鋁及鋁合金的檢驗分析

§1、鋁及鋁合金的基本知識一、鋁的工業(yè)史1.鋁在自然界中分布廣泛，地殼中的鋁含量占到7.73%，位居第三，僅次于氧和硅，在金屬中位居第一。2.鋁的化學(xué)性質(zhì)活性非常強，因此在自然界中鋁均以化學(xué)態(tài)存在。3.1886年，美國的霍爾和法國的埃魯不約而同的發(fā)明了冰晶石熔鹽電解法，從此，鋁的工業(yè)化生產(chǎn)進入了突飛猛進的階段。4.鋁從1886年冰晶石熔鹽電解法問世后，在短短的一百多上年間，鋁及鋁合金得到了極其廣泛的應(yīng)用。工農(nóng)業(yè)、航空、航天、國防工業(yè)乃至人們的的日常生活中，無不廣泛的應(yīng)用鋁。鋁及鋁合金的分類方法，可以按實際使用的不同需要，有多種分類方法。按材料的基本加工方法分1.純鋁2.形變鋁合金3.鑄造鋁合金二、鋁及鋁合金的分類1、純鋁的物理和化學(xué)性質(zhì)(1)純鋁是銀白色的，20℃時的密度2.699g/cm3

，熔融狀態(tài)密度為2.371g/cm3

(2)鋁是較為活潑的金屬，屬于兩性元素，能跟酸堿等起反應(yīng)。所以鋁制品應(yīng)該避免在堿、鹽酸、鹵化物及碳酸鹽等介質(zhì)中使用。（在化驗過程中）(3)鋁及鋁合在常溫下的空氣中即可鈍化，產(chǎn)生一層致密而堅固的氧化膜。所以鋁及鋁合金的耐腐蝕性很好。三、純鋁鋁的總體特性名稱、符號、序號鋁、Al、13共價半徑118pm周期、元素分區(qū)13族(IIIA),

3,

p范德華半徑無數(shù)據(jù)密度、硬度2700kg/m3、2.75價電子排布[氖]3s23p1顏色銀白色電子在每能級的排布2，8，3原子量26.9815386(8)

氧化價（氧化物）3（兩性的）原子半徑125（118）pm晶體結(jié)構(gòu)面心立方晶格2、鋁的優(yōu)良性能2.1密度小純鋁20℃時的密度約為2.699g/cm3

約為鋼鐵的35%。2.2可強化純鋁的強度雖然不高，但通過冷加工可以使其提高一倍以上，并通過添加Mg、Zn、Cu、Si、Li、Sc等元素合金化，再經(jīng)過熱處理進一步強化，其強度可與合金鋼媲美。2.3易加工鋁可用任何一種鑄造方法鑄造，可軋成薄板和箔、拉成管材和細(xì)絲、擠壓成各種型材。2.4耐腐蝕鋁及鋁合金表面易生產(chǎn)一層致密、牢固的氧化膜。這層膜只有鹵素離子或堿離子激烈作用下才會遭到破壞。2.5無低溫脆性鋁在攝氏零度以下，隨溫度的下降，抗拉強度反而上升。2.6導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好鋁的導(dǎo)電性能僅次于銀、銅、金。在截面積和長度相同的情況下，導(dǎo)電能力為銅的61%，同質(zhì)量時則為銅的200%。2.7反射性好鋁及鋁合金的拋光表面對白光的反射率達80%以上。

2.8無磁性沖擊不產(chǎn)生火花主要作為電氣設(shè)備的屏蔽材料，如儀表材料。2.9有吸音性用于室內(nèi)裝飾2.10耐核輻射對照射生成感應(yīng)放射能衰減很快。

此外，鋁材的高溫性能、成型性能、切削加工性、鉚接性以及表面處理性能等也比較好。因此，鋁材在航天、航海、航空、汽車、交通運輸、橋梁、建筑、電子電氣、能源動力、冶金化工、農(nóng)業(yè)排灌、機械制造、包裝防腐、電器家具、日用文體等各個領(lǐng)域都獲得了十分廣泛的應(yīng)用，下表列出了鋁的基本特性及主要應(yīng)用領(lǐng)域。3、鋁的應(yīng)用范圍基本特性主要特點主要應(yīng)用領(lǐng)域舉例質(zhì)量輕鋁的密度為2.7g/dm3,約為銅或鐵的1/3。是輕量化的良好材料用于制造飛機、航天器、軌道車輛、汽車、船舶、橋梁、高層建筑、重型機械部件和質(zhì)量輕的容器等強度好鋁的力學(xué)性能不如鋼鐵，但它的比強度高，可以添加銅、鎂、錳、鉻等合金元素，制成鋁合金，再經(jīng)熱處理，而得到很高的強度。鋁合金的強度比普通鋼好，也可以和特殊鋼媲美用于制造橋梁（特別是吊橋、可動橋）、飛機、壓力容器、集裝箱、建筑結(jié)構(gòu)材料、小五金等加工容易鋁的延展性優(yōu)良，易于擠出形狀復(fù)雜的中空型材和適于拉伸加工及其他各種冷熱塑性成形受力結(jié)構(gòu)部件框架，一般用品及各種容器、光學(xué)儀器及其他形狀復(fù)雜的精密零件美觀、適于各種表面處理鋁及其合金的表面有氧化膜，呈銀白色，相當(dāng)美觀。如果經(jīng)過氧化處理，其表面的氧化膜更牢固，而且還可以用著色和噴涂等方法，制造出各種顏色和光澤的表面建筑用壁板、器具裝飾、裝飾品、標(biāo)牌、門窗、幕墻、汽車和飛機蒙皮、儀表外殼及室內(nèi)外裝修材料等導(dǎo)熱、導(dǎo)電性好導(dǎo)熱、導(dǎo)電率僅次于銅，約為鋼鐵的3～4倍電線、母線接頭、鍋、電飯鍋、熱交換器、汽車散熱器、電子元件等對光、熱、電波的反射性好對光的反射率，拋光鋁為70%，高純度鋁經(jīng)過電解拋光后為94%，比銀（92%）還高。鋁對熱輻射和電波也有很好的反射性能照明器具、反射鏡、屋頂瓦板、拋物面天線、冷藏庫、冷凍庫、投光器、冷暖器的隔熱材料沒有磁性鋁是非磁性體船上用的羅盤、天線、操舵室的器具等耐低溫鋁在溫度低時，它的強度反而增加而無脆性，因此它是理想的低溫裝置材料冷藏庫、冷凍庫、南極雪上車輛、氧及氫的生產(chǎn)裝置4、純鋁的牌號舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)LG1、LG2、LG3、LG4、LG5L2、L3、L4、L6、L4-1、L5-1牌號的數(shù)字越大，其純度越低1A85、1A90、1A93、1A97、1A99、1060、1050A、1035、1A30、1100

LG1、LG2、LG3、LG4、LG5、L2、L3、L4、L4-1、L5-1中國

(GB)國際

(ISO)美國

(AA)日本

(JIS)原蘇聯(lián)

(ΓOCT)德國

(DIN)英國

(BS)法國

(NF)1A99(LG5)-11991N99AB000Al99.98RS1-1A90(LG2)-10901N90AB1Al99.9--1A80(LG1)Al99.81080A1080AB2Al99.81A-1070(L1)Al99.71070A1070A00Al99.7-1070A1060(L2)-1060A1060A0---1050A(L3)Al99.51050-A1Al99.51B1050A1100(L5-1)Al99.01100A1100A2Al99.03L5411001200(L5)-1200A1200-Al991C1200各國編號標(biāo)準(zhǔn)鋁合金的分類與應(yīng)用形變鋁合金：相圖中D點以左的部分。該類鋁合金加熱至固溶線FD以上時能形成單相α固溶體，塑性好，適用于壓力加工成形。不能熱處理強化的形變鋁合金：相圖中F點以左的部分，組織為單相固溶體，且其溶解度不隨溫度而變化，無法進行熱處理強化；可熱處理強化的形變鋁合金：相圖中F和D之間的形變鋁合金，固溶體的溶解度隨著溫度而顯著變化，可進行熱處理強化。鑄造鋁合金：相圖中D點以右的部分，有共晶鋁合金、亞共晶鋁合金和過共晶鋁合金之分。按鋁合金所處相圖的位置分類：形變鋁合金、鑄造鋁合金純鋁中加入適量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即為鋁合金四、鋁合金分類及應(yīng)用領(lǐng)域鑄造鋁合金牌號形變鋁合金牌號代號：ZL×××

