CMF实验室 | 铝及铝合金

发布于 25天前 by inter_stella

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铝材比重较轻,在成型时的回弹较小,强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,产品成形较复杂时,较不锈钢更易控制,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,且目前铝材的表面处理工艺阳极氧化、拉丝、喷砂等已经很成熟,铝材在手机上的使用也非常的多。


01


密度:铝是一种很轻的金属,密度为 2.72 克 / 厘米3,约为纯铜的 1/3 。


导电导热性:铝的导热及导电性能好,当铝的截面和长度与铜相同时,铝的导电能力约为铜的 61 %,如果铝与铜的重量相同而截面不同(长度相等),则铝的导电能力为铜的 200 %。


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化学特性:抗大气腐朽性能好,因为其表面易形成致密的氧化铝膜,能阻止内部金属的进一步氧化,铝与浓硝酸、有机酸及食品基本不起反应。

铝呈面心立方结构,工业用纯铝塑性极高 ( ψ =80%), 很容易承受各种成型工艺,但其强度过低, σ b 约为 69Mpa, 故纯铝只能通过冷变形强化或合金化来提高其强度后,才可以作为结构材料;

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铝是非磁性,无火花材料,且反射性能好,既能反射可见光,也能反射紫外线;

铝中的杂质为硅和铁,当杂质含量越高时,其导电性,抗腐蚀性及塑性越低;


02

铝合金

如果在铝中加入适量的某些合金元素,再经过冷加工或者热处理,可以大幅度的改善某些特性,铝中最常用的合金元素为铜、镁、硅、锰、锌 , 这些元素有时单独加入,有时配合加入,除了上述元素外,有时还加入微量的钛、硼、铬等。

根据铝合金的成分及生产工艺特点,可以分为铸造铝合金及形变铝合金两类。

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形变铝合金:这类铝合金通常通过热态或冷态的压力加工,即经过轧制,挤压等工序,制成板材、管材、棒材以及各种型材使用,这类合金要求具有相当高的塑性,故合金含量较少。

铸造铝合金则是将液态金属直接浇注在砂型中,制成各种形状复杂的零件,对这类合金要求具有良好的铸造性,即良好的流动性,合金含量少时,适宜做形变铝合金,合金含量多时,做铸造铝合金。

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铝合金的弹性模量小,仅相当于钢材的 1/3 ,即在相同的截面下,加以相同的载荷,铝合金的弹性变形是钢的 3 倍,承受力不强,但抗震性能好。

铝合金的硬度范围 ( 包括退火和时效硬化状态 ) 为 20~120HB 。最硬的铝合金比钢材还软。

铝合金的抗拉强度极限为90Mpa( 纯铝 ) 到 600Mpa( 超硬铝 ) ,与钢材相比差距较大。

铝合金的熔点较低(一般在600 ℃左右,钢在 1450 ℃左右)。

铝合金在常温及高温下均具有优良的塑性,可以采用挤压法制成截面形状极为复杂、而且壁薄、尺寸精度高的结构零件。

铝合金除有适宜的机械性能之外,还具有优良的耐腐蚀,导热导电及拋旋光性能。


03

铝及铝合金国际牌号命名体系

一系


在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列,纯度可以达到99.00%以上。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量,比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50,根据国际牌号命名原则,含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。


一系的铝成形性、表面处理性良好,在铝合金中其耐蚀性最佳。其强度较低,纯度愈高其强度愈低。

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手机上常用的到的有1050、1070、1080、1085、1100,做简单挤压成型(不做折弯),其中1050和1100可以做化学打沙、光面、雾面,法线效果,有较明显的材料纹路,着色效果好;1080和1085镜面铝常用来做亮字、雾面效果,无明显材料纹路。

一系的铝材都相对较软,主要用来做装饰件或内饰件。


▌ 二系


特点是硬度较高,但耐蚀性不佳,其中以铜原属含量最高,2000系列铝合金代表2024、2A16、 2A02。2000系列铝板的含铜量在3-5%左右。


2000系列铝棒属于航空铝材,作为构造用材使用,目前在常规工业中不常应用。

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▌ 三系


3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。3000系列铝合金代表3003、3105 、3A21为主。含量在1.0-1.5之间,是一款防锈功能较好的系列。


常用作液体产品的槽、罐,建筑加工件,建筑工具,各种灯具零部件,以及薄板加工的各种压力容器与管道。成形性、溶接性、耐蚀性均良好。

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▌ 四系


通常硅含量在4.5-6.0%之间,含硅量较高强度就相对较高,4000系列铝棒代表为4A01、4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。汤流良好,凝固收缩少,属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料; 熔点低,耐蚀性好,具有耐热、耐磨的特性。

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▌ 五系


5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3-5%之间。5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低,抗拉强度高,延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列,在常规工业中应用也较为广泛。

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在手机上最常用的是5052,为中程度强度之最具代表性合金,耐蚀性、溶接性及成形性良好,特别是疲劳强度高,耐海水性佳,常用来做强度要求高的产品,但其着色效果较不理想,适合做喷砂工艺,不适合做化学打沙、雾面等,主要使用铸造成型的成型方式,不适合挤压成型。


▌ 六系


6000系列铝合金代表6061 主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好,容易涂层,加工性好。

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在手机上用的较多的是6061和6063,其中6061的强度高于6063,使用铸造成型,能够铸造出较为繁杂的结构,可以做带卡扣的部件,如电池盖等。


▌ 七系


主要含有锌元素,7000系列铝合金代表7075 。也属于航空系列,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。目前基本依靠进口,我国的生产工艺还有待提高。

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▌ 八系


8000系列铝合金较为常用的为8011 属于其他系列,大部分应用为铝箔,生产铝棒方面不太常用。


04

铝合金中国牌号的代号的含义

L -- 铝

LF -- 防锈铝合金(Ai - Mg 、 Ai - Mn)

LY -- 硬铝合金(Ai - Cu - Mg)

LC -- 超硬铝合金(Ai - Cu - Mg - Zn )

LD -- 锻铝合金(Ai - Mg - Si & Cu - Mg - Si)

LT -- 特殊铝合金

05

实际应用

目前在散热器行业使用的铝合金主要有下面几种:

1.Al6063/ Al6061

优良的可塑性使之可以挤压的工艺制造型材散热器。几乎可以制造任何形状的散热器,工艺成熟,价格便宜,可加工性能高。

2.铸铝

主要应用于大型不规则外形散热器及设备机柜一体化的散热器。

3.LF/LY系列

主要应用在特殊使用环境的电子设备散热器。使用环境对硬度和防腐蚀性有一定的要求。

目前较多使用的是LY12。

4.纯铝

较多使用于对导热性能要求较高的环境。总体来说较少使用。

本篇文章部分图片素材来源自网络



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