铝合金线的制造和发展毕业论文.docx

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铝合金线的制造和发展毕业论文

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目录

绪论··························································4

第一章铝产品现状··············································5

1.1铝的基本结构与特性·········································5

1.2纯铝产品的分类··············································8

1.3纯铝产品的应用··············································8

第二章铝合金产品现状··········································10

2.1铝合金产品的概述············································10

2.2铝合金产品的种类············································10

2.3铝合金产品各系的特点·········································12

第三章铝合金产品的制造·········································14

3.1铸造铝合金产品及高强度铝合金··································14

3.2铝合金制造过程的问题及修伤工艺·······························16

第四章铝合金产品的应用·······································17

4.1普通的铝合金产品············································17

4.2铝合金产品的典型用途········································18

第5章铝合金的发展前景········································22

结论··························································23

致谢···························································24

参考文献·······················································24

绪论

一天，维尔姆在铝中添加少量的铜和镁。

他像往常一样用锤子敲打新材料。

“当”的一声，锤子反弹起来，可新材料上没有一点凹陷的痕迹。

“会不会是我累得没力气了呢?

”维尔姆再一次举起锤子，用尽吃奶的力气往新材料上敲，在听到巨大响声的同时，他觉到整个手臂被震得发麻。

维尔姆精神为之一振，顾不得手臂疼痛，连忙拾起新材料。

它，依然完好无损。

坚硬的铝终于诞生了!

维尔姆对新材料——铝合金的强度做了估测，证实它的强度比铝高3-5倍。

可是，用它制造武器还是不行。

“可不可以再提高它的强度呢?

”维尔姆立即想到了淬火，因为淬火可以提高钢铁的硬度。

维尔姆将铝合金放在炭火中烧。

熊熊的火焰将铝合金烧得通红。

他将铝合金夹出，很快地浸入水中。

顿时，在“咝咝咝”的响声中，烟雾弥漫。

维尔姆对淬火后的铝合金的强度进行估测，果然强度又提高了许多。

为了以后实验的开展，维尔姆暂时放下手头的淬火工作，又进行含铜和镁的铝合金的炼制工作。

待炼得一定数量铝合金后，为慎重起见，维尔姆对原先淬火过的铝合金的强度又进行估测。

他惊奇地发现，铝合金的强度又提高了1倍。

两次测定的结果为什么相差甚远?

难道是测量仪器坏了吗?

维尔姆对测量仪器仔细地检查一遍，没有发现什么异常现象。

维尔姆想：

是不是时间老人在捣鬼呢?

经过试验，证实了他的推测：

这种铝合金在放置一段时间后，它的强度会逐渐提高。

由此，维尔姆也找到了一种最佳热处理方法。

这种含少量铜和镁的铝合金，经过淬火，成了比钢铁轻但却与钢铁一样坚固的材料。

第1章铝产品现状

1.1铝的基本结构与特性

铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。

至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。

航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属－铝的生产和应用。

当1886年CharlesHall在美国俄亥俄州和PaulHeroupt在法国各自独立地将溶解在熔融冰晶石中的氧化铝（Al2O3）的电解还原技开发成功之时，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料－铝及其合金对汽车工业的发展开始起重要的作用。

电气化也要求将大量质轻的导电金属－铝用于长距离输送电，用于建造支撑架空电缆纲络所需要的塔架，以便以发电厂传输电能。

铝工业的发展还不只限于上述内容。

铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。

铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。

现在，铝已发展成具有各种各样用途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的影响.

