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 鋁合金簡介

 特性與用途

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   塑性鋁合金之特性及用途  
 
熱處理強化鋁合金
1. 鋁-銅合金:2000系
  此合金之耐蝕性較差,易遭粒界腐蝕一般片材宜用1000系或6000系作表面被覆以做電位保護。其他結構用材可用低溫強化陽極處理以做保護,因其具高強度所以廣泛被工業界以及軍事裝備所採用,尤其2011、2014、2024用途最多,2011是快削合金,主要是加入Pb 及Bi,如需耐大氣腐蝕宜採T8質別,用途:應力螺絲、彈頭引信等。
  此系中的2024等合金,於室溫時效時生成G.P.Zone的材料,如於200℃,加熱約1分鐘則恢復為焠火後的狀態,此時便可做較複雜的成形加工,其後放置於室溫中則再度發生時效硬化現象。

用途:飛機構造、飛彈外壳、高應力之無縫管、棒。
2017及2117主要用於鉚釘。
2036:片材、汽車用。
2048:板、片材、航空及軍事裝備用。
2124:鍛件、飛機及柴油引擎之活塞及汽缸頭、噴射引擎之增壓器等。
2319:是焊接2219之焊條材料。
2618:鍛件,用於螺旋槳飛機引擎用之耐中溫零件。

2. 鋁-鎂-矽合金:6000系
  此合金藉著鎂及矽在固溶處理後之析出處理產生Mg2 Si以達到強化之作用。鎂及矽含量可採用正好依形成Mg2 gi所需之比率者,亦可採用過量的Si者,後者之強度較高,但耐應力腐蝕性稍差。
  此系合金有些含錳或鉻以增強度及控制晶粒大小。銅有利於強度之提高。但如大於0.5%則會減低耐蝕性。
  鍛造用的6151合金含有鉻用以控制應變成形及熱處理後之晶粒大小,而6351則是含錳。
  6053含2%的Mg2 Si及0.25%Cr,6061含1.5%Mg2 Si0.25%Cu及0.25%Cr,均系屬最常用之中強度鋁合金之一。
  此系合金中強度最高的是6066及6070,採用過量的矽含量(即此形成Mg2 Si比率所需者更多)並加入銅、錳及鉻以增強度,強度均超過6061,以做構造用材。
  對於型材則以易擠最重要,因此而有較低強度而易擠的6063,此合金可在擠出時立予淬火,可省略昂貴的正式固溶處理。此外,其表面處理性亦佳。此合金之正常成份是含1%的Mg2 Si,但有時為提高擠速及更佳之表面特性,成份可稍予改變。
  嚴予控制6063中之雜質而得6463,以改進陽極處理性,而用於裝潢用減少鎂含量可改善表面光澤性。
  將6061加入0.5%Pb及0.5%Bi而成6262,是快削合金,6262-T9之切削性比2011-T3差,但耐應力腐蝕破裂,性則遠優於2011-T3,這對於高受力使用之接頭配件很重要。
  此系合金常用於建築、運輸設備、欄杆及焊接構體。
3. 鋁-鋅-鎂及鋁-鋅-鎂-銅合金:7000系
    此系合金屬於中強度及高強度,在室溫最具強度的是Al-Zn-Mg-Cu合金,此系合金之耐應力腐蝕性較差。較早期的是易鍛的7076,後再加入鉻以改善耐應力腐蝕性而成7075,再予改良成7178以得更高之強度,強度最高的是7178。
  此系合金之發展時朝向:
  (1)可採用較低之固溶淬火速率。而仍可得到高強度。
  (2)低殘留應力。
  (3)良好之耐應力腐蝕性等,這對於航空用件之製造很重要。

  為提高耐應力腐蝕破裂性,此系合金於高應力之使用場合當採用T73質別。
  較常用且具中強度的7005、7039亦很受注意,這些合金中所含之鋅及鎂較少,並含有錳、鉻、鈦、鋯、銅通常被減至最低,此種成份之配置是為了可採用較低之固溶處理溫度便能使全部該固溶之元素完全固溶,且可採用較低的淬冷速率,此種具較低淬敏感性之合金利於大型鍛件及厚皮之製造,而對於較薄之成品因可採用較慢之淬冷速率,所以可減少變形及殘留應力。此類中強度合金,以7005之強度最低,它不需通常之急速淬火(例如淬風便可),即可得到其應有之性能,並易擠且具優異之焊接性,焊後不需熱處理即可得高強度,此外它在冷凍溫度下,仍可保有適足之強度及韌性。
  7000系合金主要用於飛機架構,車輛及其他高受力件。

※  在商用之可熱處理合金中,有些是由兩系合金系統組成者,有些是加入某些元素以改變時效性或用途特性。例如在2000系中,2×18是鋁-銅-鎂合金,而2218是再加入Ni以改善其在中溫時之性能,2618是加入Ni及Fe,亦具中溫性能,2218用於鍛造,而2618另可用其他形式。

  2020是鋁-銅-錳合金,它加入之Cd及Li改變鋁-銅合金之效特性,它阻止自然時效而加速人工時效。

4. 其他不可熱處理合金:
8001:是A1-Ni-Fe合金,用於原子能方面,在水中於高溫高壓下耐腐蝕,其強度類似3003。
8280:是A1-Sn-Ni-Cu合金,用於軸承,藉Sn以減少磨擦藉Ni及Cu以增強度,其強度稍高於3003。
8081:A1-20Sn-1Cu合金。軸潤性極佳,耐磨可用於汽之潤滑系統配件。
7072、7472:均是A1-Zn合金,用於被覆以下材料:2219、3003、3004、6061、7075、7079、7178,以電化保護母材免受外界侵蝕。

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