鋁的材質詳情.doc

兼具強度與輕量、效能與價錢，而且又能耐油、耐高溫與抗腐蝕等，沒有其它任何的材質會比鋁合金更適用。但是同樣都是鋁合金的材質，卻會因為合金內所加入的金屬成份與制作過程的不同，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示方式是采用 4 個阿拉伯數(shù)字來表示，它清楚載明了鋁合金內所含的各種金屬元素。其中第一位數(shù)字則是說明了鋁合金中，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，第二個數(shù)字表示了合金加工的方式，而最后二個數(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，都是其適用的場合與限制，而在遙控模型的使用上，我們最常看到的，也是應用最廣的，當屬 6061 和 7075 這兩種規(guī)格，以下我們再針對此兩種作進一步說明。 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。 鋁合金強度測量的依據(jù)一般我們在測量金屬的強度時會有各種不同的方法，不過我們再次提出三種最常被使用的方式，來作為衡量鋁合金強度的依據(jù)。它分別是屈服力（ Yield ），剪切力（ Shear ）和張力（ Tensile ）而測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)狀結構最小的力。每個物體表面都是其所能承受的力量的限制，一暫超過此作用力時，物體就會開始變形，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解釋，一物體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。而剪切力則是用來衡量物體所能承受來自于側面的撞擊力大小的依據(jù)，在遙控車上應用最廣的就是擺臂插銷的部分，使用剪切力越高的材質所制成的擺臂插銷，其所能承受的側面撞擊力就會越大，也較不易彎曲，變形。最后一項就是大家比較熟悉的張力，它是表示要物體拉到分開所需施于的最小力量，而張力有時也被稱為物體的極限強度 (Ultimate strength) 或最終強度。在此我們順便附上 6061 與 7075 的鋁合金強度測量的數(shù)據(jù)供你參考：鋁合金 屈服力 剪切力 張力 代號 （ Yield ） （ Shear ） （ Tensile ） 6065 7KSI 10KSI 13KSI 7075 15KSI 22KSI 33KSI 上表： 6061 與 7075 的各種強度測量數(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，在各方面的測量數(shù)據(jù)都要明顯高出許多，而這主要是因為 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）。因為，純鋁是一項非常軟的金屬元素。 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。而除了合金外，另外一種可以用來提高金屬整體強度的方式，就是所謂的 “ 熱處理 ” 。一般我們常聽到的 “ 淬火 ” 就是 “ 熱處理 ” 的一種，它是讓金屬在經(jīng)由高溫加熱后，再進行急速冷卻的方式來增加其強度。而一般用來說明金屬在經(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來表示。在此我們列出幾種常見的英文字母所代表的意義供你參考： F ：表示金屬在經(jīng)過加工處理后（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 “ 退火（ Annealed ） ” 的處理過程，至最低要求的強度水準。而一般經(jīng)由 “ 退火 ” 的目的，是希望能使加工硬化的機件再度軟化，并回復到要求的韌性，以增加材質的延展性與安定性，方便做更進一步的加工。 W ： 指使用 “ 固溶熱處理（ Solution Treatment ） ” 并經(jīng)由 “ 自然時效（ Natural Aging ） ” 的方式，來達到金屬硬化的目的。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)過加工變形的成品，這是一種不需要再經(jīng)過額外熱處理的過程，而能夠提高材質本身強度的一種方式。 T ：比上述的 “F” 、 “O” 或 “H” 等，更能強化材質韌性的一種熱處理方式。而一般再 “T” 的字母后，都會再跟一個或一個以上的數(shù)字。如我們常聽到的 “T 6” 就是其中一種。 上述中的 “ 固溶熱處理 ” 與 “ 自然時效 ” 都是硬化熱處理的一種，而一般實用的析出硬化熱處理程序，通常都會包括：固溶熱處理、淬火與時效處理（ Aging Treatment ）三種步驟。所謂的 “ 固溶熱處理 ” 是指將合金內的材料完全升溫到金屬熔解，以便讓所有溶質全部溶入在一起的過程 ; 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程。而 “ 時效處理 ” 則將 “ 淬火 ” 處理后的物體，放置在恒溫的狀態(tài)下，使其內部結構逐漸發(fā)生變化，并產(chǎn)生細致的析出物，而造成性質上的變化。此恒溫若是在室溫的狀態(tài)下，則稱為 “ 自然時效 ” ；而若在高溫爐中進行，則稱之為 “ 人工時效 ” 。 在所有的遙控模型的應用上，我們?？煽吹讲捎?“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，擁有比 7075 鋁合金更高的 “ 屈服力 ” 與 “ 張力 ” （參考下表），不過在 “ 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 ” ，但相對在 “ 剪切力 ” 的增加幅度則較小，而這種熱處理的的技術，同樣都適用在 6061 與 7075 的材質上。 