有铝的生产均基于Hall-Heroult法。

将从铝土矿制得的氧化铝溶于冰晶石电解液，其中加有几种氟化物的盐类以控制电解液的温度、密度、电阻率以及铝的溶解度。

然后，通入电流电解已熔的氧化铝。

这样，氧在碳阳极上生成并与后者起反应，而铝则在阴极上作为金属液层而聚集。

已分离出的金属可以定时用虹吸法或真空法移出度坩埚中，然后将铝液转移到铸造设备中浇铸成锭。

冶炼出来的铝含有的主要杂质是铁与硅，锌、镓、钛、钒也通常作为微量杂质存在。

国际上铝的最低纯度是以确定的成分及其数值作为基本标准。

在美国，以形成常规做法是将铁与銈的相对浓度作为更重要的标准来考虑。

未合金化的金属级别，可由其纯度来决定，如含铝量为99.70%的铝，或者由美国铝协会制订的方法来决定，该法规定以Pxxx级别为标准。

在后一种情况下，字母P后的数字表明硅与铁各自的最大的百份之零点几数值。

全世界原生铝产量总数为17.304x106Mg。

美国的铝产量占1988年世界产量的22.8%，而欧洲占21.7%。

其余55.5%的铝由亚洲（6.6%）、加拿大（8.9%）、拉丁美洲（含南美洲）（8.8%）、大洋洲（7.8%）、非洲（3.1%）和其它地区（21.3%）生产。

铝的主要特性:

铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最为经济实用。

铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度（分别为7.83g/cm3，8.93g/cm3），的1/3。

在大多数环境条件下，包括在空气、水（或盐水）、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。

铝的表面具有高度的反射性。

辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可H是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途

铝通常显示出优良的电导率和热导率，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。

铝由于它的优良电导率而常被选用。

在重量相等的基础上，铝的电导率近于铜的两倍。

铝合金的热导量率大约是铜的50-60%，这对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器皆为有利。

铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。

铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。

铝无毒性，通常用于制造盛食品和饮料的容器。

它的自然表面状态具有宜人的外观。

它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。

一些铝合金在强度上超过结构钢材，但是纯铝及某些铝合金的强度和硬度极低。

在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业中。

可机加工性:

铝的可机加工性是优良的。

在各种变形铝合金和铸造铝合金中，以及在这些合金产出后具有的各种状态中，机加工特性的变化相当大，这就需要特殊的机床或技术。

可成形性:

这是铝及许多铝合金较重要的特性之一。

特定的拉伸强度、屈服强度、可延展性和相应的加工硬化率支配着允许变形量的变化。

商业上可提供的铝合金在不同形态下成形性的额定值取决于成形的工艺方法。

这些额定值在作金属加工特性的定性对照中仅能起大致的指导作用，即不能定量地作为成形性的极值。

可锻性:

铝合金可以锻造成形状与品种繁多的锻件，它们的最终部件锻造设计标准的选择范围（基于预定的用途）是很宽的。

连接铝可用各式各样的方法连接，包括熔焊、电阻焊、硬焊焊、软焊焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。

可回收性:

铝具有极高的回收性,再生铝的特性舆原生铝几乎没有别。

这点使铝成为环保人仕的宠儿。

铝是轻金属，熔点低，纯铝易氧化，但生成的氧化铝结构非常紧密，且化学性能稳定，能起到防止铝继续氧化。

铝的导电性能比铜差，比铁好。

一般工程用铝都是用铝合金，因为铝加入其他金属后会使其机械性能得到增强，例如飞机上用到的就是铝镁合金。

这只是铝的一些简单介绍，具体楼主可以查阅《机械材料手册》金属材料篇。

金属元素-铝铝是地球上含量极丰富的金属元素，其蕴藏量在金属中居第2位。

至19世纪末，铝才崭露头角，成为在工程应用中具有竞争力的金属，且风行一时。

航空、建筑、汽车三大重要工业的发展，要求材料特性具有铝及其合金的独特性质，这就大大有利于这种新金属－铝的生产和应用。

当1886年CharlesHall在美国俄亥俄州和PaulHeroupt在法国各自独立地将溶解在熔融冰晶石中的氧化铝（Al2O3）的电解还原技开发成功之时，世界上首批以内燃机为动力设备的车辆问世，随之而来的便是作为汽车业需用的、具有越来越大的工程价值的材料－铝及其合金对汽车工业的发展开始起重要的作用。

电气化也要求将大量质轻的导电金属－铝用于长距离输送电，用于建造支撑架空电缆纲络所需要的塔架，以便以发电厂传输电能。

铝工业的发展还不只限于上述内容。

铝在商业上应用于诸如镜框、门牌和餐用托盘之类的新颖物品。

铝制的炊事用具也成为市场上的一类商品。

现在，铝已发展成具有各种各样用途的材料，其范围之广足以使现代生活的各个侧面直接地受到铝的应用的影响.

