鋁的材質(zhì)詳情.doc

兼具強(qiáng)度與輕量、效能與價(jià)錢(qián)，而且又能耐油、耐高溫與抗腐蝕等，沒(méi)有其它任何的材質(zhì)會(huì)比鋁合金更適用。但是同樣都是鋁合金的材質(zhì)，卻會(huì)因?yàn)楹辖饍?nèi)所加入的金屬成份與制作過(guò)程的不同，而產(chǎn)生完全迥異的特性。在本單元里。我們將要來(lái)探討各種不同的鋁合金的組成成份，以及其特有的合金金屬的特性。 合金的成分所謂的 “ 合金 ” ，是指兩種或兩種以上的金屬，加熱熔化后，合成一種新型態(tài)的金屬，而所謂的 “ 鋁合金 ” ，則是指使用鋁合其他金屬加熱熔化而成，并且鋁在合金中還要占有最高的比例。一般鋁合金成分的標(biāo)示方式是采用 4 個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字來(lái)表示，它清楚載明了鋁合金內(nèi)所含的各種金屬元素。其中第一位數(shù)字則是說(shuō)明了鋁合金中，除了鋁元素以外，加入的最主要的金屬元素。其表示方式為如：（各種不同鋁合金代號(hào)與其代表的加入合金中的金屬元素） 數(shù) 字 主要的合金元素 1XXX 鋁（ Aluminum ）最少估占 99 以上 2XXX 銅（ Copper ） 3XXX 錳（ Manganese ） 4XXX 矽（ Silicon ） 5XXX 鎂（ Magnesium ） 6XXX 鎂和矽 7XXX 鋅（ Zinc ） 8XXX 其他金屬元素 在從 2XXX 到 8XXX 的數(shù)字群中，第二個(gè)數(shù)字表示了合金加工的方式，而最后二個(gè)數(shù)字，則是提供給在同一系列的族群中作為區(qū)別使用。 每種不同的鋁合金，都是其適用的場(chǎng)合與限制，而在遙控模型的使用上，我們最?？吹降模彩菓?yīng)用最廣的，當(dāng)屬 6061 和 7075 這兩種規(guī)格，以下我們?cè)籴槍?duì)此兩種作進(jìn)一步說(shuō)明。 6061 ： 在 6061 規(guī)格鋁合金中，鋁合金元素占了 97.9 ，鎂元素占了 1 ，矽元素占了 0.6 另外還有加入了 0.28 的銅與 0.2 鉻（ Chromium ）。 7075 ： 在 7075 鋁合金中，主要的鋁和鋅金屬元素分別占了 90 和 5.6 ，其他則是鎂元素占了 2.5%, 銅占了 1.6 ，鉻占了 0.23 最后還有余數(shù)則是矽，錳，鈦 等金屬元素。 鋁合金強(qiáng)度測(cè)量的依據(jù)一般我們?cè)跍y(cè)量金屬的強(qiáng)度時(shí)會(huì)有各種不同的方法，不過(guò)我們?cè)俅翁岢鋈N最常被使用的方式，來(lái)作為衡量鋁合金強(qiáng)度的依據(jù)。它分別是屈服力（ Yield ），剪切力（ Shear ）和張力（ Tensile ）而測(cè)量的單位則分別有英制的（ KSI: 每一平方英寸所能承受的千磅數(shù)（ thousands of pounds persquare inch ）與公制的（ KN/m ：每一平方米所能承受的千牛頓力）而為了統(tǒng)一起見(jiàn)本文以（ KSI ）為衡量的單位依據(jù)。 所謂的 “ 屈服力 ” 是表示要破壞聚合物網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最小的力。每個(gè)物體表面都是其所能承受的力量的限制，一暫超過(guò)此作用力時(shí)，物體就會(huì)開(kāi)始變形，而失去其原本的形狀。而如果用我們一般較為熟悉的方式來(lái)解釋?zhuān)晃矬w在單位面積上所能承受而且不使其產(chǎn)生變形的最小作用力，就是屈服力。而剪切力則是用來(lái)衡量物體所能承受來(lái)自于側(cè)面的撞擊力大小的依據(jù)，在遙控車(chē)上應(yīng)用最廣的就是擺臂插銷(xiāo)的部分，使用剪切力越高的材質(zhì)所制成的擺臂插銷(xiāo)，其所能承受的側(cè)面撞擊力就會(huì)越大，也較不易彎曲，變形。最后一項(xiàng)就是大家比較熟悉的張力，它是表示要物體拉到分開(kāi)所需施于的最小力量，而張力有時(shí)也被稱(chēng)為物體的極限強(qiáng)度 (Ultimate strength) 或最終強(qiáng)度。