铝的材质详情.docx

1、铝的材质详情兼具强度与轻量、效能与价钱，而且又能耐油、耐高温与抗腐蚀等，没有其它任何的材质会比铝合金更适用。但是同样都是铝合金的材质，却会因为合金内所加入的金属成份与制作过程的不同，而产生完全迥异的特性。在本单元里。我们将要来探讨各种不同的铝合金的组成成份，以及其特有的合金金属的特性。 合金的成分所谓的 “ 合金 ” ，是指两种或两种以上的金属，加热熔化后，合成一种新型态的金属，而所谓的 “ 铝合金 ” ，则是指使用铝合其他金属加热熔化而成，并且铝在合金中还要占有最高的比例。一般铝合金成分的标示方式是采用 4 个阿拉伯数字来表示，它清楚载明了铝合金内所含的各种金属元素。其中第一位数字则是说明了

2、铝合金中，除了铝元素以外，加入的最主要的金属元素。其表示方式为如：（各种不同铝合金代号与其代表的加入合金中的金属元素） 数 字 主要的合金元素 1XXX 铝（ Aluminum ）最少估占 99 以上 2XXX 铜（ Copper ） 3XXX 锰（ Manganese ） 4XXX 矽（ Silicon ） 5XXX 镁（ Magnesium ） 6XXX 镁和矽 7XXX 锌（ Zinc ） 8XXX 其他金属元素 在从 2XXX 到 8XXX 的数字群中，第二个数字表示了合金加工的方式，而最后二个数字，则是提供给在同一系列的族群中作为区别使用。 每种不同的铝合金，都是其适用的场合与限制，

3、而在遥控模型的使用上，我们最常看到的，也是应用最广的，当属 6061 和 7075 这两种规格，以下我们再针对此两种作进一步说明。 6061 ： 在 6061 规格铝合金中，铝合金元素占了 97.9 ，镁元素占了 1 ，矽元素占了 0.6 另外还有加入了 0.28 的铜与 0.2 鉻（ Chromium ）。 7075 ： 在 7075 铝合金中，主要的铝和锌金属元素分别占了 90 和 5.6 ，其他则是镁元素占了 2.5%, 铜占了 1.6 ，鉻占了 0.23 最后还有余数则是矽，锰，钛 等金属元素。 铝合金强度测量的依据一般我们在测量金属的强度时会有各种不同的方法，不过我们再次提出三种最常

4、被使用的方式，来作为衡量铝合金强度的依据。它分别是屈服力（ Yield ），剪切力（ Shear ）和张力（ Tensile ）而测量的单位则分别有英制的（ KSI: 每一平方英寸所能承受的千磅数（ thousands of pounds persquare inch ）与公制的（ KN/m ：每一平方米所能承受的千牛顿力）而为了统一起见本文以（ KSI ）为衡量的单位依据。 所谓的 “ 屈服力 ” 是表示要破坏聚合物网状结构最小的力。每个物体表面都是其所能承受的力量的限制，一暂超过此作用力时，物体就会开始变形，而失去其原本的形状。而如果用我们一般较为熟悉的方式来解释，一物体在单位面积上所能承

5、受而且不使其产生变形的最小作用力，就是屈服力。而剪切力则是用来衡量物体所能承受来自于侧面的撞击力大小的依据，在遥控车上应用最广的就是摆臂插销的部分，使用剪切力越高的材质所制成的摆臂插销，其所能承受的侧面撞击力就会越大，也较不易弯曲，变形。最后一项就是大家比较熟悉的张力，它是表示要物体拉到分开所需施于的最小力量，而张力有时也被称为物体的极限强度 (Ultimate strength) 或最终强度。在此我们顺便附上 6061 与 7075 的铝合金强度测量的数据供你参考：铝合金 屈服力 剪切力 张力 代号 （ Yield ） （ Shear ） （ Tensile ） 6065 7KSI 10KS

6、I 13KSI 7075 15KSI 22KSI 33KSI 上表： 6061 与 7075 的各种强度测量数据。 从上表中我们可以很清楚的看出， 7075 比起 6061 铝合金而言，在各方面的测量数据都要明显高出许多，而这主要是因为 7075 铝合金中，铝合金的含量比 6061 中含有的铝还少了近 8 所的缘故（ 6061 中含有 97.9 的铝，而 7075 中则含有 90 的铝）。因为，纯铝是一项非常软的金属元素。 金属的韧度（ Temper ）采用合金的方式，可以改变金属本身的特性，使其变成另外一种物理特性完全不同的材质。而除了合金外，另外一种可以用来提高金属整体强度的方式，就是所谓

7、的 “ 热处理 ” 。一般我们常听到的 “ 淬火 ” 就是 “ 热处理 ” 的一种，它是让金属在经由高温加热后，再进行急速冷却的方式来增加其强度。而一般用来说明金属在经由 “ 热处理 ” 后的特性，就是所谓的 “ 韧度（ Temper ） ” 。 一般描述金属 “ 韧度 ” 的方式，是采用不同的英文字母缩写来表示。在此我们列出几种常见的英文字母所代表的意义供你参考： F ：表示金属在经过加工处理后（包括：冷加工、热加工或铸造成形）就不再施以特别处理。 O ： 表示金属再经过 “ 退火（ Annealed ） ” 的处理过程，至最低要求的强度水准。而一般经由 “ 退火 ” 的目的，是希望能使加工

8、硬化的机件再度软化，并回复到要求的韧性，以增加材质的延展性与安定性，方便做更进一步的加工。 W ： 指使用 “ 固溶热处理（ Solution Treatment ） ” 并经由 “ 自然时效（ Natural Aging ） ” 的方式，来达到金属硬化的目的。而此热处理的方式，一般是使用在 7XXX 系列的铝合金，以提高其硬度。 H: 表示经过加工变形的成品，这是一种不需要再经过额外热处理的过程，而能够提高材质本身强度的一种方式。 T ：比上述的 “F” 、 “O” 或 “H” 等，更能强化材质韧性的一种热处理方式。而一般再 “T” 的字母后，都会再跟一个或一个以上的数字。如我们常听到的 “

