空间网格结构用铝合金材料特性

第一篇：空间网格结构用铝合金材料特性

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空间网格结构用铝合金材料特性

近年来，国内外诸多大跨度空间结构的设计和建造使用了铝合金.但就金属空间结构建筑物的总体数量而言，传统的钢结构仍占据主导地位，而铝合金空间结构只占到其中的一小部分.原因之一是工程造价的制约，铝合金材料比钢材价格贵，某些国家相同截面规格的铝合金型材价格甚至达到钢材的7～10 倍.结合密度、强度因素考虑材料造价，铝合金材料将达到钢材价格的3～4 倍;原因之二是已建铝合金空间结构的数量远少于空间钢结构，因而包括建筑和结构设计师在内的从业者对铝合金材料特性和铝合金结构认识不足，习惯性采用钢结构方案实现设计理念.1.1 锻造铝合金分类及性能比较

铝合金可分为锻铝和铸铝两类.前者是对未熔化的铝坯进行热加工或冷加工成型，后者是将熔化的铝液倒入模具再将其铸造成型.锻造铝合金牌号命名规则是由美国铝业协会(AA)于1954 年提出的，现已被广泛接受并采用，我国也采纳并沿用了该命名方法，并借鉴美国规范的状态代号制订了相关规范.不同牌号的锻造铝合金的强度、延展性、耐腐蚀性等特性由于其化学成分(铝元素和其他少量添加元素)含量的差异而有所不同，如图1 所示，其中4xxx 系列主要用于焊接材料，未纳入比较范围.除化学成分的影响外，锻造铝合金的后续处理方法也会对其力学性能带来很大影响.在各系铝合金中，2xxx、6xxx 和7xxx 系列是可热处理铝合金，通常使用热处理加工方法(T);其他各系为非热处理铝合金，常使用冷加工硬化(H)等方法进行处理.6xxx 系列中含有镁和硅元素，该系列铝合金具有良好的耐腐蚀性和与Q235 钢材相近的强度，并且易于挤压成型，建筑结构中使用的大部分铝合金型材均属该系列，如6061-T6 铝合金，被广泛应用于铝合金空间结构中.1.2 结构用铝合金材料性能及其优缺点

锻造铝合金与结构用钢相似，都具有很好的延展性，高强铝合金强度甚至可与高强钢相比，但其延性略差.在结构设计中铝合金与钢材有诸多相似点，同时也存在着差异，以下通过对比分析铝合金作为结构材料的优缺点.锻造铝合金密度为(2.67～2.80)×103 kg /m3，在结构设计中，为使用方便通常近似取为2.70×103kg /m3，而结构用钢材密度为7.85×103 kg /m3，约为铝合金密度的3 倍.锻造铝合金由于其牌号差异，弹性模量为(69.6～75.2)×103 MPa，钢材为205×103 MPa，亦为铝合金的3倍.铝合金的弹性模量随环境温度的升高而减小，在100℃时减至67×103MPa，升温至200 ℃ 时则减至59×103 MPa.在室温下铝合金的热膨胀系数约为23×10－6/℃，为钢材(12×10－6/℃)的2 倍，表明铝合金结构对温度的变化(主要是升温变化)更为敏感，且随温度的升高，铝合金热膨胀系数也逐渐增大，在200℃ 时可达26×10－6 /℃.当铝合金构件不受约束时，由温度变化引起的变形更大，这在铝合金空间结

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构的构件及支座设计、施工时应加以注意.但由于弹性模量低，铝合金构件受到约束时，温度变化引起的变形仅为同条件下钢结构构件的2/3.随着温度降低，铝合金的抗拉强度和伸长率提高，其力学性能有较为稳定的改善，且铝合金在低温环境中表现良好.铝合金泊松比近似为1 /3，随温度降低略微减小，但在结构设计中可以忽略该变化.铝合金可挤压成型，采用独特的挤压工艺可制作出具有复杂截面的构件，使截面形式更加合理.铝合金构件和节点等可以进行批量预制，再进行装配，这种生产模式对于具有大量重复特征杆件和节点的大型铝合金空间结构具有良好的适用性.另外，铝合金良好的加工性能也使其能够更好地满足复杂建筑造型的要求.铝合金对于各种波长的光线具有良好的反射率，外观色泽好.由于铝合金屋盖对阳光有高反射率，可保证结构内部环境冬暖夏凉，所以铝合金空间结构被大量用于植物温室、植物园展览厅等建筑中.在建筑结构中，铝合金一般不需要专门的防腐处理，因为铝合金自身在空气中可形成致密氧化膜，使其具有良好的耐腐蚀性能.在游泳馆和溜冰场等水蒸气含量较高的体育馆，采用铝合金结构可以很好地抵御水蒸气的侵蚀，减少后期维护费用.同样，在石油化工、仓储等防腐要求较高的大型工业建筑中，铝合金网壳也被大量应用.综上所述，铝合金材料与钢材相比自重轻、耐腐蚀并具有特有的功能.而结构工程中充分发挥铝合金上述优点的是大跨度空间结构(如体育场、会议厅和礼堂等)和长期暴露于潮湿、腐蚀性环境的结构(如游泳馆等).