鋁合金類別順序號

1代表Al-Si類

2代表Al-Cu類

3代表Al-Mg類

4代表Al-Zn類第一位數(shù)是表示主要合金元素

1XXX系——未合金化的純鋁（≥99％Al）；

2XXX系——以Cu為主要合金元素的時效強化鋁合金；

3XXX系——以Mn為主要合金元素可冷加工硬化的鋁合金；

4XXX系——以Si為主要合金元素的鋁合金；

5XXX系——以Mg為主要合金元素的可加工硬化鋁合金；

6XXX系——以Mg和Si為主要合金元素可熱處理強化的鋁合金；

7XXX系——以Zn（和Mg）為主要合金元素的時效強化型鋁合金。鋁合金的牌號、分類與應(yīng)用舊標(biāo)準(zhǔn)新標(biāo)準(zhǔn)按鋁合金加入合金元素種類分類：按加入合金元素后鋁合金的性能特點分類：包覆鋁7A01、1A50

LB1、LB2防銹鋁5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1硬鋁2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17

LY1、LY2、LY4、LY8、LY9、LY10、LY11、LY12、LY6、LY16、LY17鍛鋁6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063

LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30、LD31超硬鋁7A03、7A04、7A09、7A10、7003

LC3、LC4、LC9、LC10、LC12特殊鋁4A01、4A13、4A17、5A41、5A66

LT1、LT13、LT17、LT41、LT66新舊牌號對照1XXX系列代表1050106010701XXX系列鋁板又被稱為純鋁板，在所有系列中1XXX系列屬于含鋁量最多的一個系列。純度可以達到99.00%以上。由于不含有其他技術(shù)元素，所以生產(chǎn)過程比較單一，價格相對比較便宜，是目前常規(guī)工業(yè)中最常用的一個系列。目前市場上流通的大部分為1050以及1060系列。1XXX系列鋁板根據(jù)最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字來確定這個系列的最低含鋁量，比如1050系列最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字為50，根據(jù)國際牌號命名原則，含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。我國的鋁合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(gB/T3880-2006)中也明確規(guī)定1050含鋁量達到99.5%.同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量必須達到99.6%以上。1、純鋁（1XXX）純鋁的應(yīng)用領(lǐng)域1050食品、化學(xué)和釀造工業(yè)用擠壓盤管，各種軟管，煙花粉1060要求抗蝕性與成形性均高的場合，但對強度要求不高，化工設(shè)備是其典型用途1100用于加工需要有良好的成形性和高的抗蝕性但不要求有高強度的零件部件，例如化工產(chǎn)品、食品工業(yè)裝置與貯存容器、薄板加工件、深拉或旋壓凹形器皿、焊接零部件、熱交換器、印刷板、銘牌、反光器具1145包裝及絕熱鋁箔，熱交換器1199電解電容器箔，光學(xué)反光沉積膜1350電線、導(dǎo)電絞線、匯流排、變壓器帶材2、鋁銅合金2XXX系列鋁板代表2A16（LY16）2A06（LY6）2XXX系列鋁板的特點是硬度較高，其中以銅原屬含量最高，大概在3-5%左右。2XXX系列鋁板屬于航空鋁材，目前在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。我國目前生產(chǎn)2XXX系列鋁板的廠家較少。質(zhì)量還無法與國外相比。目前進口的鋁板主要是由韓國和德國生產(chǎn)企業(yè)提供。隨著我國航空航天事業(yè)的發(fā)展，2XXX系列的鋁板生產(chǎn)技術(shù)將進一步提高。鋁銅合金的應(yīng)用領(lǐng)域2011螺釘及要求有良好切削性能的機械加工產(chǎn)品2014應(yīng)用于要求高強度與硬度（包括高溫）的場合。飛機重型、鍛件、厚板和擠壓材料，車輪與結(jié)構(gòu)元件，多級火箭第一級燃料槽與航天器零件，卡車構(gòu)架與懸掛系統(tǒng)零件2017是第一個獲得工業(yè)應(yīng)用的2XXX系合金，目前的應(yīng)用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機械零件、結(jié)構(gòu)與運輸工具結(jié)構(gòu)件，螺旋槳與配件2024飛機結(jié)構(gòu)、鉚釘、導(dǎo)彈構(gòu)件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件2036汽車車身鈑金件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飛機發(fā)動機和柴油發(fā)動機活塞，飛機發(fā)動機汽缸頭，噴氣發(fā)動機葉輪和壓縮機環(huán)2219航天火箭焊接氧化劑槽，超音速飛機蒙皮與結(jié)構(gòu)零件，工作溫度為-270~300℃。焊接性好，斷裂韌性高，T8狀態(tài)有很高的抗應(yīng)力腐蝕開裂能力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)動機零件2A01工作溫度小于等于100℃的結(jié)構(gòu)鉚釘2A02工作溫度200~300℃的渦輪噴氣發(fā)動機的軸向壓氣機葉片2A06工作溫度150~250℃的飛機結(jié)構(gòu)及工作溫度125~250℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘2A10強度比2A01合金的高，用于制造工作溫度小于等于100℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘2A11飛機的中等強度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強度的螺栓與鉚釘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250~300℃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225~250℃的航空器零件2A50形狀復(fù)雜的中等強度零件2A60航空器發(fā)動機壓氣機輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等2A70飛機蒙皮，航空器發(fā)動機活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、輪盤等2A80航空發(fā)動機壓氣機葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件2A90航空發(fā)動機活塞3、鋁錳合金3XXX系列鋁板代表30033A21為主。又可以稱為防銹鋁板我國3XXX系列鋁板生產(chǎn)工藝較為優(yōu)秀。3XXX系列鋁板是由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5之間。是一款防銹功能較好的系列。常規(guī)應(yīng)用在空調(diào)，冰箱，車底等潮濕環(huán)境中，價格高于1XXX系列，是一款較為常用的合金系列。鋁錳合金的應(yīng)用領(lǐng)域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系合金強度高的工作，如廚具、食物和化工產(chǎn)品處理與貯存裝置，運輸液體產(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、活動房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶蓋、瓶塞等

3A21飛機油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等

4、鋁硅合金4XXX系列鋁板代表為4A014XXX系列的鋁板屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機械零件,鍛造用材,焊接材料;低熔點,耐蝕性好產(chǎn)品描述:具有耐熱、耐磨的特性鋁硅合金的應(yīng)用領(lǐng)域4032鍛造用材,焊接材料因為添加了Si可以抑制熱膨脹率，及改善其耐摩耗性，此外添加微量的Cu、M可以使耐熱性提高，適用于鍛造活塞的材料。4043溶融度較低，多使用于溶接焊條、和硬焊焊條。另外，此合金因Si粒子的分散，經(jīng)過陽極氧化后會呈現(xiàn)灰色的皮膜，多使用于大樓建筑的外裝板。5、鋁鎂合金5XXX系列代表5052.5005.5083.5A05系列。5XXX系列鋁板屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飛機油箱。在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。加工工藝為連鑄連軋，屬于熱軋鋁板系列故能做氧化深加工。在我國5XXX系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。鋁鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域5005與3003合金相似，具有中等強度與良好的抗蝕性。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薄板可作為致冷機與冰箱的內(nèi)襯板，汽車氣管、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、疲勞強度與中等的靜態(tài)強度，用于制造飛機油箱、油管，以及交通車輛、船舶的鈑金件，儀表、街燈支架與鉚釘、五金制品等

