铝及铝合金焊丝发展[精选5篇]

第一篇：铝及铝合金焊丝发展

铝及铝合金焊接工艺及其焊丝发展

组员（第五组）：李庆树 关子健 梁志宽 黄理宽 莫先耀 陈长阳

摘要： 铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度和导热性以及在低温下能保持良好力学性能等特点，在航空航天、汽车、电工、化工、交通运输、国防等工业部门被广泛地应用。掌握铝合金的焊接性特点、焊接操作技术、接头质量和性能、缺陷的形成及防止措施等，对正确制定铝合金的焊接工艺，获得良好的接头性能和扩大铝合金的应用范围具有十分重要的意义。随着焊接工艺发展，铝合金焊丝也受到人们的关注，介绍铝合金焊丝的化学成分、产品性能及选择原则,阐述其生产工艺的发展现状,指出我国焊丝生产存在的问题,展望铝合金焊丝的发展趋势。

关键词:铝及铝合金;焊丝;焊接：工艺

Aluminum and aluminum alloy welding wire technology and its development Abstract: aluminum alloy has high corrosion resistance, good specific strength and thermal conductivity and the temperature can maintain good mechanical properties and other characteristics, are widely used in aerospace, automotive, electrical, chemical, transportation, national defense and other industrial sectors.Master of aluminum alloy welding characteristics, operation technology and joint quality and performance, welding defect formation and prevent measures of welding process, the correct formulation of the aluminum alloy, and has very important significance to obtain the good performance of the scope of application of the joint and the expansion of aluminum alloy.With the development of welding technology, welding wire of aluminum alloy is attention, introduces the chemical composition, product performance and selection principle of aluminum alloy welding wire, mainly describes the present situation of its production process, points out the existing problems of China's production of welding wire, aluminum alloy wire development trend prospect.Keywords: aluminum and aluminum alloy;welding wire;welding process

第一章

1.1铝合金的分类、成分和性能

（1）铝合金的分类

铝合金可分为变形铝合金（双分为非热处理强化铝合金、热处理强化铝合金两类）铸造铝合金。变形铝合金是指经不同的压力加工方法制成的板、带、管、型、条等半成品材料；铸造铝合金以合金铸锭供应。

按GB/T3190—1996和GB/T16474—1966的规定，铝合金牌号命名的基本原则是：可直接采用国际四位数字体系牌号。四位字符牌号的第一位、第三位、第四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母。2×××为Al－Cu系，3×××为Al－Mn系，4×××为Al－Si系，5×××为Al－Mg系，6×××为Al－Mg－Si系，7×××为Al－Zn系，8×××为Al－其他元素，9×××为Al－备用系。这样，我国变形铝合金的牌号表示法与国际上的通用方法基本一致。

1）非热处理强化铝合金

非热处理强化铝合金通过加工硬化、固溶强化提高力学性能，特点是强度中等、塑性及耐蚀性好，又称防锈铝，原先代号为LF××。Al－Mn合金和Al－Mg合金属于防锈铝合金，不能热处理强化，但强度比纯铝高，并且具有优异的抗腐蚀性和良好的焊接性，是目前焊接结构中应用最广的铝合金、超硬铝、锻铝等。

硬铝 硬铝的牌号是按铜的增加顺序编排的。Cu是硬铝的主要成分，为了得到高的强度，Cu含量一般应控制在4.0%～4.8%。Mn也是硬铝的主要成分，主要作用是消除铁对抗蚀性的不利的影响，还能细化晶粒、加速时效硬化。在硬铝合金中，铜、硅、镁等元素能形成溶解于铝的化合物，从而促使硬铝合金在热处理时强化。

退火状态下硬铝的抗拉强度为160～220MPa，经过淬火及时效后抗拉强度增加至312～460MPa。但硬铝的耐蚀性能差，为了提高合金的耐蚀性，常在硬铝板表面覆盖一层工业纯铝保护层。

超硬铝 合金中锌、镁、铜的平均总含量可达9.7%～13.5%，在当前航空航天工业中仍是强度最高和应用最多的一种轻合金材料。超硬铝的塑性和焊接性差，接头强度远低于母材。由于合金中锌含量较多，形成晶间腐蚀及焊接热裂纹的倾向较大。

锻铝 具有良好的热塑性，而且铜含量越少热塑性越好，适于作锻件用。具有中等强度和良好的抗蚀性，在工业中得到广泛应用。

（2）铝合金的性能 铝合金的物理性能见表1.3。

防锈铜器（铝锰合金、铝镁合金）主要用于要求高的塑性的焊接性、在液体或气体介质中工作的低载荷零件，如油箱、汽油或润滑油导管、各种液体容器和其他用深拉制作的小负荷零件等。铝合金被广泛应用航空航天、建筑、汽车、机械制造、电工、化学工业、商业等领域。铝合金在飞机制造中是主要的结构材料，它约占骨架质量的55%，而且大部分关键轴承部件，如涡轮发动机轴向压缩机叶片、机翼、骨架、外壳、尾翼等是由铝合金制造的。