鋁合金代號 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” 級熱處理后，所得到的各種衡量強度的數(shù)據(jù)。 更進一步了解 7075T6 在上述中，我們說明了將 6061 鋁合金材質，在使用 “T 6” 級熱處理后所得到的各種強度測量數(shù)據(jù)，而對于采用 “T 6” 級熱處理的 7075 而言，又會有怎樣驚人的表現(xiàn)呢？ 如上列的表三所示，對于 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。 結論 鋁合金是一項應用非常廣的材質，對于許多玩家而言，可能常常聽到一些鋁合金在處理過程中，非常令人沖動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上才會出現(xiàn)的專有名詞。而我們在撰寫本篇文章的目的，并不是希望玩家都對這些專有名詞能夠通盤了解，而是希望你下次如有機會在聽到一些專業(yè)術語，或是在查詢產(chǎn)品所使用材質的特性或是加工處理的方式時，能有一些概略性的認識。 鋁鋁合金的型號區(qū)分極各種牌號鋁合金的作用鋁合金的型號區(qū)分例如： 1020就是鋁的牌號,具體意思是第一位數(shù)表示分類代號: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)表示受控雜質個數(shù)；第三、四位數(shù)表示純鋁鋁含量百分數(shù)小數(shù)點后的最低含量各種牌號鋁合金的作用：2011 螺釘及要求有良好切削性能的機械加工產(chǎn)品 2014 應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，車輪與結構元件，多級火箭第一級燃料槽與航天器零件，卡車構架與懸掛系統(tǒng)零件 2017 是第一個獲得工業(yè)應用的2XXX系合金，目前的應用范圍較窄，主要為鉚釘、通用機械零件、結構與運輸工具結構件，螺旋槳與配件 2024 飛機結構、鉚釘、導彈構件、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結構件 2036 汽車車身鈑金件 2048 航空航天器結構件與兵器結構零件 2124 航空航天器結構件 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構零件，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攝氏度的結構鉚釘 2A02 工作溫度200300攝氏度的渦輪噴氣發(fā)動機的軸向壓氣機葉片 2A06 工作溫度150250攝氏度的飛機結構及工作溫度125250攝氏度的航空器結構鉚釘 2A10 強度比2A01合金的高，用于制造工作溫度小于等于100攝氏度的航空器結構鉚釘 2A11 飛機的中等強度的結構件、螺旋槳葉片、交通運輸工具與建筑結構件。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構件 2A14 形狀復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 形狀復雜的中等強度零件 2A60 航空器發(fā)動機壓氣機輪、導風輪、風扇、葉輪等 2A70 飛機蒙皮，航空器發(fā)動機活塞、導風輪、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 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、油路導管、鉚釘線材等；建筑材料與食品等工業(yè)裝備等 5005 與3003合金相似，具有中等強度與良好的抗蝕性。用作導體、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合金的色調協(xié)調一致 5050 薄板可作為致冷機與冰箱的內襯板，汽車氣管、油管與農業(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；需嚴格防火的壓力容器、致冷裝置、電視塔、鉆探設備、交通運輸設備、導彈元件、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、低溫設備、電視塔、鉆井裝置、運輸設備、導彈零部件與甲板等 5154 焊接結構、貯槽、壓力容器、船舶結構與海上設施、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 焊接結構，壓力容器，海洋設施管道 5456 裝甲板、高強度焊接結構、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的晶粒組織 5A02 飛機油箱與導管，焊絲，鉚釘，船舶結構件 5A03 中等強度焊接結構，冷沖壓零件，焊接容器，焊絲，可用來代替5A02合金 5A05 焊接結構件，飛機蒙皮骨架 5A06 焊接結構，冷模鍛零件，焊拉容器受力零件，飛機蒙皮骨部件 5A12 焊接結構件，防彈甲板 6005 擠壓型材與管材，用于要求強高大于6063合金的結構件，如梯子、電視天線等 6009 汽車車身板 6010 薄板：汽車車身 6061 要求有一定強度、可焊性與抗蝕性高的各種工業(yè)結構性，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 鍛件及焊接結構擠壓材料 6070 重載焊接結構與汽車工業(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)，供既要求有良好的可鍛性能、高的強度，又要有良好抗蝕性之用 6201 高強度導電棒材與線材 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力零件 6351 車