5056鎂合金與電纜護套鉚釘、拉鏈、釘子等；包鋁的線材廣泛用于加工農(nóng)業(yè)捕蟲器罩，以及需要有高抗蝕性的其他場合

5083用于需要有高的抗蝕性、良好的可焊性和中等強度的場合，諸如艦艇、汽車和飛機板焊接件；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度的場合，例如艦艇、汽車、飛機、低溫設(shè)備、電視塔、鉆井裝置、運輸設(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、運輸槽罐

5182薄板用于加工易拉罐蓋，汽車車身板、操縱盤、加強件、托架等零部件

5252用于制造有較高強度的裝飾件，如汽車等的裝飾性零部件。在陽極氧化后具有光亮透明的氧化膜

5254過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、高強度焊接結(jié)構(gòu)、貯槽、壓力容器、船舶材料

5457經(jīng)拋光與陽極氧化處理的汽車及其他裝備的裝飾件

5652過氧化氫及其他化工產(chǎn)品貯存容器

5657經(jīng)拋光與陽極氧化處理的汽車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飛機油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件

5A03中等強度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來代替5A02合金

5A05焊接結(jié)構(gòu)件，飛機蒙皮骨架

5A06焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件

5A12焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板6、鋁鎂硅合金6XXX系列代表6061主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4XXX系列和5XXX系列的優(yōu)點6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品，適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用?？墒褂眯院?，接口特點優(yōu)良，容易涂層，加工性好?？梢杂糜诘蛪何淦骱惋w機接頭上。

6061的一般特點：優(yōu)良的接口特征、容易涂層、強度高、可使用性好，抗腐蝕性強。

6061鋁的典型用途：飛機零件、照相機零件、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和接頭、裝飾用或各種五金、鉸鏈頭、磁頭、剎車活塞、水利活塞、電器配件、閥門和閥門零件。

鋁鎂硅合金的應(yīng)用領(lǐng)域6005擠壓型材與管材，用于要求強高大于6063合金的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線等6009汽車車身板6010薄板：汽車車身6061\6082要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)性，如制造卡車、塔式建筑、船舶、電車、家具、機械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材6063建筑型材，灌溉管材以及供車輛、臺架、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)與汽車工業(yè)用的擠壓材料與管材6070重載焊接結(jié)構(gòu)與汽車工業(yè)用的擠壓材料與管材6101公共汽車用高強度棒材、電導(dǎo)體與散熱器材等6151用于模鍛曲軸零件、機器零件與生產(chǎn)軋制環(huán)，既要求有良好的可鍛性能、高的強度，又要有良好抗蝕性6201高強度導(dǎo)電棒材與線材6205厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件6262要求抗蝕性優(yōu)于2011和2017合金的有螺紋的高應(yīng)力零件6351車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件，水、石油等的輸送管道6463建筑與各種器具型材，以及經(jīng)陽極氧化處理后有明亮表面的汽車裝飾件6A02飛機發(fā)動機零件，形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件7、鋁鋅合金7XXX系列代表7075主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性.7075鋁板是經(jīng)消除應(yīng)力的,加工后不會變形、翹曲.所有超大超厚的7075鋁板全部經(jīng)超聲波探測,可以保證無砂眼、雜質(zhì).7075鋁板的熱導(dǎo)性高,可以縮短成型時間,提高工作效率。主要特點是硬度大7075是高硬度、高強度的鋁合金,常用于制造飛機結(jié)構(gòu)及期貨。它要求強度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造。目前基本依靠進口，我國的生產(chǎn)工藝還有待提高。（我公司曾經(jīng)有一家外企提出國產(chǎn)的7075鋁板退火不均勻，出現(xiàn)鋁板表面和內(nèi)部硬度不一致的問題）鋁鋅合金的應(yīng)用領(lǐng)域7005擠壓材料，用于制造既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的焊接結(jié)構(gòu)，如交通運輸車輛的桁架、桿件、容器；大型熱交換器，以及焊接后不能進行固熔處理的部件；還可用于制造體育器材如網(wǎng)球拍與壘球棒7039冷凍容器、低溫器械與貯存箱，消防壓力器材，軍用器材、裝甲板、導(dǎo)彈裝置7049用于鍛造靜態(tài)強度與7079-T6合金的相同而又要求有高的抗應(yīng)力腐蝕開裂勇力的零件，如飛機與導(dǎo)彈零件——起落架液壓缸和擠壓件。零件的疲勞性能大致與7075-T6合金的相等，而韌性稍高7050飛機結(jié)構(gòu)件用中厚板、擠壓件、自由鍛件與模鍛件。制造這類零件對合金的要求是：抗剝落腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂能力、斷裂韌性與抗疲勞性能都高7072空調(diào)器鋁箔與特薄帶材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材與管材的包覆層7075用于制造飛機結(jié)構(gòu)及其要求強度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造7175用于鍛造航空器用的高強度結(jié)構(gòu)性。T736材料有良好的綜合性能，即強度、抗剝落腐蝕與抗應(yīng)力腐蝕開裂性能、斷裂韌性、疲勞強度都高7178供制造航空航天器的要求抗壓屈服強度高的零部件7475機身用的包鋁的與未包鋁的板材，機翼骨架、桁條等。其他既要有高的強度又要有高的斷裂韌性的零部件7A04飛機蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等

8、其他8XXX系列較為常用的為8011屬于其他系列。主要功用的鋁板，也應(yīng)用在散熱器方面，大部分應(yīng)用為鋁箔。不太常用。9、其他9XXX系列屬于備用系列，科技現(xiàn)在那么發(fā)達，為了應(yīng)對為了含有其他合金元素的鋁板出現(xiàn)，國際鋁板帶聯(lián)合會特表明9XXX系列為備用系列，等待著又一個新的品種出現(xiàn)來填補9XXX系列的空白。五、形變鋁合金形變鋁合金是指經(jīng)過軋制、擠壓等工序制成板材、棒材、管材和各種型材使用的鋁合金。根據(jù)性能和用途分(1)防銹鋁(2)硬鋁(3)超硬鋁(4)煅鋁1.防銹鋁合金：5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1主加元素為Mn或Mg，形成Al-Mg《5×××》或Al-Mn《3×××》Mg：是固溶強化和降低密度，對耐蝕性能的影響較??；

Mn：提高合金的抗蝕能力和固溶強化。該類合金為單相固溶體，具有較強的抗腐蝕能力以及較好的冷變形能力和焊接性能，不能時效強化，但可形變強化。5A05:5%Mg、0.3～0.6%Mn:270MPa、18%（退火態(tài)）3A21:1.0～1.6%Mn:170MPa、23%（退火態(tài)）5A02飛機油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件

5A03中等強度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可代替5A02

5A05焊接結(jié)構(gòu)件，飛機蒙皮骨架

5A06焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件

5A12焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板3A21飛機油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1主加元素為Mn或Mg，形成Al-Mg《5×××》或Al-Mn《3×××》Mg：是固溶強化和降低密度，對耐蝕性能的影響較?。?/p>

Mn：提高合金的抗蝕能力和固溶強化。該類合金為單相固溶體，具有較強的抗腐蝕能力以及較好的冷變形能力和焊接性能，不能時效強化，但可形變強化。5A05:5%Mg、0.3～0.6%Mn:270MPa、18%（退火態(tài)）3A21:1.0～1.6%Mn:170MPa、23%（退火態(tài)）5A02飛機油箱與導(dǎo)管，焊絲，鉚釘，船舶結(jié)構(gòu)件

5A03中等強度焊接結(jié)構(gòu)，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可代替5A02

5A05焊接結(jié)構(gòu)件，飛機蒙皮骨架

5A06焊接結(jié)構(gòu)，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件

5A12焊接結(jié)構(gòu)件，防彈甲板3A21飛機油箱、油路導(dǎo)管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等5A02、5A03、5A05、5B05、5A06、5A12、5B06、5A13、5A33、5A43、3A21、5083

LF2、LF3、LF5、LF10、LF6、LF12、LF14、LF13、LF33、LF43、LF21、LF5-1主加元素為Mn或Mg，形成Al-Mg《5×××》或Al-Mn《3×××》Mg：是固溶強化和降低密度，對耐蝕性能的影響較??；