1.2 铝合金的焊接性特点

铝合金熔化焊时有如下困难和特点： [1]（1）铝和氧的亲和力很大，因此在铝及铝合金表面总有一层难熔的氧化铝膜远远超过铝的熔点，这层氧化膜不溶于金属并且妨碍被熔融填充金属润湿。在焊接或钎焊过程中应将氧化膜清除或破坏掉。

（2）熔焊时，铝合金的焊接性首先体现在抗裂性上。在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素可获得不同性能的合金，各种合金元素对铝合金焊接裂纹的影响不同。

（3）铝合金的固态和液态色泽不易区别，焊接操作时难以控制熔池温度。（4）焊后焊缝易产生气孔，焊接接头区易发生软化。

对铝合金进行焊接，可以用多种不同的焊接方法，表1.4所列的为部分铝合金的相对焊接性。

现代科学技术的发展促进了铝合金焊接技术的进步。可焊接的铝合金材料范围逐步扩大，现在不仅可以成功地焊接非热处理强化的铝合金，而且解决了传统的航空航天和军工等行业，逐步扩大到国民经济生产和人民生活的各个领域。铝合金的焊接方法和材料选用 2.1铝合金的焊接方法

铝合金的焊接方法很多，各种方法有其不同的应用场合。除了传统的熔焊、电阻焊、气焊方法外，其他一些焊接方法（如等离子弧焊、电子束焊、真空扩散焊等）也可以容易地将铝合金焊接在一起。

铝合金常用焊接方法的特点及适用范围见表2.1。应根据铝及铝合金的牌号、焊件厚度、产品结构以及对焊接性的要求等选择。

（1）气焊

氧－乙炔气焊火焰的热功率低，热量较分散，因此焊件变形大、生产率低。用气焊焊接较厚的铝焊件时需预热，焊后的焊缝金属不但晶粒粗大、组织疏松，而且容易产生氧化铝夹杂、气孔及裂缝等缺陷。这种方法只用于厚度范围在0.5～10㎜的不重要铝结构件和铸件的焊补上。

（2）钨极氩弧焊

这种方法是在氩气保护下施焊，热量比较集中，电弧燃烧稳定，焊缝金属致密，焊接接头的强度和塑性高，在工业中获得起来越广泛的应用。钨极氩弧焊用于铝合金是一种较完善的焊接方法，但钨极氩弧焊设备较复杂，不宜在室外露天条件下操作。

（3）熔化极氩弧焊

自动、半自动熔化极氩弧焊的电弧功率大，热量集中，热量影响区小，生产效率比手工钨极氩弧焊可提高2～3倍。可以焊接厚度在50㎜以下的纯铝及铝合金板。例如，焊接厚度30㎜的铝板不必预热，只焊接正、反两层就可获得表面光滑、质量优良的焊缝。半自动熔化极氩弧焊适用于定位焊缝、断续的短焊缝及结构形状不规则的焊件，用半自动氩弧焊焊炬可方便灵活地进行焊接，但半自动焊的焊丝直径较细，焊缝的气孔敏感性较大。

（4）脉冲氩弧焊 1）钨极脉冲氩弧焊

用这种方法可明显改善小电流焊接过程的稳定性，便于通过调节各种工艺参数来控制电弧功率和焊缝成形。焊件变形小、热影响区小，特别适用于薄板、全位置焊接等场合以及对热敏感性强的锻铝、硬铝、超硬铝等的焊接。2）熔化极脉冲氩弧焊

可采用的平均焊接电流小，参数调节范围大，焊件的变形及热影响区小，生产率高，抗气孔及抗裂性好，适用于厚度在2～10㎜铝合金薄板的全位置焊接。

（5）电阻点焊、缝焊

可用来焊接厚度在4㎜以下的铝合金薄板。对于质量要求较高的产品可采用直流冲击波点焊、缝焊机焊接。焊接时需要用较复杂的设备，焊接电流大、生产率较高，特别适用于大批量生产的零、部件。

（6）搅拌摩擦焊

搅拌摩擦焊是一种可用于各种合金板焊接的固态连接技术。与传统熔焊方法相比，搅拌摩擦焊无飞溅、无烟尘，不需要添加焊丝和保护气体，接头无气孔、裂纹。与普通摩擦相比，它不受轴类零件的限制，可焊接直焊缝。这种焊接方法还有一系列其它优点，如接头的力学性能好、节能、无污染、焊前准备要求低等。由于铝及铝合金熔点低，更适于采用搅拌摩擦焊。

