Mg、Zn等)的鋁合金在焊接時(shí)，這些元素極易蒸發(fā)、燒損，從而改變焊縫金屬的化學(xué)成分，降低焊接接頭的性能；由于鋁對輻射能的反射很強(qiáng)，鋁及鋁合金在從低溫至高溫，從固態(tài)變成液態(tài)無明顯的色澤變化，不易判斷焊接的加熱狀況，給焊接操作帶來困難；高溫下鋁的強(qiáng)度和塑性很低，以致不能支撐住熔池液體金屬而使焊縫成形不良，甚至造成塌陷或燒穿等缺陷。故而要正確選擇焊接方法。鋁合金的焊接方法較多，不同的焊接方法有不同的應(yīng)用場合。因此，必須根據(jù)母材牌號、焊件厚度、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件及接頭質(zhì)量要求等因素選擇最恰當(dāng)?shù)暮附臃椒?。目前可用的焊接方法主要有：鎢極氬弧焊、熔化極氬弧焊