Mn：提高合金的抗蝕能力和固溶強化。該類合金為單相固溶體，具有較強的抗腐蝕能力以及較好的冷變形能力和焊接性能，不能時效強化，但可形變強化。5A05:5%Mg、0.3～0.6%Mn:270MPa、18%（退火態(tài)）3A21:1.0～1.6%Mn:170MPa、23%（退火態(tài)）Al-Cu合金中再加合金元素Mg或Mn形成的Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mn系鋁合金。

Al-Cu-Mg系硬鋁稱為普通硬鋁

Al-Cu-Mn系硬鋁稱為耐熱硬鋁硬鋁可通過熱處理（固溶＋時效）強化，也可形變強化。硬鋁存在兩點不足，一是抗蝕性差，由于合金中含有大量的銅，而含銅固溶體和化合物的電極電位均高于晶界，因此易產(chǎn)生晶界腐蝕，使用過程中需采取包鋁陰極保護、噴漆等防腐措施。二是硬鋁的固溶處理溫度范圍窄。如2A12（LY12

）為495～503℃。低于該溫度時固溶體的過飽和度不足，影響時效效果；高于該溫度時，又易產(chǎn)生晶界熔化。2A12：3.8~4.9%Cu、1.2~1.8%Mg、0.4~0.8%Mn：480MPa、10%（固溶+時效）2.硬鋁合金2A01、2A02、2A04、2B11、2B12、2A10、2A11、2A12、2A06、2A16、2A17

LY1、LY2、LY4、LY8、LY9、LY10、LY11、LY12、LY6、LY16、LY172A01≤100℃的結(jié)構(gòu)鉚釘

2A02200~300℃的渦輪噴氣發(fā)動機的軸向壓氣機葉片

2A06150~250℃的飛機結(jié)構(gòu)及125~250℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘

2A10強度比2A01高，用于制造≤100℃的航空器結(jié)構(gòu)鉚釘

2A11飛機的中等強度的結(jié)構(gòu)件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建筑結(jié)構(gòu)件。航空器的中等強度的螺栓與鉚釘

2A12航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、鉚釘?shù)龋ㄖc交通運輸工具結(jié)構(gòu)件

2A14形狀復(fù)雜的自由鍛件與模鍛件

2A16250~300℃的航天航空器零件，室溫及高溫工作的焊接容器與氣密座艙

2A17225~250℃的航空器零件

2A50形狀復(fù)雜的中等強度零件

2A60航空器發(fā)動機壓氣機輪、導(dǎo)風(fēng)輪、風(fēng)扇、葉輪等

2A70飛機蒙皮，航空器發(fā)動機活塞、導(dǎo)風(fēng)輪、輪盤等

2A80航空發(fā)動機壓氣機葉片、葉輪、活塞、漲圈及其他工作溫度高的零件

2A90航空發(fā)動機活塞硬鋁合金的應(yīng)用3.超硬鋁合金7A03、7A04、7A09、7A10、7003

LC3、LC4、LC9、LC10、LC12為Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量的鉻和錳。形變鋁合金中力學(xué)性能最高，抗拉強度達600～700MPa。超硬鋁的熱處理強化效果（固溶＋時效）最顯著，熱塑性好，易加工成形，但缺口敏感性大，疲勞極限低，抗蝕性差，高溫下軟化快。7A04：5.0~7.0%Zn

、1.4~2.0%Cu、1.8~2.8%Mg、0.2~0.6%Mn600MPa、9%7A09用于制造飛機中要求強度高、抗腐蝕性能強的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件

7A04飛機蒙皮、螺釘、以及受力構(gòu)件如大梁桁條、隔框、翼肋、起落架等4.鍛造鋁合金6A02、6B02、6070、2A50、2B50、2A70、2A80、2A90、2A14、4A11、6061、6063

LD2、LD2-1、LD2-2、LD5、LD6、LD7、LD8、LD9、LD10、LD11、LD30、LD31鍛鋁有Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni等合金系。該類合金的合金元素種類多而含量少，具有良好的熱塑性和鍛造性，并可熱處理強化。Al-Mg-Si系合金：宜于制造形狀復(fù)雜的型材和鍛件，如飛機和發(fā)動機中工藝性和耐蝕性要求較高的零件；Al-Cu-Mg-Si系合金：用于制造形狀復(fù)雜、承受中等載荷的各類大型鍛件和模鍛件，但該合金有應(yīng)力腐蝕和晶界腐蝕的傾向，不宜作薄壁零件；Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金：因含有較多的Fe、Ni，因而具有較高的耐蝕性能，適宜于制造發(fā)動機的活塞、汽輪機葉片等耐高溫和耐腐蝕的零件。6005擠壓型材與管材，用于要求強度較高的結(jié)構(gòu)件，如梯子、電視天線

6009汽車車身板

6010薄板，汽車車身

6061用于一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結(jié)構(gòu)件，如卡車、塔式建筑、船舶、電車、家具、機械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材

6063建筑型材，灌溉管材以及供車輛、臺架、家具、欄柵等用的擠壓材料

6066鍛件及焊接結(jié)構(gòu)件的擠壓材料

6070重載焊接結(jié)構(gòu)與汽車工業(yè)用的擠壓材料與管材

6101公共汽車用高強度棒材、電導(dǎo)體與散熱器材等

6201高強度導(dǎo)電棒材與線材

6205厚板、踏板與耐高沖擊的擠壓件

6262要求抗蝕性優(yōu)于2011和2017合金的有螺紋的高應(yīng)力零件

6351車輛的擠壓結(jié)構(gòu)件，水、石油等的輸送管道

6463建筑與各種器具型材，以及經(jīng)陽極氧化處理后有明亮表面的汽車裝飾件

6A02飛機發(fā)動機零件，形狀復(fù)雜的鍛件與模鍛件鍛造鋁合金的應(yīng)用應(yīng)具有高的流動性，較小的收縮性，熱裂、縮孔和疏松傾向小等良好的鑄造性能。共晶合金或合金中有一定量共晶組織就具有良好的鑄造性能。鑄造鋁合金Al-Si系ZL1××Al-Cu系ZL2××Al-Mg系ZL3××Al-Zn系ZL4××鑄造鋁合金是指具有高的鑄造性，用澆注的方法制成各種形狀的零件的鋁合金。六、鑄造鋁合金鑄造鋁合金鋁鋅系合金鋁鎂系合金鋁銅系合金鋁硅系合金鑄造、機械性能良好高溫強度高（耐熱），易腐蝕強度、塑性高，耐腐蝕，鑄造時易氧化強度高，易腐蝕，價格低

鑄造鋁合金包括：Al-Si系：代號為ZL1+兩位數(shù)字順序號Al-Cu系：代號為ZL2+兩位數(shù)字順序號Al-Mg系：代號為ZL3+兩位數(shù)字順序號Al-Zn系：代號為ZL4+兩位數(shù)字順序號1.Al-Si系鑄造鋁合金

又稱硅鋁明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的鋁硅二元合金，稱為簡單硅鋁明.577℃12.7%在普通鑄造條件下，ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和

固溶體組成，強度和塑性都較差。生產(chǎn)上用鈉鹽變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理，得到細(xì)小均勻的共晶體加一次

固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織

加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復(fù)雜(或特殊)硅鋁明。

Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。活塞(裙部為鋁硅合金)用于制造飛機、儀表、電動機殼體、汽缸體、風(fēng)機葉片、發(fā)動機活塞等。鋁-硅鑄造合金

Al-Si鑄造合金具有極好的流動性，小的鑄造收縮率、小的線膨脹系數(shù)和優(yōu)良的焊接性、抗蝕性以及足夠的機械性能。但合金的致密度較小，適宜制造致密度要求不太高的、形狀復(fù)雜的鑄件。鋁-硅合金（ZL102）的變質(zhì)處理ZL102是硅含量11～13％的合金。共晶組織中硅晶體呈粗針狀或片狀，粗大的硅相很脆，塑性較低，若不經(jīng)變質(zhì)處理，不能在工業(yè)上得到實際應(yīng)用，故要用鈉鹽或鍶對其進行變質(zhì)處理。這種變質(zhì)機理一般認(rèn)為是吸附作用。通常鋁硅共晶結(jié)晶時，硅晶體形成時易產(chǎn)生孿晶，使其沿孿晶方向＜211＞長成粗片狀，加入變質(zhì)劑后，鈉或鍶原子在結(jié)晶硅的表面強烈偏聚，降低硅的生長速度并促使其發(fā)生分枝或細(xì)化。