2.2 铝用焊接材料

（1）焊丝

采用气焊、钨极氩弧焊等焊接铝合金时，需要加填充焊丝。铝及铝合金焊丝分为同质焊丝和异质焊丝两大类。为了得到良好的焊接接头，应从焊接构件使用要求考虑，选择适合于母材的焊丝作为填充材[2]。

选择焊丝首先要考虑焊缝成分要求，还要考虑产品的力学性能、耐蚀性能，结构的刚性、颜色及抗裂性等。选择熔化温度低于母材的填充金属，可大大减小热影响区的晶间裂纹倾向。对于非热处理合金的焊接接头强度，按1000系、4000系、5000系的次序增大。含镁3%以上的5000系的焊丝，应避免在使用温度65℃以上的结构中采用，因为这些合金对应力腐蚀裂纹很敏感，在上述温度和腐蚀环境中会发生应力腐蚀龟裂。用合金含量高于母材的焊丝作为填充金属，通常可防止焊缝金属的裂纹倾向。

目前，铝合金常用的焊丝大多是与基体金属成分相近的标准牌号焊丝。在缺乏标准牌号焊丝时，可从基体金属上切下狭条代用。较为通用的焊丝是HS311，这种焊丝的液态金属流动性好，凝固时的收缩率小，具体优良的抗裂性能。为了细化缝晶粒、提高焊缝的抗裂性及力学性能，通常在丝中加入少量的Ti、V、Zr等合金元素作为变质剂。

选用铝合金焊丝应注意的问题如下。

1）焊接接头的裂纹敏感性 影响裂纹敏感性的直接因素是母材与焊丝的匹配。选用熔化温度低于母材的焊缝金属，可以减小焊缝金属和热影响区的裂纹敏感性。例如，焊接硅含量0.6%的6061合金时，选用同一合金作焊缝，裂纹敏感性很大，但用硅含量5%的ER4043焊丝，由于其熔化温度比6061合金低，在冷却过程中有较高的塑性，所以抗裂性能良好。此外，焊缝金属避免镁与铜的组合，因为Al－Mg－Cu有很高的裂纹敏感性。

2）焊接接头的力学性能 工业纯铝的强度最低，4000系列铝合金居中，5000系列铝合金强度最高。铝硅焊丝虽然有较高的抗裂性能，但含硅焊丝的塑性较差，所以对焊后需要塑性变形加工的接头来说，应避免选用含硅焊丝。

3）焊接接头的使用性能 填充金属的选择除取决于母材成分外，还与接头的几何形状、运行中的抗腐蚀性要求以及对焊接件的外观要求有关。例如，为了使容器具有良好的抗腐蚀能力或防止所储存产品对其的污染，储存过氧化氢的焊接容器要求高纯度的铝合金。在这种情况下，填充金属的纯度至少要相当于母材。

（2）焊条

铝合金焊条型号、规格与用途见表2.2。铝合金焊条的化学成分和力学性能见表2.3。

（3）保护气体

焊接铝合金的惰性气体有氩所和氦气。氩气的技术要求为Ar＞99.9%,氧＜0.005%，氢＜0.005%，水分＜0.02mg/L，氮＜0.015%。氧、氮增多，均恶化阴极雾化作用。氧＞0.3%，则使钨极烧损加剧，超过0.1%使焊缝表面无光泽或发黑。

钨极氩弧焊时，交流加高频焊接选用纯氩气，适用大厚度板；直流正极性焊接选用Ar+He或纯Ar。

熔化极氩弧焊时，当板厚＜25㎜时，采用纯Ar。当板厚为25～50㎜时，采用添加10%～35%Ar的Ar+He混合气体。当板厚为50～75㎜时，宜采用添加10%～35%或50%He的Ar+He混合气体。当板厚＞75㎜时，推荐添加50%～75%He的Ar+He混合气体。