有铝的生产均基于Hall-Heroult法。

将从铝土矿制得的氧化铝溶于冰晶石电解液，其中加有几种氟化物的盐类以控制电解液的温度、密度、电阻率以及铝的溶解度。

然后，通入电流电解已熔的氧化铝。

这样，氧在碳阳极上生成并与后者起反应，而铝则在阴极上作为金属液层而聚集。

已分离出的金属可以定时用虹吸法或真空法移出度坩埚中，然后将铝液转移到铸造设备中浇铸成锭。

冶炼出来的铝含有的主要杂质是铁与硅，锌、镓、钛、钒也通常作为微量杂质存在。

国际上铝的最低纯度是以确定的成分及其数值作为基本标准。

在美国，以形成常规做法是将铁与銈的相对浓度作为更重要的标准来考虑。

未合金化的金属级别，可由其纯度来决定，如含铝量为99.70%的铝，或者由美国铝协会制订的方法来决定，该法规定以Pxxx级别为标准。

在后一种情况下，字母P后的数字表明硅与铁各自的最大的百份之零点几数值。

全世界原生铝产量总数为17.304x106Mg。

美国的铝产量占1988年世界产量的22.8%，而欧洲占21.7%。

其余55.5%的铝由亚洲（6.6%）、加拿大（8.9%）、拉丁美洲（含南美洲）（8.8%）、大洋洲（7.8%）、非洲（3.1%）和其它地区（21.3%）生产。

铝的主要特性:

铝及其合金的优良特点是其外观好、质轻，可机加工性、物理和力学性能好，以及抗腐蚀性好，从而使铝及铝合金在很多应用领域中被认为最为经济实用。

铝的密度只有2.7g/cm3，约为钢、铜或黄铜的密度（分别为7.83g/cm3，8.93g/cm3），的1/3。

在大多数环境条件下，包括在空气、水（或盐水）、石油化学和很多化学体系中，铝能显示优良的抗腐蚀性。

铝的表面具有高度的反射性。

辐射能、可见光、辐射热和电波都能有效地被铝反射，而阳极氧化和深色阳极氧化的表面可H是反射性的，也可以是吸收性的，抛光后的铝在很宽波长范围内具有优良的反射性，因而具有各种装饰用途及具有反射功能性的用途

铝通常显示出优良的电导率和热导率，具有高电阻率的一些特定铝合金也已经研制成功，这些合金可用于如高转矩的电动机中。

铝由于它的优良电导率而常被选用。

在重量相等的基础上，铝的电导率近于铜的两倍。

铝合金的热导量率大约是铜的50-60%，这对制造热交换器、蒸发器、加热电器、炊事用具，以及汽车的缸盖与散热器皆为有利。

铝是非铁磁性的，这对电气工业和电子工业而言是一重要特性。

铝是不能自燃的，这对涉及装卸或接触易燃易爆材料的应用来说是重要的。

铝无毒性，通常用于制造盛食品和饮料的容器。

它的自然表面状态具有宜人的外观。

它柔软、有光泽，而且为了美观，还可着色或染上纹理图案。

一些铝合金在强度上超过结构钢材，但是纯铝及某些铝合金的强度和硬度极低。

在现代生活中，铝已经广泛地应用在建筑行业中。

可机加工性:

铝的可机加工性是优良的。

在各种变形铝合金和铸造铝合金中，以及在这些合金产出后具有的各种状态中，机加工特性的变化相当大，这就需要特殊的机床或技术。

可成形性:

这是铝及许多铝合金较重要的特性之一。

特定的拉伸强度、屈服强度、可延展性和相应的加工硬化率支配着允许变形量的变化。

商业上可提供的铝合金在不同形态下成形性的额定值取决于成形的工艺方法。

这些额定值在作金属加工特性的定性对照中仅能起大致的指导作用，即不能定量地作为成形性的极值。

可锻性:

铝合金可以锻造成形状与品种繁多的锻件，它们的最终部件锻造设计标准的选择范围（基于预定的用途）是很宽的。

连接铝可用各式各样的方法连接，包括熔焊、电阻焊、硬焊焊、软焊焊、粘结以及诸如铆接和栓接之类的机械方法。

可回收性:

铝具有极高的回收性,再生铝的特性舆原生铝几乎没有别。

这点使铝成为环保人仕的宠儿。

1.2纯铝产品的分类

纯铝分冶炼品和压力加工品两类，前者以化学成份Al表示，后者用汉语拼音LU（铝、工业用的）表示。

飞机各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。

飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。

飞机依用途的不同，铝的用量也不一样。

着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用，如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量81％。

军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5％铝合金有些铝合金有良好的低温性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。

发射“阿波罗”号飞船的“土星”5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。

航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。

各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合

1.3纯铝产品的应用

铝和铝合金经加工成一定形状的材料统称铝材，包括板材、带材、箔材、管材、棒材、线材、型材等。

铝合金板材

1.铝塑板铝塑板是由经过表面处理并用涂层烤漆的3003铝锰合金、5005铝镁合金板材作为表面，PE塑料作为芯层，高分子粘结膜经过一系列工艺加工复合而成的新型材料。

它既保留了原组成材料（铝合金板、非金属聚乙烯塑料）的主要特性，又克服了原组成材料的不足，进而获得了众多优异的材料性质。

产品特性：

艳丽多彩的装饰性、耐候、耐蚀、耐创击、防火、防潮、隔音、隔热、抗震性、质轻、易加工成型、易搬运安装等特性。

铝塑板规格：

厚度：

3mm、4mm、6mm、8mm宽度：

1220mm、1500mm长度：

1000mm、2440mm、3000mm、6000mm铝塑板标准尺寸：

1220*2440mm铝塑板用途：

可应用于幕墙、内外墙、门厅、饭店、商店、会议室等的装饰外，还可用于旧建筑的改建，用作柜台、家具的面层、车辆的内外壁等。

2.铝单板铝单板均与采用世界知名大企业的优质铝合金加工而成，再经表面喷涂美国PPG、或阿克苏PVDF氟碳烤漆精制而成，铝单板主要由面板、加强筋骨，挂耳等组成。

铝单板特点：

轻量化，刚性好、强度高、不燃烧性、防火性佳、加工工艺性好、色彩可选性广、装饰效果极佳、易于回收、利于环保。

铝单板应用：

建筑幕墙、柱梁、阳台、隔板包饰、室内装饰、广告标志牌、车辆、家具、展台、仪器外壳、地铁海运工具等。

3.铝蜂窝板铝蜂窝板采用复合蜂窝结构，选用优质的3003H24合金铝板或5052AH14高锰合金铝板为基材，与铝合金蜂窝芯材热压复合成型。

铝蜂窝板从面板材质、形状、接缝、安装系统到颜色、表面处理为建筑师提供丰富的选择，能够展示丰富的屋面表现效果，具有卓越的设计自由度。

它是具有施工便捷、综合性能理想、保温效果显著的新型材料，它的卓越性能吸引了人们的眼球。

铝蜂窝板并无标准尺寸，所有板材均根据设计图纸由工厂订制而成，广泛地应用于大厦外墙装饰（特别适用于高层的建筑）内墙天花吊顶、墙壁隔断、房门及保温车厢、广告牌等等领域。