在此我們順便附上 6061 與 7075 的鋁合金強(qiáng)度測(cè)量的數(shù)據(jù)供你參考：鋁合金 屈服力 剪切力 張力 代號(hào) （ Yield ） （ Shear ） （ Tensile ） 6065 7KSI 10KSI 13KSI 7075 15KSI 22KSI 33KSI 上表： 6061 與 7075 的各種強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)。 從上表中我們可以很清楚的看出， 7075 比起 6061 鋁合金而言，在各方面的測(cè)量數(shù)據(jù)都要明顯高出許多，而這主要是因?yàn)?7075 鋁合金中，鋁合金的含量比 6061 中含有的鋁還少了近 8 所的緣故（ 6061 中含有 97.9 的鋁，而 7075 中則含有 90 的鋁）。因?yàn)椋冧X是一項(xiàng)非常軟的金屬元素。 金屬的韌度（ Temper ）采用合金的方式，可以改變金屬本身的特性，使其變成另外一種物理特性完全不同的材質(zhì)。而除了合金外，另外一種可以用來(lái)提高金屬整體強(qiáng)度的方式，就是所謂的 “ 熱處理 ” 。一般我們常聽(tīng)到的 “ 淬火 ” 就是 “ 熱處理 ” 的一種，它是讓金屬在經(jīng)由高溫加熱后，再進(jìn)行急速冷卻的方式來(lái)增加其強(qiáng)度。而一般用來(lái)說(shuō)明金屬在經(jīng)由 “ 熱處理 ” 后的特性，就是所謂的 “ 韌度（ Temper ） ” 。 一般描述金屬 “ 韌度 ” 的方式，是采用不同的英文字母縮寫(xiě)來(lái)表示。在此我們列出幾種常見(jiàn)的英文字母所代表的意義供你參考： F ：表示金屬在經(jīng)過(guò)加工處理后（包括：冷加工、熱加工或鑄造成形）就不再施以特別處理。 O ： 表示金屬再經(jīng)過(guò) “ 退火（ Annealed ） ” 的處理過(guò)程，至最低要求的強(qiáng)度水準(zhǔn)。而一般經(jīng)由 “ 退火 ” 的目的，是希望能使加工硬化的機(jī)件再度軟化，并回復(fù)到要求的韌性，以增加材質(zhì)的延展性與安定性，方便做更進(jìn)一步的加工。 W ： 指使用 “ 固溶熱處理（ Solution Treatment ） ” 并經(jīng)由 “ 自然時(shí)效（ Natural Aging ） ” 的方式，來(lái)達(dá)到金屬硬化的目的。而此熱處理的方式，一般是使用在 7XXX 系列的鋁合金，以提高其硬度。 H: 表示經(jīng)過(guò)加工變形的成品，這是一種不需要再經(jīng)過(guò)額外熱處理的過(guò)程，而能夠提高材質(zhì)本身強(qiáng)度的一種方式。 T ：比上述的 “F” 、 “O” 或 “H” 等，更能強(qiáng)化材質(zhì)韌性的一種熱處理方式。而一般再 “T” 的字母后，都會(huì)再跟一個(gè)或一個(gè)以上的數(shù)字。如我們常聽(tīng)到的 “T 6” 就是其中一種。 上述中的 “ 固溶熱處理 ” 與 “ 自然時(shí)效 ” 都是硬化熱處理的一種，而一般實(shí)用的析出硬化熱處理程序，通常都會(huì)包括：固溶熱處理、淬火與時(shí)效處理（ Aging Treatment ）三種步驟。所謂的 “ 固溶熱處理 ” 是指將合金內(nèi)的材料完全升溫到金屬熔解，以便讓所有溶質(zhì)全部溶入在一起的過(guò)程 ; 而 “ 淬火 ” 則是指將 “ 固溶熱處理后 ” 的材料，迅速冷卻以便獲得更大的硬度的過(guò)程。而 “ 時(shí)效處理 ” 則將 “ 淬火 ” 處理后的物體，放置在恒溫的狀態(tài)下，使其內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)生變化，并產(chǎn)生細(xì)致的析出物，而造成性質(zhì)上的變化。此恒溫若是在室溫的狀態(tài)下，則稱(chēng)為 “ 自然時(shí)效 ” ；而若在高溫爐中進(jìn)行，則稱(chēng)之為 “ 人工時(shí)效 ” 。 在所有的遙控模型的應(yīng)用上，我們常可看到采用 “T 6” 熱處理的鋁合金。如果是使用 “T6061 T 6” 熱處理的鋁合金，甚至可以讓原本 6061 的材質(zhì)，擁有比 7075 鋁合金更高的 “ 屈服力 ” 與 “ 張力 ” （參考下表），不過(guò)在 “ 剪貼力方面，則比 7075 還低。因此，在采用 “T 6” 熱處理后，將可大幅度提升鋁合金的 “ 屈服力 ” 與 “ 張力 ” ，但相對(duì)在 “ 剪切力 ” 的增加幅度則較小，而這種熱處理的的技術(shù)，同樣都適用在 6061 與 7075 的材質(zhì)上。 