第二章 铝合金焊丝的化学成分

铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为热处理强化铝合金和热处理不可强化铝合金。用于焊接铝合金的铝合金焊丝分为电极丝及填充丝。铝合金焊丝化学成分,除铝基体外一般还含有各种主要合金元素、添加的微量元素及杂质元素[3]。合金元素的种类和含量决定着焊丝的使用性能,如力学性能、焊接性能、耐蚀性能等。以用途广泛的ＥＲ5356合金焊丝为例,其化学成分(质量分数)为:Ｍｇ5%、Ｃｒ0.10%、(Ｆｅ+Ｓｉ)0.3%、Ｃｕ≤0.05%、Ｚｎ0.05%、Ｍｎ0.15%、Ｔｉ0.1%、Ａｌ余量。其中,主要合金元素Ｍｇ与Ａｌ形成固溶体基体,少量形成Ａｌ8Ｍｇ5粒子;Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ等都是起微合金化、强韧化作用的微量元素。Ｃｒ和Ｍｎ能提高合金的耐应力腐蚀性能;Ｔｉ可形成ＴｉＡｌ3,起细化晶粒、提高抗裂纹能力的作用,并可改善合金的可焊性;杂质Ｆｅ和Ｓｉ会降低合金的耐蚀性和机械性能,尤其对Ｍｎ含量较高的金更为明显;杂质元素Ｎａ严重影响合金的热变形性能,Ｎａ含量超过0.001%就会出现“Ｎａ脆性”,在高Mｇ合金中尤为显著。我国铝及铝合金焊丝型号以“Ｓ”开头,后面的化学元素符号表示主要合金组成,尾部的数字表示同类焊丝的不同品种。铝合金焊丝产品及性能

1904年瑞典人奥斯卡尔凯·吉尔伯格(ＯｓｃａｒＫｊｅｌｌｂｅｒｇ)建立了世界第一家焊条厂(ＯＫ焊条厂,即现在的ＥＳＡＢ公司)。其后,焊接冶金研究不断深入,20世纪50年代、70年代相继开发出了实心焊丝气保焊和气保护药芯焊丝,并得到广泛应用。在“七五”、“八五”期间,我国重点推广ＣＯ2半自动化焊接技术,带动了实心焊丝的发展[4-5]。目前,我国已有近百家实心焊丝生产厂,几十家药芯焊丝生产厂,并能够自行设计制造实心焊丝、药芯焊丝生产线。铝及铝合金的广泛应用以及铝合金焊接技术的飞速进步,使得铝及铝合金焊丝日益引起人们的关注。目前,国外只有少数几家公司掌握铝及铝合金焊丝生产技术,如德国的ＶＡＷ、美国的Ａｌｃｏａ、日本的ＫＯＫ等。日本的铝及铝合金焊丝的工业标准(ＪＩＳＺ3232)基本是参照美国标准,其产品质量在1970年以前尚落后于欧美等国,其后产品质量显著提高,目前已达到国际先进水平[6]。3 铝及铝合金焊丝材料的选用

铝及铝合金焊丝广泛应用于铝合金氩弧焊及气焊。焊丝选用主要根据母材的种类、接头的抗裂性能、机械性能、抗腐蚀性能及经阳极化处理后焊缝与母材的色彩协调等方面的要求综合考虑。一般来说,焊接铝及铝合金都采用与母材相同或相近牌号的焊丝,这样可以获得较好的耐蚀性;但焊接热裂倾向大的热处理强化合金时,选择焊丝时则主要考虑抗裂性。铝镁合金焊接时,为弥补焊接过程中镁的烧损,应避开焊缝易出现裂纹的镁含量临界点(2%),一般采用含镁量比基材高1%～2%的焊丝。另外,采用含Ｍｇ量高的铝合金焊丝焊接高Ｚｎ铝合金时可提高焊缝的抗裂性。以6005Ａ型材为例,其镁含量为0.65%、硅含量为0.70%,采用ＥＲ5356铝合金焊丝可以满足上述要求。依据美国ＡＬＣＯＴＥＣ铝焊接研究所提供的技术资料,并参照德国、日本等国文献报道,焊接7005铝合金型材时可选用的焊丝牌号有ＥＲ5356、ＥＲ5183,接头综合性能均较高;二者比较,ＥＲ5356接头强度稍差,但延伸率较大。综合国外铝合金车辆的成功制造经验,选择ＥＲ5356焊丝焊接7005基材较好[7]。4 铝及铝合金焊丝生产工艺

目前国内铝合金焊丝线坯的生产工艺大致有立式半连续铸造-挤压法、连铸连轧法、水平连铸连拉法三种。立式半连续铸造-挤压法的工艺流程:配料→熔化→精炼→立式半连续铸造(Υ162ｍｍ圆锭)→铸锭均匀化→铸铸锭加热→热挤压→Υ8ｍｍ线坯;连铸连轧法的工艺流程:配料→熔化→精炼→连续铸造(边长为40～50ｍｍ菱形截面坯料)→热连轧(13道次)→Υ9.8ｍｍ线坯;水平连铸连拉法的工艺流程:配料→熔化→精炼→水平连铸连拉(12个或24个结晶器并联)→Υ12ｍｍ线坯[8]。