9、T 6” 就是其中一种。 上述中的 “ 固溶热处理 ” 与 “ 自然时效 ” 都是硬化热处理的一种，而一般实用的析出硬化热处理程序，通常都会包括：固溶热处理、淬火与时效处理（ Aging Treatment ）三种步骤。所谓的 “ 固溶热处理 ” 是指将合金内的材料完全升温到金属熔解，以便让所有溶质全部溶入在一起的过程 ; 而 “ 淬火 ” 则是指将 “ 固溶热处理后 ” 的材料，迅速冷却以便获得更大的硬度的过程。而 “ 时效处理 ” 则将 “ 淬火 ” 处理后的物体，放置在恒温的状态下，使其内部结构逐渐发生变化，并产生细致的析出物，而造成性质上的变化。此恒温若是在室温的状态下，则称为 “ 自

10、然时效 ” ；而若在高温炉中进行，则称之为 “ 人工时效 ” 。 在所有的遥控模型的应用上，我们常可看到采用 “T 6” 热处理的铝合金。如果是使用 “T6061 T 6” 热处理的铝合金，甚至可以让原本 6061 的材质，拥有比 7075 铝合金更高的 “ 屈服力 ” 与 “ 张力 ” （参考下表），不过在 “ 剪贴力方面，则比 7075 还低。因此，在采用 “T 6” 热处理后，将可大幅度提升铝合金的 “ 屈服力 ” 与 “ 张力 ” ，但相对在 “ 剪切力 ” 的增加幅度则较小，而这种热处理的的技术，同样都适用在 6061 与 7075 的材质上。 铝合金代号 屈服力（ Yield ）

11、剪切力（ Shear ） 张力（ 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” 级热处理后，所得到的各种衡量强度的数据。 更进一步了解 7075T6 在上述中，我们说明了将 6061 铝合金材质，在使用 “T 6” 级热处理后所得到的各种强度测量数据，而对于采用 “T 6” 级热处理的 7075 而言，又会有怎样惊人的表现呢？ 如上列的表三所示，对于 7075T6 而言，在 “ 屈服力 ” 上提升到将近原

12、本未经热处理前的五倍（ 15KSI73KSI ），而 “ 张力 ” 也提升了约二倍半（ 33KSI83KSI ），二更令人惊讶的则是在 “ 剪切力 ” 方面。对于 6061 T6 而言，仅提升了 7KSI （ 10KSI17KSI ），为原本的 70 ；而在 7075 T6 上，则是从 22KSI 提升到 48KSI ，整整提升了二倍多。 结论 铝合金是一项应用非常广的材质，对于许多玩家而言，可能常常听到一些铝合金在处理过程中，非常令人冲动或是难以理解的字眼，而在本文中更是提出了许多在材料力学上才会出现的专有名词。而我们在撰写本篇文章的目的，并不是希望玩家都对这些专有名词能够通盘了解，而是希望

13、你下次如有机会在听到一些专业术语，或是在查询产品所使用材质的特性或是加工处理的方式时，能有一些概略性的认识。 铝铝合金的型号区分极各种牌号铝合金的作用铝合金的型号区分例如： 1020就是铝的牌号,具体意思是第一位数表示分类代号:1工业纯铝,2铝铜镁系；3铝锰系；4铝硅系；5铝锰系；6名硅镁系；7铝锌镁铜系；8铝与其他元素 :第二位数表示受控杂质个数；第三、四位数表示纯铝铝含量百分数小数点后的最低含量各种牌号铝合金的作用：2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天

14、器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270300摄氏度。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力 2319 焊拉2219合金的焊条和填充

15、焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 2A01 工作温度小于等于100摄氏度的结构铆钉 2A02 工作温度200300摄氏度的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 工作温度150250摄氏度的飞机结构及工作温度125250摄氏度的航空器结构铆钉 2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100摄氏度的航空器结构铆钉 2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉 2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件 2A16 工作温度250300

16、摄氏度的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱 2A17 工作温度225250摄氏底的航空器零件 2A50 形状复杂的中等强度零件 2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等 2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等 2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件 2A90 航空发动机活塞 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道 3004 全铝易拉罐罐身，要

17、求有比3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件 3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等 3A21 飞机油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等 5005 与3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比3003合金上的氧化膜更加明亮，并与6063合金的色调协调一致 5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等 5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、

18、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等 5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以及需要有高抗蚀性的其他场合 5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等 5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等 5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输

19、槽罐 5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件 5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜 5254 过氧化氢及其他化工产品容器 5356 焊接镁含量大于3%的铝-镁合金焊条及焊丝 5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道 5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料 5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件 5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器 5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织 5A02 飞机油箱与导管，焊丝，

20、铆钉，船舶结构件 5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金 5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架 5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨部件 5A12 焊接结构件，防弹甲板 6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于6063合金的结构件，如梯子、电视天线等 6009 汽车车身板 6010 薄板：汽车车身 6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、家具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 6066 锻件及焊接

21、结构挤压材料 6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材 6101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等 6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用 6201 高强度导电棒材与线材 6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 6262 要求抗蚀性优于2011和2017合金的有螺纹的高应力零件 6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道 6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件 7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性

22、的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒 7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军用器材、装甲板、导弹装置 7049 用于锻造静态强度与7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与7075-T6合金的相等，而韧性稍高 7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高 7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178合金板材与管材的包覆层 7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造 7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高 7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件 7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件 7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等附表