變質(zhì)處理后，粗大的針狀共晶硅細(xì)化成細(xì)小條狀或點狀，并在組織中出現(xiàn)初晶α固溶體。2.Al-Cu系鑄造鋁合金這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差，強度低于Al-Si系合金。汽缸頭

常用代號有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強零件，如內(nèi)燃機汽缸頭、汽車活塞等。鋁-銅鑄造合金

Al-Cu鑄造合金強化相是θ(CuAl2)，有較高的強度和熱穩(wěn)定性，其最大特點是耐熱性高。隨銅含量增加，耐蝕性降低，鑄造性能變差。為了改善鑄造性能，提高流動性，減少熱裂傾向，常加入一定量的Si。適用于制作低于200℃使用、受中等負(fù)荷的零件。

3.Al-Mg系鑄造鋁合金這類合金的耐蝕性好，強度高，密度??；但鑄造性能差,耐熱性低。

常用代號為ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等.

主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機密封件等(ZL102、301)鋁-鎂鑄造合金

Al-Mg鑄造合金是比重最小(2.55)、耐蝕性最好、強度和韌性較高(抗拉強度可達350MPa)的鑄造鋁合金。由于結(jié)晶溫度范圍寬，故流動性差，形成疏松趨向大、其鑄造性能不如Al-Si合金好。用于造船、食品及化學(xué)工業(yè)。

4.Al-Zn系鑄造鋁合金這類合金的鑄造性能好，強度較高，可自然時效強化；但密度大，耐蝕性較差。大型空壓機活塞(ZL401)

常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.

主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機、儀器零件。鋁-鋅鑄造合金

鋅在鋁中的溶解度很大，極限溶解度為82％。鋁中加入10％以上的鋅能顯著提高合金的強度，故鋁鋅鑄造合金具有較高的強度，是最便宜的一種鑄造鋁合金。其主要缺點是抗蝕性差。

合金代號主

要化學(xué)成分,%機

械性能SiCuMg鑄造方法熱處理

bMPa

%HB鋁硅ZL1016.0~8.00.2~0.4SBT6230170ZL10210~13SBJT2T2143153425050ZL1104.0~6.05.0~8.00.2~0.5JT1170－90鋁銅ZL2034.0~5.0JT4210660鋁鎂ZL3019.5~11.5ST4280920鋁鋅ZL4026.0~8.0Zn5~70.4~0.7JT1240470鑄造方法：SB——砂型變質(zhì)；J——金屬砂；S——砂型熱處理：T1——不淬火，人工時效；T2——退火；

T4——淬火+自然時效；T6——淬火+人工時效5.鑄造鋁合金的機械性能類

別中國美國英國日本法國德國前蘇聯(lián)GBASTMBSJISNFDINГОСТ鑄造鋁合金ZAlSi7Mn356.2LM25AC4C

G-AlSi7Mg

ZAlSi12413.2LM6AC3AA-S12-Y4G-Al12AL2ZAlSi5Cu1Mg355.2

AL5ZAlSi2Cu2Mg1413.0

AC8A

G-Al12(Cu)

ZAlCu5Mn

AL19ZAlCu5MnCdVA201.0

ZAlMg10520.2LM10

AG11G-AlMg10AL8ZAlMg5Si

G-AlMg5SiAL136.各國鑄造鋁合金的編號標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)狀態(tài)的名稱和代號7.鋁和鋁合金的狀態(tài)雜質(zhì)名稱鐵硅鈉溶解度0.52%（655℃）0.5%（750℃）1.65%（577℃）0.0025%（670℃）0.002%（20℃）0.05%（20℃）幾乎不溶（20℃）金屬間化合物FeAl3游離硅AlNaSi作用原理硬而脆的針狀化合物形成自由硅，硅相硬而脆吸附在枝晶表面或晶界，熱加工時，晶界上鈉形成液態(tài)吸附層，產(chǎn)生脆性開裂，即鈉脆鐵和硅的比例比例不當(dāng)會使鑄件產(chǎn)生裂紋，當(dāng)鐵硅比大于1時，可縮小結(jié)晶溫度的范圍，減少裂紋的貨幣性影響指標(biāo)抗拉強度略微上升，塑性下降熱加工性能，產(chǎn)品開裂導(dǎo)致廢品防范措施減少與鐵制工具的接觸，在工具上涂抹覆蓋物，去除鐵制工具上面鐵銹，加入錳削弱鐵的有害影響。避免熔體與含二氧化硅的爐襯接觸含鎂合金不用鈉鹽作熔劑，用氯化法生成氯化鈉六、雜質(zhì)及合金元素對鋁及鋁合金性能的影響1.雜質(zhì)對鋁及鋁合金性能的影響（見表一）2.合金元素對鋁及鋁合金性能的影響(1)Mn中和了鐵的有害影響，是提高合金耐熱強度的主要元素，能提高合金的淬火時效強度和持久強度。添加量一般不超過1%。(2)Cu與鋁形成固溶體，部分形成強化相CuAl2，能改善合金的焊接性能。(3)Mg和Si形成Mg2Si化合物，能彌散分布在鋁基體中，顯著提高合金的強度?！?、鋁及鋁合金的檢驗分析一、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗包括化學(xué)成分、尺寸公差、表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。。序號分析及檢驗內(nèi)容方法技術(shù)要求1化學(xué)成分化學(xué)分析法符合GB/T3190-1996直讀光譜分析法符合GB/T3190-19962表面質(zhì)量肉眼表面不允許有拉裂氣泡及腐蝕斑點;允許存在深度不大于1.5的拉痕,成層縮孔,允許有經(jīng)過鏟鑿修整過的且不大于2mm機械碰傷,表面不允許有主出基面的1mm的金屬瘤,表面應(yīng)清潔,無油污,及塵土,鑄錠端面不允許有飛邊和毛刺3低倍組織放大鏡不允許存在裂紋,氣孔;允許有兩點夾渣，光亮允許不多于10處；羽毛狀晶不大于試面總面積的30%，晶粒度不允許大于一級公稱直徑大于200mm不允許大于二級；疏松不超過二級裂紋、光亮晶、羽毛晶4高倍組織光學(xué)顯微鏡均質(zhì)后鑄棒內(nèi)部顯微組織材料的成分分析方法材料成分分析：常用的基本方法之一。主量元素：直接影響材料加工工藝、力學(xué)性能及構(gòu)件的功能發(fā)揮。微量元素：也起關(guān)鍵作用。若在晶界、亞晶界或表面等處偏聚，對材料性能和零件失效產(chǎn)生重大影響。按分析取樣范圍分為；

①塊樣分析——常規(guī)化學(xué)分析、發(fā)射光譜分析等。

②局部及微區(qū)分析一－電子探針、離子探針。

③表面及界面分析——俄歇能譜術(shù)。二、塊樣成分分析塊樣成分分析：即平均化學(xué)成分的分析。常用于材料化學(xué)成分的常規(guī)檢驗，判斷是否混料。（1）化學(xué)分析法：包括：重量分析法；滴定分析法，光度分析法、容量分析法等。許多元素分析都可按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）的方法進行。

①優(yōu)點：分析結(jié)果較準(zhǔn)確，用于仲裁分析；

②缺點：對未知元素分析盲目性大；對性質(zhì)相似元素，難以分辨，如：稀土元素等；費時且工作量較大?？焖俜治鰞x器：如鋼中五大元素C、Si、Mn、P、S等元素。鋼的碳、硫自動分析儀HV-4B型微機數(shù)顯碳硫自動分析儀HB-2H高速自動引燃爐無錫市高速分析儀器有限公司主要特點:

1.操作簡便、速度快、精度高；

2.氣體容量法定C；3.碘量法定S；

主要技術(shù)指標(biāo):

1.測定范圍：

C：0.050%-6.000%;S：0.005%-0.300%

2.分析時間：70s

3.直讀C、S質(zhì)量分?jǐn)?shù)鋼的錳、磷、硅自動分析儀采用機外溶樣，能快速、準(zhǔn)確地測定生鑄鐵、球鐵、碳鋼及部分低合金鋼中Mn、P、Si元素。1、測定范圍：

Si:0.100%-5.00%；

Mn:0.100%-2.00%；

P:0.010%-0.600%

2、時間：2～3minHCA-3B型錳磷硅微機數(shù)顯自動分析儀（2）光譜分析法（2）光譜分析法：1、分析原理：當(dāng)各元素受激發(fā)后，發(fā)出或吸收光的波長不同，形成和原子結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的明線光譜或吸收光譜，即特定元素的原子“標(biāo)識譜線”。2、定性分析：將被測材料光譜線和已知元素標(biāo)識光譜線對比分析，可確定所含有元素。3、定量分析：將被測材料光譜線和已知元素含量標(biāo)準(zhǔn)樣品的譜線對比分析，可確定元素含量。光譜分析法：

①原子發(fā)射光譜、②原子吸收光譜、③X射線熒光光譜。1、原子光譜分析原理1、原子發(fā)射光譜分析原理：原理：由待測物質(zhì)原子激發(fā)所發(fā)射的特征線狀光譜的波長及強度來測定物質(zhì)的元素組成和含量。該法發(fā)展和應(yīng)用最早。發(fā)射光譜分析：三個過程：①使待測樣在一定條件下蒸發(fā)和激發(fā)，②將激發(fā)產(chǎn)生的光輻射經(jīng)色散，得按波長排列的光譜，③由光譜線位置和強度進行定性和定量分析。發(fā)射光譜分析：根據(jù)所用光源可分為：

1、直流電弧法；2、交流電弧法；3、電火花法；

4、電感耦合等離子體法（ICP）?；鸹ㄖ弊x光譜儀德國OBLFQSN750直讀光譜儀1.光學(xué)系統(tǒng)：焦距750mm,

光柵刻線數(shù)2400條/毫米,

一級譜線色散率為0.55nm/mm。2.火花放電最高頻率：1000赫茲3.分析時間：15秒/樣。電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀美國Perkin-Elmer（帕金埃爾默）公司產(chǎn)品1、穩(wěn)定性：1小時RSD〈1%2、精密度：相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.5%

3、檢出限：0.1~1ppm

4、波長范圍：165-782nm

5、200nm分辨率：〈0.006nm）美國熱電公司：全譜直讀等離子體發(fā)射光譜儀型號：IRISIntrepid2.特點及應(yīng)用范圍

發(fā)射光譜分析法：廣泛用于冶金、鋼鐵、地質(zhì)、機械及其它各部門；金屬元素分析；材料組成及微量雜質(zhì)定性及半定量分析。特點：1、靈敏度高：可測幾個PPm元素含量；2、定性分析最好方法：對低合金及微量元素分析，特別是稀土元素或同一族化學(xué)性質(zhì)相近、很難分離的元素；3、準(zhǔn)確度較高；4、操作簡便，分析快速。攝譜法：十幾分鐘；光電直讀：1～2min?；瘜W(xué)分析：需幾天。發(fā)射光譜分析法不足之處：1、它是一種相對的分析，需用一套標(biāo)樣對照，但標(biāo)樣不易配制，給定量分析造成一定的困難。2、一些非金屬元素（S、Se、Te和鹵素），因外層電子穩(wěn)定、不易激發(fā)及有些譜線在真空紫外區(qū)，故靈敏度很低。3、對高含量元素測定準(zhǔn)確度較差，需與X熒光分析配合。4、大型儀器價格昂貴，難以推廣使用。三、局部及微區(qū)成分分析局部及微區(qū)成分分析：用于分析裂紋源區(qū)、夾雜物、第二相、析出物、元素偏聚和環(huán)境介質(zhì)、腐蝕表面、殘留物等成分，為失效原因分析提供依據(jù)。常用方法和儀器：

1.電子探針顯微分析法（EPMA）；

2.離子探針分析法。（1）電子探針分析法（EPMA）（1）電子探針分析法（EPMA）：

1）原理：用高能聚焦電子束轟擊樣品，在樣品表面有效深度內(nèi)激發(fā)出不同波長和能量特征X射線，用波長色散或能量色散譜儀檢測特征X射線波長或能量及其強度，就可確定被測微區(qū)內(nèi)所含的元素及濃度。電子探針波譜儀（WDS）的優(yōu)、缺點2）電子探針波譜、能譜分析的優(yōu)、缺點：①波譜儀：1.分辨率高、信噪比好，對波長接近的元素譜線也能檢測；2.可用于較輕元素的分析，分析范圍：Be4～U92；3.分析樣品的表面要求十分平整；4.X射線信號利用率低，經(jīng)晶體衍射強度損失80％，需大束流。5.分析速度慢，對只能逐個分析每一元素；6.儀器操作麻煩，儀器昂貴。電子探針能譜儀（EDS）的優(yōu)、缺點①能譜儀：1.能同時接受和檢測所有不同能量X射線信號，能進行快速的元素定性和定量分析；2.X射線信號強度基本無損失，靈敏度比波譜儀高一個數(shù)量級；3.分析樣品表面無特殊要求，適合于較粗糙表面；4.能量分辨率比波譜儀低二個數(shù)量級，譜線重疊嚴(yán)重，給定量分析帶來困難；5.對低能部分的較輕元素定量分析困難，分析誤差大；6.儀器檢測信號的探頭需保持低溫狀態(tài)下工作。電子探針分析法電子探針顯微分析法：

1）分析區(qū)域：≥0.5μm，能分析1～2μm微區(qū)成分；

2）理論檢測極限：≤0.1%；

3）屬于無損分析，分析區(qū)域可重復(fù)分析；

4）分析方式：點分析、線分析、面分析三種方式。3）電子探針分析應(yīng)用范圍：

電子探針分析廣泛用于①元素的偏聚，元素的擴散情況檢測與分析；②合金中的相元素組成分析；③夾雜物成分鑒定；

④合金中析出物成分分析，腐蝕表面殘留物的分析等；（2）離子探針分析法（2）離子探針分析法：二次離子質(zhì)譜儀（SecondIonMassSpectroscopy---SIMS）1）原理：離子探針：利用電子光學(xué)方法，將惰性氣體或氧離子加速并聚焦成高速離子束轟擊樣品表面，使之激發(fā)和濺射出二次離子（不同元素或化合物），被激發(fā)出二次離子具有不同的能量和質(zhì)量；離子探針儀結(jié)構(gòu)圖經(jīng)靜電場偏轉(zhuǎn)，同能量離子偏轉(zhuǎn)半徑相同而聚焦，但同能量離子不一定質(zhì)量相同；再經(jīng)扇形磁場第二次偏轉(zhuǎn)，使能量和質(zhì)量都相同的離子在同一處聚焦。檢測不同元素（化合物）二次離子的荷質(zhì)比e/m和強度進行元素定性和定量分析。離子探針儀1.可同時安裝三個離子槍，推薦使用O離子槍和Ce離子槍；2.束能0.25kV到8kV；3.原子濃度探測精度高，達到ppb。日本產(chǎn)動態(tài)二次離子質(zhì)譜系統(tǒng)(離子探針）法國CAMECA公司NANOSIMS-502）離子探針的特點離子探針：與電子探針類似，是以離子束代替電子束，以質(zhì)譜儀代替X射線分析器。與EPMA相比，SISM有以下幾個特點：