目前国内研制的军工用铝合金焊丝线坯的生产主要采用立式半连续铸造-挤压法,其特点是产品质量好、性能稳定,所用设备也可用于生产其它铝合金线材(如铆钉线等),但设备投资较大,工序多,占地面积大,工模具消耗和能耗较高,生产过程中的几何废料也高,产品成品率相对较低;国外铝合金焊丝线坯的生产多采用连铸连轧法,设备投资适中,产品单重大、成材率高(90%以上)、质量相对稳定;水平连铸连拉法的特点是设备投资少,线材的成品率高(90%以上),在纯铝焊丝线坯的生产中优势明显,有取代其它工艺的趋势,但这种方法目前还有一些工艺问题有待解决。结束语

目前我国生产的铝合金焊丝存在严重的质量不稳定问题,某些用途(特别是高速列车)的铝合金焊丝尚依靠进口。因此,控制焊丝的化学成分,提高焊丝的产品质量非常重要。此外,焊丝的表面抛光度、清洁度、丝径均匀度、焊丝翘距和螺旋度等对焊丝质量的影响也不可忽视,同样也是目前铝及铝合金焊丝研制和生产中迫切需要解决的问题。焊丝与焊材比例体现着一个国家的焊接自动化水平[9]。据报道,按照此比例计算,德国的焊接自动化水平达到80%,日本为70%,美国为56%,俄罗斯为40%,我国约为15%。我国应大力发展和推广使用各类焊丝;进一步降低实心焊丝的成本,改善焊缝成形性,减少飞溅;扩大药芯焊丝品种,提高焊丝质量,开发抗气孔性优良的焊丝;全面降低焊接材料发尘量;尽快开展环境协调型焊材的理论研究和应用开发。

参考文献

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第二篇：《铝及铝合金》教案

《铝及铝合金》教学设计

一、教学课题

苏教版《化学1》专题3第一单元《铝及铝合金》，让学生了解铝的主要性质，能运用铝的性质解释生产、生活中的一些实际问题，培养学生实验操作能力、观察能力和分析问题的能力。善于利用互联网搜索，扩大知识面，加深对知识的理解。

二、教材分析

本节课要求掌握铝的主要性质，结合知识解决生产、生活中的一些实际问题。

教学目标：

1、理解并掌握铝的主要性质和用途

2、通过实验探究和问题讨论，了解实验研究的方法。

3、通过动手实验及分组讨论，激发学生的探究热情，形成对科学持续的内在兴趣。

三、教学方法

教法：分组讨论法、实验探究法、多媒体课件教学、充分运用互联网技术，搜索相关知识加深理解，激发兴趣，提高能力。

学法：学生预习，上网查找相关资料，合作交流，解读探究。

四、教学过程

军事的发展其实也离不开化学，制造导弹、飞机的材料都要用到铝合金。现在就让我们走进铝的世界。

[图片观察]同学们看，这幅图(如图1所示)展示了铝的很多用途。用途由性质决定，请大家观察这些图片，讨论、归纳铝的物理性质。

[分组讨论一] 由图片讨论并归纳出铝的物理性质。[第一次展示高压锅] 请看，这是日常生活中常用的铝制高压锅，高压锅中都有这样的一张说明书，请一位同学上来读一下说明书中关于清洗高压锅的注意事项。这位同学读的内容已经显示在大屏幕上了(如图2所示)，请大家分组讨论一下，从说明书中推测铝可能有哪些化学性质？

[分组讨论二]从说明书中推测铝可能具有的化学性质。

[归纳总结]从说明书中可以看出，铝能与酸、碱等物质反应。是不是这样呢？我们用实验来验证。

[分组实验] 铝与酸、碱、盐的反应。这是点滴板，今天的实验就在点滴板中进行，主要做三个实验：铝与酸、碱、盐的反应。(如图3所示)实验过程中请仔细观察现象。

[汇报现象]已经完成实验的小组请举手。请同学来描述一下实验现象。[原因分析]同样是铝片与硫酸反应，不同小组观察到的现象为什么不一样呢？（停顿）原来是硫酸的浓度不同，有的小组发的是稀硫酸，有的发的却是浓硫酸。请到课本P68中寻找答案。

[启迪升华]刚才的实验告诉我们，活泼金属与酸反应不一定都有气体产生，这几组同学观察非常仔细，没有主观臆断，而是尊重事实，科学探究要的就是这种实事求是的态度。

[分组讨论三]常温下，铝片在浓硫酸中会“钝化”，在空气中能不能也形成致密的氧化膜呢？请结合生活实际来讨论一下。

[归纳总结]铁容易生锈，而铝难腐蚀。为什么呢？铁在空气中被氧化，表面生成的Fe2O3是疏松的，不能阻止了内部的铁进一步发生反应。铝比铁更活泼，但铝在空气中生成Al2O3是致密的氧化膜，阻止了内部的铝进一步发生反应。(如图4所示)[第二次展示高压锅]拿出高压锅并敲打，铝制高压锅能否经常用钢丝球擦洗？

