介紹
變形鋁合金的一類,主要是鋁鋅鎂銅系合金,代號LC。強度 極限可達500~700MPa,是目前室溫強度最高的一 類鋁合金。除了主要合金元素之外,還往往加入少 量鉻、錳、鈦等。鋅和鎂是主要強化元素,銅起補 充強化作用並提高抗應力腐蝕性,錳和鉻可提高人 工時效強化效果。主要強化相是MgZn和 AlMgZn,其次是AlCuMg。均在淬火、人工 時效狀態下使用。由於抗蝕性差,一般在表面包有 含1 %鋅的包鋁層。主要用作受力較大的結構件。 如飛機大梁、桁條、加強框蒙、起落架等。主要牌 號有LC4 (含有1.4~2.0%銅,1.8~2.8%鎂, 0.2~0.6%錳,5~7%鋅,0.10~0.25%鉻) 、 LC6 (含有2.2~2.8%銅,2.5~3.2%鎂,0.2~ 0.5%錳,7.6~8.6%鋅,0.1~0.25%鉻) 和LC9 (含有1.2~2.0%銅,2~3%鎂,5.1~6.1%鋅, 0.16~0.30%鉻) 等。
主要添加元素
鋅、鎂和銅是合金的主要添加元素,它們的總含量有的合金可高達13.5%(LC6和B96合金),鋅鎂比(Zn/Mg)在2.7左右。合金的主要相組成物是η(MgZn)、T(AlMgZn)和S(AlCuMg)相(見鋁合金的相);少量添加的錳、鉻、鈦等過渡族元素在合金中生成的化合物,能改善塑性和抗蝕性,並能抑制再結晶過程。鐵和矽是有害雜質,不僅能降低強度和耐蝕性,而且能顯著地降低斷裂韌性。
特點
這類合金的特點是固溶強化溫度範圍比較寬(460~475℃),熱處理強化效果明顯,強度很高(達600MPa)。合金在熱狀態和退火狀態下,塑性加工性能良好。各國幾種典型超硬鋁合金的牌號和成分列於表1,相應的力學性能列於表2。
表1 各國典型超硬鋁合金牌號和化學成分
牌 號 | 國 別 | 主 要 成 分/% | 雜質/% | 鋅鎂比 | ||||||
Zn | Mg | Cu | Cr | Mn | Ti | Fe | Si | Zn/Mg | ||
7A04(LC4) | 中國 | 5.0~7.0 | 1.8~2.8 | 1.4~2.0 | 0.1~0.25 | 0.2~0.6 | 0.50 | 0.50 | 2.61 | |
LC6 | 中國 | 7.6~8.6 | 2.5~3.2 | 2.2~2.8 | 0.1~0.25 | 0.2~0.5 | 0.50 | 0.30 | 2.82 | |
7075 | 美國 | 5.1~6.1 | 2.1~2.9 | 1.2~2.0 | 0.18~0.28 | 0.30 | 0.20 | 0.50 | 0.40 | 2.24 |
7178 | 美國 | 6.3~7.3 | 2.4~3.1 | 1.6~2.4 | 0.18~0.35 | 0.30 | 0.20 | 0.50 | 0.40 | 2.47 |
B95 | 前蘇聯 | 5.0~7.0 | 1.8~2.8 | 1.4~2.0 | 0.1~0.25 | 0.2~0.6 | 0.50 | 0.50 | 2.61 | |
B96 | 前蘇聯 | 8.0~9.0 | 2.3~3.0 | 2.0~2.6 | ≤0.05 | 0.10 | 0.40 | 0.30 | 3.21 |
表2 各國典型超硬鋁合金的力學性能
合 金 | 狀 態 | 力 學 性 能 | 制 品 類 型 | ||
σb/MPa | σ0.2/MPa | δ/% | |||
7A04(LC4) | T6(CS) | 600 | 550 | 8 | 型材 |
LC6 | T6(CS) | 680 | 640 | 7 | 型材 |
7075 | T6 | 570 | 500 | 11 | 型材 |
7178 | T6 | 610 | 530 | 9 | 型材、棒材 |
B95 | T1 | 600 | 560 | 7 | 擠壓帶板 |
B96Ц1 | T1 | 740 | 710 | 7 | 棒材 |
註:T6(CS)——中國的淬火、人工時效狀態(峰值);T6——美國的淬火、人工時效狀態(峰值);T1——前蘇聯的淬火、人工時效狀態(峰值)。
缺點
這類合金的缺點是抗應力腐蝕性能和斷裂韌性較低,耐熱性不好,通常工作在120℃以下。為了改善耐蝕性,可對板材製品包覆LB1合金,不包鋁的型材和鍛件可進行陽極氧化處理。為了提高抗應力腐蝕和斷裂韌性,可以進行分級時效處理,但要損失部分強度。
套用
超硬鋁合金廣泛用於飛機製造業,適用於製作飛機的大梁、框架桁條、接頭、蒙皮、起落架和高強度的受壓件。