1.離子束穿透深度（幾個原子層）比電子束淺，可對極薄層（＜5nm）進行成份分析。分析區(qū)域：1～2μm。

2.檢測范圍：H1～U92，特別是H元素，其它儀器不具備，可用于“氫脆斷裂”的分析。

3.靈敏度高，探測痕量元素(極限1ppm，EPMA為～0.01%)。

4.屬于“破壞性”的分析，不能重復(fù)分析。3）離子探針的應(yīng)用領(lǐng)域3）離子探針的應(yīng)用領(lǐng)域：離子探針在金屬材料領(lǐng)域的應(yīng)用主要在于：

1.成分偏析的分析；

2.夾雜物的分析；

3.表面氧化膜、腐蝕的分析；

4.尤其在“氫脆斷裂”分析中，對鋼中含氫量的分析；

5.由表面層離子賤射，可沿深度方向的成分深度剖析。四、表面及界面成分分析表面及界面的成分分析：分析表面及界面（晶界）的成分變化，并判斷其對材料性能的影響和與材料失效間的關(guān)系。常用的儀器有：電子探針、離子探針及俄歇電子能譜儀等。（一）俄歇電子能譜分析：1）俄歇電子：在原子內(nèi)層電子能級躍遷中，若釋放出的能量并不以X射線形式發(fā)射，而把空位層內(nèi)的另一個電子(或使空位層的外層電子)發(fā)射出去，這個被電離出來的電子稱為俄歇電子。（二）俄歇電子（能譜分析）特點俄歇電子（能譜分析）特點：①能量具有特征值，約為50～1500eV，可用于元素分析；俄歇電子產(chǎn)生示意圖②平均自由程很小，適用表面成分分析，深度：1～2nm

(幾個原子層)；③微區(qū)分析：0.1～1μm，④產(chǎn)額隨Z增大而減少：

特別適用輕元素分析（Be、O、N、C），范圍：Be4～U92。⑤可作定性及定量分析。

各元素對鋁合金性能的影響變形鋁合金中的各種添加元素在冶金過程中相互之間會產(chǎn)生物理化學(xué)作用，從而改變材料的組織結(jié)構(gòu)和相組成，得到不同性能、功能和用途的新材料，合金化對變形鋁合金材料的冶金特性起重要的作用。1、銅是重要的合金元素，有一定的固溶強化效果，此外時效析出的CuAl2相有著明顯的時效強化效果。鋁合金中銅含量通常在2.5%～5%，銅含量在4%～6.8%時強化效果最好，所以大部分硬鋁合金的含銅量處于這個范圍。2、鎂元素，在鋁中的溶解度隨溫度下降而迅速減小，在大部分工業(yè)用變形鋁合金中，鎂的含量均小于6%，而硅含量也低，這類合金是不能熱處理強化的，但可焊性良好，抗蝕性也好，并有中等強度。如5XXX高鎂合金。

鎂對鋁的強化是明顯的，每增加1%鎂，抗拉強度大約升高34MPa。如果加入1%以下的錳，可起補充強化作用。因此加錳后可降低鎂含量，同時可降低熱裂傾向，另外，錳還可以使Mg5Al5化合物均勻沉淀，改善抗蝕性和焊接性能。3、鋅，單獨加入鋁中，在變形條件下對合金強度的提高十分有限，同時存在應(yīng)力腐蝕開裂傾向，因而限制了它的應(yīng)用。在鋁中同時加入鋅和鎂，形成強化相MgZn2，對合金產(chǎn)生明顯的強化作用。MgZn2含量從0.5%提高到12%時，可明顯增加抗拉強度和屈服強度。鎂的含量超過形成MgZn2相所需要的量時，還會產(chǎn)生補充強化作用。由于調(diào)整鋅和鎂的比例，可提高抗拉強度和增大應(yīng)力腐蝕開裂抗力，所以在超硬鋁合金中，鋅和鎂的比例控制在2.7左右時，應(yīng)力腐蝕開裂抗力最大。如在Al-Zn-Mg基礎(chǔ)上加入銅元素，形成Al-Zn-Mg-Cu合金，其強化效果在所有鋁合金中最大，它們也是航天、航空工業(yè)、電力工業(yè)上的重要的鋁合金材料。4、硅元素，共晶溫度577℃時，硅在固溶體中的最大溶解度為1.65%。盡管溶解度隨溫度降低而減少，但這類合金一般是不能熱處理強化的。鋁硅合金具有極好的鑄造性能和抗蝕性 若鎂和硅同時加入鋁中形成鋁鎂硅系合金，強化相為Mg2Si。鎂和硅的質(zhì)量比為1.73:1。設(shè)計A1-Mg-Si系合金成分時，基本上按此比例配置鎂和硅的含量。有的A1-Mg-Si合金，為了提高強度，加入適量的銅，同時，加入適量的鉻以抵消銅對抗蝕性的不利影響。

5、鈦是鋁合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中間合金形式加入。鈦與鋁形成TiAl3相，成為結(jié)晶時的非自發(fā)核心，起細(xì)化鑄造組織和焊縫組織的作用。6、鈉在鋁中幾乎不溶解，最大固溶度小于0.0025%，熔點低（97.8℃）。合金中存在鈉時，在凝固過程中，鈉吸附在枝晶表面或晶界；熱加工時，晶界上的鈉形成液態(tài)吸附層，產(chǎn)生脆性開裂，即“鈉脆”。當(dāng)有硅存在時，形成NaAlSi化合物，無游離鈉存在，不產(chǎn)生“鈉脆”。當(dāng)鎂含量超過2%時，鎂奪取硅，析出游離鈉，產(chǎn)生“鈉脆”。因此高鎂鋁合金不允許使用鈉鹽熔劑。防止“鈉脆”的方法有氯化法，使鈉形成NaCl排入渣中，加鉍使之生成Na2Bi進入金屬基體；加銻生成Na3Sb或加入稀土亦可起到相同的作用。德國OBLFQSN750直讀光譜儀1.光學(xué)系統(tǒng)：焦距750mm,