[引导释疑]擦了不是更亮吗？(停顿片刻)擦了氧化，再擦再氧化，虽然漂亮，但越擦越薄。

[提出问题]铁在纯氧中剧烈燃烧，火星四射，铝比铁活泼，铝在纯氧中也能燃烧吗？

[教师讲解]铝粉在氧气中燃烧。利用盛有二氧化锰的广口瓶，加适量的双氧水可产生氧气，用棉花包裹铝粉，点燃。

[军事应用]军事上利用这个反应来制造信号弹、燃烧弹，还可用作火箭推进剂。

[提出问题]通过前面的分组实验，大家观察到：铝不仅与酸溶液反应，也能与强碱溶液产生气体。铝与氢氧化钠、水反应，生成了一种钠盐，叫偏铝酸钠。反应中铝元素由0价升高到+3价，那产生的是什么气体呢？请讨论确定一下。

[分组讨论四] 铝与氢氧化钠溶液反应产生的是什么气体？

[归纳总结]从元素守恒看，气体可能是氧气或氢气。从化合价看反应中铝元素的化合价升高了，必然有元素化合价降低，能降低的元素只能是氢元素，生成的是氢气。是不是呢？请观察下面的演示实验(如图6所示)[演示实验二]师生合作完成铝粉与氢氧化钠溶液反应

实验

[得出结论]这种气体可以燃烧，果然是氢气。

[第三次展示高压锅]钢丝球对高压锅是物理损害，而酸碱性食品腐蚀高压铝锅是化学损害，原理是酸、碱先破坏表面氧化膜，继而再与内部的铝反应。

[播放视频]（野外焊接钢轨）

[提出问题]视频中焊接钢轨用到的那袋试剂是什么呢？

[演示实验三]利用铝热反应来焊接铁钉。下面我来模拟这个实验，这是埋在沙里的两根铁钉，将它们相互靠近，同学们可将这两根铁钉想象成两根钢轨，再向试管中加入铝粉和氧化铁的混合物，加一定量氯酸钾，氯酸钾高温产生氧气，助燃。插上镁条，镁条燃烧可以产生反应需要的高温。(如图7所示)

[课堂巩固练习] 1.铝在人体中积累可使人慢性中毒，1989年世界卫生组织正式将铝确定为食品污染源之一而加以控制。铝在下列场合的使用须加以控制的是

（）①制铝锭 ②制易拉罐 ③制电线、电缆 ④制包糖果用的铝箔 ⑤制炊具⑥制防锈油漆

A．①②④⑤⑥

B．②⑤⑥

C．②④⑤

D．③④⑤⑥ 2.相同条件下，等质量的铝分别与足量硫酸溶液、烧碱溶液反应产生的氢气的体积比为（）

A．1∶l

B．2∶l

C．3∶D．1∶3 3.铝合金因坚硬、轻巧、美观、洁净、易于加工而成为新型建筑装潢材料，主要用于制作窗框、卷帘门、防护栏等。下列与这些用途无关的性质是

（）A．不易生锈

B．导电性好

C．密度小

D．强度高

五、教学反思

（1）充分体现“从生活走进化学，从化学走向社会”的教学理念。从生活视角巧妙进入化学视角，调动了学习化学的积极性。

（2）课堂上每个实验都有震撼力。实验现象很“刺激”。学生激动、欢呼，对学科知识的理解将是何等深刻。

（3）充分利用互联网搜索视频，加强了学生的直观认识，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果。

第三篇：纯铝及铝合金特性概述

纯铝及铝合金特性概述

一纯铝

密度：铝是一种很轻的金属，密度为 2.72 克 / 厘米3，约为纯铜的 1/3。

导电导热性：铝的导热及导电性能好，当铝的截面和长度与铜相同时，铝的导电能力约为铜的 61 ％，如果铝与铜的重量相同而截面不同（长度相等），则铝的导电能力为铜的 200 ％。

化学特性：抗大气腐朽性能好，因为其表面易形成致密的氧化铝膜，能阻止内部金属的进一步氧化，铝与浓硝酸、有机酸及食品基本不起反应。

铝呈面心立方结构，工业用纯铝塑性极高(ψ =80%), 很容易承受各种成型工艺，但其强度过低，σ b 约为 69Mpa, 故纯铝只能通过冷变形强化或合金化来提高其强度后，才可以作为结构材料；