鋁合金代號(hào) 屈服力（ Yield ） 剪切力（ Shear ） 張力（ Tensile ） 6061 7KSI 10KSI 13KSI 7075 15KSI 22KSI 33KSI 6061T6 31KSI 17KSI 35KSI 7075-T6 73KSI 48KSI 83KSI 表三：在采用 “T 6” 級(jí)熱處理后，所得到的各種衡量強(qiáng)度的數(shù)據(jù)。 更進(jìn)一步了解 7075T6 在上述中，我們說(shuō)明了將 6061 鋁合金材質(zhì)，在使用 “T 6” 級(jí)熱處理后所得到的各種強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)，而對(duì)于采用 “T 6” 級(jí)熱處理的 7075 而言，又會(huì)有怎樣驚人的表現(xiàn)呢？ 如上列的表三所示，對(duì)于 7075T6 而言，在 “ 屈服力 ” 上提升到將近原本未經(jīng)熱處理前的五倍（ 15KSI73KSI ），而 “ 張力 ” 也提升了約二倍半（ 33KSI83KSI ），二更令人驚訝的則是在 “ 剪切力 ” 方面。對(duì)于 6061 T6 而言，僅提升了 7KSI （ 10KSI17KSI ），為原本的 70 ；而在 7075 T6 上，則是從 22KSI 提升到 48KSI ，整整提升了二倍多。 結(jié)論 鋁合金是一項(xiàng)應(yīng)用非常廣的材質(zhì)，對(duì)于許多玩家而言，可能常常聽(tīng)到一些鋁合金在處理過(guò)程中，非常令人沖動(dòng)或是難以理解的字眼，而在本文中更是提出了許多在材料力學(xué)上才會(huì)出現(xiàn)的專(zhuān)有名詞。而我們?cè)谧珜?xiě)本篇文章的目的，并不是希望玩家都對(duì)這些專(zhuān)有名詞能夠通盤(pán)了解，而是希望你下次如有機(jī)會(huì)在聽(tīng)到一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，或是在查詢(xún)產(chǎn)品所使用材質(zhì)的特性或是加工處理的方式時(shí)，能有一些概略性的認(rèn)識(shí)。 鋁鋁合金的型號(hào)區(qū)分極各種牌號(hào)鋁合金的作用鋁合金的型號(hào)區(qū)分例如： 1020就是鋁的牌號(hào),具體意思是第一位數(shù)表示分類(lèi)代號(hào):1工業(yè)純鋁,2鋁銅鎂系；3鋁錳系；4鋁硅系；5鋁錳系；6名硅鎂系；7鋁鋅鎂銅系；8鋁與其他元素 :第二位數(shù)表示受控雜質(zhì)個(gè)數(shù)；第三、四位數(shù)表示純鋁鋁含量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的最低含量各種牌號(hào)鋁合金的作用：2011 螺釘及要求有良好切削性能的機(jī)械加工產(chǎn)品 2014 應(yīng)用于要求高強(qiáng)度與硬度（包括高溫）的場(chǎng)合。飛機(jī)重型、鍛件、厚板和擠壓材料，車(chē)輪與結(jié)構(gòu)元件，多級(jí)火箭第一級(jí)燃料槽與航天器零件，卡車(chē)構(gòu)架與懸掛系統(tǒng)零件 2017 是第一個(gè)獲得工業(yè)應(yīng)用的2XXX系合金，目前的應(yīng)用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機(jī)械零件、結(jié)構(gòu)與運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件，螺旋槳與配件 2024 飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車(chē)輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件 2036 汽車(chē)車(chē)身鈑金件 2048 航空航天器結(jié)構(gòu)件與兵器結(jié)構(gòu)零件 2124 航空航天器結(jié)構(gòu)件 2218 飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪和壓縮機(jī)環(huán) 2219 航天火箭焊接氧化劑槽，超音速飛機(jī)蒙皮與結(jié)構(gòu)零件，工作溫度為-270300攝氏度。焊接性好，斷裂韌性高，T8狀態(tài)有很高的抗應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂能力 2319 焊拉2219合金的焊條和填充焊料 2618 模鍛件與自由鍛件?