该产品将为我国建材市场注入绿色、环保、节能的鲜活动力。

4.铝蜂窝穿孔吸音吊顶板铝蜂窝穿孔吸音吊顶板的构造结构为穿孔铝合金面板与穿孔背板，依靠优质胶粘剂与铝蜂窝芯直接粘接成铝蜂窝夹层结构，蜂窝芯与面板及背板间贴上一层吸音布。

由于蜂窝铝板内的蜂窝芯分隔成众多的封闭小室，阻止了空气流动，使声波受到阻碍，提高了吸声系数（可达到0.9以上），同时提高了板材自身强度，使单块板材的尺寸可以做到更大，进一步加大了设计自由度。

可以根据室内声学设计，进行不同的穿孔率设计，在一定的范围内控制组合结构的吸音系数，既达到设计效果，又能够合理控制造价。

通过控制穿孔孔径、孔距，并可根据客户使用要求改变穿孔率，最大穿孔率＜30％，孔径一般选用∮2.0、∮2.5、∮3.0等规格，背板穿孔要求与面板相同，吸音布采用优质的无纺布等吸声材料。

适用于地铁、影剧院、电台、电视台、纺织厂和躁声超标准的厂房以及体育馆等大型公共建筑的吸声墙板、天花吊顶板。

第二章铝合金产品现状

2.1铝合金产品的概述

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。

随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。

铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊接技术正成为研究的热点之一。

纯铝的密度小（ρ=2.7g/m3），大约是铁的1/3，熔点低（660℃），铝是面心立方结构，故具有很高的塑性（δ:

32~40%，ψ:

70~90%），易于加工，可制成各种型材、板材。

抗腐蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态σb值约为8kgf/mm2，故不宜作结构材料。

通过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这就得到了一系列的铝合金。

添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，σb值分别可达24～60kgf/mm2。

这样使得其“比强度”（强度与比重的比值σb/ρ）胜过很多合金钢，成为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。

采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构重量可减轻50%以上。

铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金分两大类：

铸造铝合金，在铸态下使用；变形铝合金，能承受压力加工，力学性能高于铸态。

可加工成各种形态、规格的铝合金材。

主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等。

铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。

形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。

不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。

可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。

一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。

铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金（不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好），特殊铝硅合金（可热处理强化，力学性能较高，铸造性能良好），祥云火炬2008年北京奥运会火炬“祥云”的材质就是铝合金。

2.2铝合金产品的种类

根据铝板含有的金属元素不同，铝板大概可以分为9个大类，也就是可以分9个系列，下面逐步大概介绍一下

　　一.1000系列代表1050106010701000系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。

纯度可以达到99.00%以上。

由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。

目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。

1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。

我国的铝合金技术标准（gB/T3880-2006）中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。

　　二2000系列铝板代表2A16（LY16）2A06（LY6）2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。

2000系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。

我国目前生产2000系列铝板的厂家较少。

质量还无法与国外相比。

目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。

随着我国航空航天事业的发展，2000系列的铝板生产技术将进一步提高。

　　　　五5000系列代表5052.5005.5083.5A05系列。

5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。

又可以称为铝镁合金。

主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。

在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飞机油箱。

在常规工业中应用也较为广泛。

加工工艺为连铸连轧，属于热轧铝板系列故能做氧化深加工。

在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。

　　六6000系列代表6061主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。

可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。

可以用于低压武器和飞机接头上。

　　6061的一般特点：

优良的接口特征、容易涂层、强度高、可使用性好，抗腐蚀性强。

　　6061铝的典型用途：

飞机零件、照相机零件、耦合器、船舶配件和五金、电子配件和接头、装饰用或各种五金、铰链头、磁头、刹车活塞、水利活塞、电器配件、阀门和阀门零件。

　　七7000系列代表7075主要含有锌元素。

也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.7075铝板是经消除应力的,加工后不会变形、翘曲.所有超大超厚的7075铝板全部经超声波探测,可以保证无砂眼、杂质.7075铝板的热导性高,可以缩短成型时间,提高工作效率。

主要特点是硬度大7075是高