铝是非磁性，无火花材料，且反射性能好，既能反射可见光，也能反射紫外线；

铝中的杂质为硅和铁，当杂质含量越高时，其导电性，抗腐蚀性及塑性越低；

二.铝合金

如果在铝中加入适量的某些合金元素，再经过冷加工或者热处理，可以大幅度的改善某些特性，铝中最常用的合金元素为铜、镁、硅、锰、锌 , 这些元素有时单独加入，有时配合加入，除了上述元素外，有时还加入微量的钛、硼、铬等。

根据铝合金的成分及生产工艺特点，可以分为铸造铝合金及形变铝合金两类。

形变铝合金：这类铝合金通常通过热态或冷态的压力加工，即经过轧制，挤压等工序，制成板材、管材、棒材以及各种型材使用，这类合金要求具有相当高的塑性，故合金含量较少。

铸造铝合金则是将液态金属直接浇注在砂型中，制成各种形状复杂的零件，对这类合金要求具有良好的铸造性，即良好的流动性，合金含量少时，适宜做形变铝合金，合金含量多时，做铸造铝合金。

铝合金的弹性模量小，仅相当于钢材的 1/3，即在相同的截面下，加以相同的载荷，铝合金的弹性变形是钢的 3 倍，承受力不强，但抗震性能好。

铝合金的硬度范围(包括退火和时效硬化状态)为 20~120HB。最硬的铝合金比钢材还软。

铝合金的抗拉强度极限为 90Mpa(纯铝)到 600Mpa(超硬铝)，与钢材相比差距较大。

铝合金的熔点较低（一般在 600 ℃左右，钢在 1450 ℃左右）。

铝合金在常温及高温下均具有优良的塑性，可以采用挤压法制成截面形状极为复杂、而且壁薄、尺寸精度高的结构零件。

铝合金除有适宜的机械性能之外，还具有优良的耐腐蚀，导热导电及拋旋光性能。

三.名词解释 : ：

σb ：抗拉强度（强度极限）是相当于拉断前的最大负荷应力，即试样所能承受的的最大负荷除以原始截面积。

ψ：断面收缩率，是试样断裂后截面的相对收缩值，等于截面的的绝对收缩量除以试样是的原始面积。

塑性：断裂前金属发生塑性变形（即残余变形）的能力。

四.铝及铝合金国际牌号命名体系

1.纯铝(铝含量不小于99.00%)1XXX

2.合金组别按下列主要合金元素划分

1．Cu(铜)2XXX

2.Mn(锰)3XXX

3.Si(硅)4XXX

4.Mg(镁)5XXX

5.Mg+Si(镁+硅)  6XXX

6.Zn(锌) 7XXX

7.其他元素8XXX

8.备用组9XXX

1XXX组表示纯铝(其铝含量不小于99.00%),其最后两位数字表示最低铝百分含量众小数点后面的两位.牌号的第2位数字表示合金元素或杂质极限含量的控制情况.如果第2位为0,则表示其杂质极限含量无特殊控制;如果是1-9,则表示对一项或一项以上的单个杂质或合金元素极限含量有特殊控制.2XXX-8XXX牌号中的最后两位数字没有特殊意义,仅用来识别同一组中的不同合金,其第2位表示改型情况.如果第2位为0,则表示为原始合金;如果是1-9,则表示为改型合金.6063-T5 铝材成分标准含量表

注释：含量为%

五.铝合金中国牌号的代号的含义

L--铝

LF--防锈铝合金（AiMn)

LY--硬铝合金（AiMg）

LC--超硬铝合金（AiMgMgMg-Si）

LT--特殊铝合金

六.实际应用

目前在散热器行业使用的铝合金主要有下面几种：

1.Al6063/ Al6061

优良的可塑性使之可以挤压的工艺制造型材散热器。几乎可以制造任何形状的散热器，工艺成熟，价格便宜，可加工性能高。

2.铸铝

主要应用于大型不规则外形散热器及设备机柜一体化的散热器。

3.LF/LY系列

主要应用在特殊使用环境的电子设备散热器。使用环境对硬度和防腐蚀性有一定的要求。

目前较多使用的是LY12。

4.纯铝

较多使用于对导热性能要求较高的环境。总体来说较少使用。

第四篇：其他铸铁简介,铝及铝合金教案

金属工艺学电子教案（18）

【课题编号】

18-7.2，8.1 【课题名称】

其他铸铁简介，铝及铝合金 【教材版本】

郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006 【教学目标与要求】

一、知识目标 了解可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁与工业纯铝、常用变形铝合金、铸造铝合金的牌号、性能及用途。