；钊秃娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)零件 2A01 工作溫度小于等于100攝氏度的結(jié)構(gòu)鉚釘 2A02 工作溫度200300攝氏度的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向壓氣機(jī)葉片 2A06 工作溫度150250攝氏度的飛機(jī)結(jié)構(gòu)及工作溫度125250攝氏度的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘 2A10 強(qiáng)度比2A01合金的高，用于制造工作溫度小于等于100攝氏度的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘 2A11 飛機(jī)的中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運(yùn)輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強(qiáng)度的螺栓與鉚釘 2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)?，建筑與交通運(yùn)輸工具結(jié)構(gòu)件 2A14 形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件 2A16 工作溫度250300攝氏度的航天航空器零件，在室溫及高溫下工作的焊接容器與氣密座艙 2A17 工作溫度225250攝氏底的航空器零件 2A50 形狀復(fù)雜的中等強(qiáng)度零件 2A60 航空器發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等 2A70 飛機(jī)蒙皮，航空器發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、輪盤(pán)等 2A80 航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件 2A90 航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蝕性可焊性好的零件部件，或既要求有這些性能又需要有比1XXX系合金強(qiáng)度高的工作，如廚具、食物和化工產(chǎn)品處理與貯存裝置，運(yùn)輸液體產(chǎn)品的槽、罐，以薄板加工的各種壓力容器與管道 3004 全鋁易拉罐罐身，要求有比3003合金更高強(qiáng)度的零部件，化工產(chǎn)品生產(chǎn)與貯存裝置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各種燈具零部件 3105 房間隔斷、檔板、活動(dòng)房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶蓋、瓶塞等 3A21 飛機(jī)油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線(xiàn)材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等 5005 與3003合金相似，具有中等強(qiáng)度與良好的抗蝕性。用作導(dǎo)體、炊具、儀表板、殼與建筑裝飾件。陽(yáng)極氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并與6063合金的色調(diào)協(xié)調(diào)一致 5050 薄板可作為致冷機(jī)與冰箱的內(nèi)襯板，汽車(chē)氣管、油管與農(nóng)業(yè)灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、異形材和線(xiàn)材等 5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蝕性、可燭性、疲勞強(qiáng)度與中等的靜態(tài)強(qiáng)度，用于制造飛機(jī)油箱、油管，以及交通車(chē)輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等 5056 