光柵刻線數(shù)2400條/毫米,

一級譜線色散率為0.55nm/mm。2.火花放電最高頻率：1000赫茲3.分析時間：15秒/樣?！?、直讀光譜儀光電直讀光譜儀主要是用于鐵基、銅基、鋁基材料的分析。對測試樣品的要求:塊狀,導(dǎo)電一、國內(nèi)外光電直讀光譜儀的發(fā)展光譜起源于17世紀(jì)，1666年物理學(xué)家牛頓第一次進行了光的色散實驗。他在暗室中引入一束太陽光，讓它通過棱鏡，在棱鏡后面的自屏上，看到了紅、橙、黃、綠、蘭、靛、紫七種顏色的光分散在不同位置上——即形成一道彩虹。這種現(xiàn)象叫作光譜．這個實驗就是光譜的起源，自牛頓以后，一直沒有引起人們的注意。到1802年英國化學(xué)家沃拉斯頓發(fā)現(xiàn)太陽光譜不是一道完美無缺的彩虹，而是被一些黑線所割裂。1814年德國光學(xué)儀器專家通過研究太陽光譜中的黑斑的相對位置時．把那些主要黑線繪出光譜圖。1826年泰爾博特研究鈉鹽、鉀鹽在酒精燈上光譜時指出，發(fā)射光譜是化學(xué)分析的基礎(chǔ)、鉀鹽的紅色光譜和鈉鹽的黃色光譜都是這個元素的特性?？茖W(xué)家為了研究金屬的光譜自己設(shè)計和制造了一種完善的分光裝置，這個裝置就是世界上第一臺實用的光譜儀器，研究火焰、電火花中各種金屬的譜線，從而建立了光譜分析的初步基礎(chǔ)。最早的光源是火焰激發(fā)光譜；后來又發(fā)展應(yīng)用簡單的電弧和電火花為激發(fā)光源，在上世紀(jì)的三十、四十年代改進采用控制的電弧和電火花為激發(fā)光源，提高了光譜分析的穩(wěn)定性。工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)晨，光譜學(xué)的進步，促使光學(xué)儀器進一步得到改善，而后者又反作用于前者，促進了光譜學(xué)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。六十年代光電直讀光譜儀，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展開始迅速發(fā)展。由于計算機技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)的發(fā)展，電子計算機的小型化及微處理機的出現(xiàn)和普及，成本降低等原因、于上世紀(jì)的七十年代光譜儀器幾乎100％地采用計算機控制，這不僅提高了分析精度和速度，而且對分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理和分析過程實現(xiàn)自動化控制。二、直讀光譜儀的基本原理原子發(fā)射光譜分析所采用的原理是用電?。ɑ蚧鸹ǎ┑母邷厥箻悠分懈髟貜墓虘B(tài)直接氣化并被激發(fā)而發(fā)射出各元素的特征波長，用光柵分光后，成為按波長排列的“光譜”，這些元素的特征光譜線通過出射狹縫，射入各自的光電倍增管，光信號變成電信號，經(jīng)儀器的控制測量系統(tǒng)將電信號積分并進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，然后由計算機處理，并打印出各元素的百分含量。特點爐中取的樣品只要打磨掉表面氧化皮，固體樣品即可放在樣品臺上激發(fā)，免去了化學(xué)分析鉆取試樣的麻煩。對于鋁及銅、鋅等有色金屬樣品而言，可用小車床車去表面氧化皮即可。從樣品激發(fā)到計算機報出元素分析含量只需20-30秒鐘，速度非?？欤欣诳s短冶煉時間，降低成本。特別是對那些容易燒損的元素，更便于控制其最后的成份。樣品中所有要分析的元素（幾個甚至十幾個）可以一次同時分析出來，對于牌號復(fù)雜的產(chǎn)品，要求分析元素愈多愈合算，經(jīng)濟效益好。分析精度非常高，可以有效控制產(chǎn)品的化學(xué)成份，保證它能符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，甚至可將合金成份控制到規(guī)格的中下限，以節(jié)省中間合金或鐵合金的消耗。分析數(shù)據(jù)可以從計算機打印出來或存入軟盤中，作為永久性記錄。設(shè)計特點：光學(xué)室具有防震裝置，并有恒溫裝置。光室溫度為35℃±0.2℃，全部器件都密封在真空室內(nèi)，以保證其長期穩(wěn)定性。即使在較差的作業(yè)環(huán)境中，儀器也能正常工作。所有通道長期穩(wěn)定性的結(jié)果表明了八小時之內(nèi)有300個測量值（每十個取一平均值），則30個平均值中最高最低之值不超過原強度比值的2%。1000型采用焦距為500mm的凹面光柵，750型采用焦距為750mm的凹面光柵根據(jù)分析樣品選樣光柵刻線，保證有足夠的分辨率以滿足復(fù)雜合金鋼的分析。由于光譜儀處于日夜不停的工作狀態(tài)，采用微機控制真空泵，既保證了足夠的真空度亦保護了真空泵，處于冷狀態(tài)延長壽命，減少油蒸氣。提高分析靈敏度及精確度方面，在光路上采用直射式提高光強，并采用脈沖放電激發(fā)光源，放電頻率可達1000赫茲及單火花技術(shù)，可大大提高信噪比及激發(fā)的穩(wěn)定性，從而有非常良好的分析精度。性能良好的光譜儀軟件，使儀器全部自動化并可進行背景校正、干擾元素校正、基體校正等，旨在保證分析的正確度。

在日常生活中，可以見到各種不同的，如紅、黃、蘭、白色光。太陽光經(jīng)三棱鏡后，會產(chǎn)生紅、橙、黃、綠、青、蘭，紫排列的色帶，還有人們?nèi)庋鬯床灰姷墓馊缱贤饩€，紅外線，γ射線等。從光譜分析的觀點重要的譜線波長是在100—12000*10-1nm之間，這個區(qū)間又分為幾個光譜范圍。從廣義講，各種電磁輻射都屬于光譜，一般按其波長可分為：γ射線0.00005—0.14nmx射線0.01—10nm微波波譜0.3mm—lmm而光譜區(qū)可分為：真空紫外區(qū)10—200nm近紫外區(qū)200～380nm可見光譜區(qū)380—780nm近紅外光譜780nm一3μm遠紅外光譜3—300μm

注：1米(m)=103毫米(mm)=106微米(μm)光電直讀光譜分析應(yīng)用的元素波長，大部分在真空紫外區(qū)和近紫外區(qū)最多。我們通常所講到光譜僅指光學(xué)光譜而言，從物質(zhì)(固、液、氣)加熱或用光或用電激發(fā)射光譜時得到三種類型的光譜。線光譜是由氣體狀態(tài)下的原子或離子經(jīng)激發(fā)而得到的，通常呈現(xiàn)分立的線狀所以稱線光線，就其產(chǎn)生方式而言又可分為發(fā)射光譜(明線)和吸收光譜(暗線)兩種，因此光譜分析又分為發(fā)射光譜分析和原子吸收光譜分析。如果是原子激發(fā)產(chǎn)生的光譜，稱原子光譜，如果離子激發(fā)所產(chǎn)生的光譜稱離子光譜。帶狀光譜是原子結(jié)合成分子中發(fā)出的或兩個以上原子的集團發(fā)出的，通常呈帶狀分布，是分子光譜產(chǎn)生，如在光譜分析中采用炭電極，在高溫時，炭與空氣中氮化合生成氰帶(CN)分子，當(dāng)氰分子在電弧中激發(fā)時產(chǎn)生的光譜，稱氰帶。連續(xù)光譜是從白熱的固體中發(fā)出的，是特定的狀態(tài)下原子分子中發(fā)出來的，所以連續(xù)光譜是無限數(shù)的線光譜或帶光譜集合體。

我們通常講的光譜分析，一般是指“原子發(fā)射光譜分析”，光電光譜分析中元素波長都是元素的原子光譜和離子光譜。現(xiàn)在光電光譜儀主要分為兩大類。非真空型的光電光譜儀的工作波長范圍在近紫外區(qū)和可見光區(qū)。真空光電光譜儀工作波長擴展到遠真空紫外120．0nm，因而利用這個波段中氮、碳、磷、硫等譜線的靈敏度來分析鋼中的重要元素。1、激發(fā)系統(tǒng)：任務(wù)是通過各種方式使固態(tài)樣品充分原子化，并放出各元素的發(fā)射光譜光。2、光學(xué)系統(tǒng)：對激發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生出的復(fù)雜光信號進行處理（整理、分離、篩選、捕捉）。3、測控系統(tǒng)：測量代表各元素的特征譜線強度，通過各種手段，將譜線的光強信號轉(zhuǎn)化為電腦能夠識別的數(shù)字電信號?？刂普麄€儀器正常運作4、計算機中的軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)：對電腦接收到的各通道的光強數(shù)據(jù)，進行各種算法運算，得到穩(wěn)定，準(zhǔn)確的樣品含量。1.原子光譜的理論基礎(chǔ)(1)原子的激發(fā)激發(fā)能：指氣態(tài)原子或離子，由基態(tài)最低能級過渡到激發(fā)態(tài)所需的能量。原子的激發(fā)：處于能量最低狀態(tài)（基態(tài)）的原子，當(dāng)它獲得一定的能量后，從基態(tài)過渡到某一較高能態(tài)（激發(fā)態(tài)），這一過程就叫激發(fā)。原子激發(fā)的幾種形式利用高速運動的粒子如電子、離子、分子和其它原子等與原子相互碰撞，使這些離子的動能轉(zhuǎn)化為原子的激發(fā)能。利用已被激發(fā)的原子或分子與原子的相互碰撞，使它們的激發(fā)能轉(zhuǎn)化為被碰撞原子的激發(fā)能。利用吸收特征輻射能使原子獲得激發(fā)能量。利用化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為原子的激發(fā)能。(2)激發(fā)光源

激發(fā)光源是光電直讀光譜儀系統(tǒng)中重要的組成部分，它擔(dān)負(fù)著包括物質(zhì)的蒸發(fā)，解離和原子化以及激發(fā)等幾個主要過程，實際上衡量分析方法好壞的幾個主要技術(shù)指標(biāo)，如光譜分析的檢出限、精密度和準(zhǔn)確度等，在很大程度上取決于激發(fā)光源。