二、能力目标

能根据可锻铸铁、蠕墨铸铁、变形铝合金、铸造铝合金的牌号，知道它们的性能及大致用途。

三、素质目标

了解可锻铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁、变形铝合金、铸造铝合金的牌号、性能及用途，有初步的运用能力。

四、教学要求

一般了解可锻铸铁，蠕墨铸铁和合金铸铁的牌号、性能及应用。一般了解工业纯铝、常用变形铝合金和铸造铝合金的牌号、性能及用途。【教学重点】

常用变形铝合金和铸造铝合金的牌号、性能及用途。【难点分析】

变形铝合金的强化方法和热处理特点。【分析学生】

1．具有学习的知识基础。2．具有学习的能力基础。

3．铝及铝合金具有重量轻、在大气中耐蚀性好、比强度高等优点，是航空、航天器上重要结构材料。变形铝合金的强化方法和热处理有其特点。学习中要关注性能特点和强化特点，联系具体牌号的应用。【教学设计思路】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。【教学资源】

1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，18-1 2005 2．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005 【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。【教学过程】

一、复习旧课（15 分钟）

1．简述

灰铸铁，球墨铸铁牌号、性能及应用。2．讲评作业批改情况； 3．提问： 题7-12。

二、导入新课

铸铁除灰铸铁、球墨铸铁外，还有可锻铸铁、蠕墨铸铁和合金铸铁。

有色金属是指钢铁以外的其他金属。有色金属种类很多，又具有某些独特的性能，是现代工业中不可缺少的金属材料。

三、新课教学（70分钟）

1．其他铸铁简介（30分钟）

教师讲授可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁。演示网络课程可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁应用实例三个视频。

学生课堂练习：题7-8；7-9。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。2．铝及铝合金（40分钟）教师讲授工业纯铝、铝合金的分类与牌号、变形铝合金、铸造铝合金。演示网络课程hapter8内容说明。

学生课堂练习：题8-1；8-4。教师巡回指导、设问、提问；学生回答、讨论；教师讲评。

四、小结（5分钟）

简述常用变形铝合金、铸造铝合金牌号、大致用途。

五、作业布置 1．习题： 题7-7；8-2。2．思考题：

题7-10；8-3。【板书设计】

参考相应的PPT文集。【教学后记】

18-2

第五篇：铝工业概况及发展

铝工业概况及发展

铝在地壳中分布广，平均含量为8.1%，仅次于氧和硅，居第三位，在金属元素中居第一位。全球铝矿资源丰富，储量巨大，其中澳大利亚、几内亚、巴西、牙买加、印度及中国铝土矿极为丰富。越南和老挝的铝土矿也超过10 亿吨.自电解法炼铝问世以来，铝的生产和消费量不断增加，近几十年，由于冶炼方法与工艺的不断改进和电力工业的发展，以及经济高速发展和社会文明需求的推进，发展惊人。

1940年全世界原铝产量不到100万吨，到2004年世界铝产量和消费量均已超过4000万吨，到2010年已经突破4500万吨。

起步于1954年，到1983年成立中国有色金属工业总公司，才确立优先发展铝的方针，出现崭新局面，1989年全国铝产量已达76万吨，铝加工材达42万吨，全年铝消耗87万吨。1990年来，进入高速发展，国家投入千亿资金，从矿山开采、选矿、氧化铝和电解铝生产到铝加工、深度加工及产品销售应用得到蓬勃发展，形成完整工业体系和产业部门。

我国铝产业在进入21世纪后经历了一个快速发展的时期。2000年—2011年，我国氧化铝、电解铝产量的年均增长速度分别达到21%和18%。铝产业的快速发展保证了国民经济的用铝需求，但是由于投资的过快进行，而需求受经济放缓等因素影响增长不力，我国铝产业产能严重过剩。据估计，到2011年，全国已形成氧化铝产能5220万吨/年、电解铝产能2550万吨/年、铝材产能3200万吨/年，与产

量相比，2011年氧化铝、电解铝、铝材的产能利用率分别只有65%、70%和87.5%。实际上铝产业的过快发展已经使铝供给超过市场需求，铝价低迷，铝企业经营困难。

我国铝产业发展成果显著，但产能过剩问题也较为严重，供大于需的局面令产品价格低落，铝企业经营亏损严重。要解决这一问题，国内需求的增长是重要方向，铝产业自身也必须对产能的增长做出限制，并适度加快淘汰过剩产能。同时我国铝产业也要不断提高技术水平，努力降低成本，以应对能源价格的上涨，并在经营战略上对可能出现的铝土矿紧缺做好准备。