鎂合金與電纜護(hù)套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線(xiàn)材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲(chóng)器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場(chǎng)合 5083 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，諸如艦艇、汽車(chē)和飛機(jī)板焊接件；需嚴(yán)格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設(shè)備、交通運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈元件、裝甲等 5086 用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強(qiáng)度的場(chǎng)合，例如艦艇、汽車(chē)、飛機(jī)、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井裝置、運(yùn)輸設(shè)備、導(dǎo)彈零部件與甲板等 5154 焊接結(jié)構(gòu)、貯槽、壓力容器、船舶結(jié)構(gòu)與海上設(shè)施、運(yùn)輸槽罐 5182 薄板用于加工易拉罐蓋，汽車(chē)車(chē)身板、操縱盤(pán)、加強(qiáng)件、托架等零部件 5252 用于制造有較高強(qiáng)度的裝飾件，如汽車(chē)等的裝飾性零部件。在陽(yáng)極氧化后具有光亮透明的氧化膜 5254 過(guò)氧化氫及其他化工產(chǎn)品容器 5356 焊接鎂含量大于3%的鋁-鎂合金焊條及焊絲 5454 焊接結(jié)構(gòu)，壓力容器，海洋設(shè)施管道 5456 裝甲板、高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)、貯槽、壓力容器、船舶材料 5457 經(jīng)拋光與陽(yáng)極氧化處理的汽車(chē)及其他裝備的裝飾件 5652 過(guò)氧化氫及其他化工產(chǎn)品貯存容器 5657 經(jīng)拋光與陽(yáng)極氧化處理的汽車(chē)及其他裝備的裝飾件，但在任何情況下必須確保材料具有細(xì)的晶粒組織 5A02 飛機(jī)油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件 5A03 中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來(lái)代替5A02合金 5A05 焊接結(jié)構(gòu)件，飛機(jī)蒙皮骨架 5A06 焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機(jī)蒙皮骨部件 5A12 焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板 6005 擠壓型材與管材，用于要求強(qiáng)高大于6063合金的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線(xiàn)等 6009 汽車(chē)車(chē)身板 6010 薄板：汽車(chē)車(chē)身 6061 要求有一定強(qiáng)度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性，如制造卡車(chē)、塔式建筑、船舶、電車(chē)、家具、機(jī)械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材，灌溉管材以及供車(chē)輛、臺(tái)架、家具、欄柵等用的擠壓材料 6066 鍛件及焊接結(jié)構(gòu)擠壓材料 6070 重載焊接結(jié)構(gòu)與汽車(chē)工業(yè)用的擠壓材料與管材 6101 公共汽車(chē)用高強(qiáng)度棒材、電導(dǎo)體與散熱器材等 6151 用于模鍛曲軸零件、機(jī)器零件與生產(chǎn)軋制環(huán)，供既要求有良好的可鍛性能、高的強(qiáng)度，又要有良好抗蝕性之用 6201 高強(qiáng)度導(dǎo)電棒材與線(xiàn)材 6205 厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件 6262 要求抗蝕性?xún)?yōu)于2011和2017合金的有螺紋的高應(yīng)力零件 6351 車(chē)