第二篇：铝合金作为主要结构材料

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金。以下是各种型号的应用领域：

1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉。

1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途。

1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工

产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具。1145 包装及绝热铝箔，热交换器。1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜。

1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材。

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，它的应用范围较窄，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-270~300℃。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℃的结构铆钉。

2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片。

2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃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℃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250~300℃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225~250℃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、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，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、夹具、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。

第三篇：空间网格结构的施工技术管理论文

摘要：空间网格结构作为一种复杂的高次超静定结构，在其广泛应用的同时，由于跨度一般较大，且多应用于公共建筑、重要建筑，下面人员众多，设备贵重，网架在高空，出了问题极难加固，导致工程实际中发生了许多事故，因此，为保证空间网格结构的工程质量，降低施工危险系数，加强施工技术管理是十分必要的。

关键词：空间网格结构，施工技术，技术管理

一、引言

随着社会发展与人民生活水平的提高，人们从事社会活动和生产，需要建造大跨度的会堂、展览厅、体育馆、飞机库等大空间建筑，而解决大跨度建筑结构最具有竞争性的结构即是空间结构。空间结构可分为以下几种类型：薄壳结构、网格结构、悬索结构、折板结构、膜结构以及由上述某二种或几种组成的组合结构。其中网格结构是半世纪以来，国内外发展最快、应用最广的一种形式。空间网格结构①是由于标准化而出现建筑构件工厂和工业化生产体系后发展起来的大型结构，它是采用离散的线状构件，通过特定的节点，按照某种有规律的几何图形，组成的三维连续体结构体系。

目前，实践证明空间网格结构杆件可以用钢材、铝材、木材、钢筋混凝土和塑料、玻璃钢等制成，极易做到规格化、标准化，实现建筑构件的工业化大批量生产，从而把力学的合理性与生产的经济性结合起来。然而，在这种所谓最为安全的结构大量应用时，也发生了不同性质，不同破坏程度，不同数量的事故，使国家财产和人民生命受到了不少损失。从国内的一些事故调查资料来看，由于施工技术选用不当，违反施工操作规程，施工管理措施松懈所造成的事故比例最高。因此，为保证空间网格结构的工程质量，降低施工危险系数，加强空间网格结构施工技术管理具有至关重要的现实意义。

二、空间网格结构施工中技术管理的作用

施工技术管理工作②是项目完成施工生产任务，提供优质产品，实现质量管理目标管理体系的重要组成部分，也就是确保具体工程项目的施工方法、工艺标准、机具设备、材料及相应的人力资源等的正确应用，有效结合的过程。

由于网格结构一般跨度较大，而且多为公用建筑、重要建筑，下面人员较多，设备贵重，网架挂在头顶上，人命关天。对空间网格结构施工技术的把握不仅关系到业主的利益，也涉及到网架安装企业的信誉。

通过具体施工中发现，计划和有序地对空间网格结构施工进行技术管理，可以保证施工过程遵循技术规律，尊重科学，有利于结合空间网格工程特点和实际施工条件，选用先进合理适用的技术工种和施工方法，从根本上保证空间网格工程施工质量；有利于用新技术、新工艺方法对技术管理和作业人员进行教育培养，不断提高技术管理素质和技术能力；有利于空间网格结构的施工方案优化和施工资源的合理配置，提高施工效率，最终提高项目的经济效益。

总之，施工技术管理是施工企业技术管理活动在现场的延伸和具体化，对于施工特点突出的空间网格结构而言，恰当地技术管理对建立正常的技术工作秩序，严格技术工作程序和责任制，对于保证空间网格工程的施工质量和安全，提高施工效率，降低工程成本，增加经济效益都具有举足轻重的作用。

三、空间网格结构的施工技术管理措施

首先，了解空间网格结构的施工特点和技术特点是合理确定技术管理方案的前提条件。就施工特点而言，网格结构和混凝土结构有很大不同，作者在总结各种资料和实践经验的基础上，其主要区别如下：

1、空间网格结构对测量定位放线要求更严格，这已经成为空间网格结构施工安装中一个重要问题。

2、空间网格结构的施工安装过程中对天气、温度等条件更敏感。

3、空间网架(壳)安装对机械设备要求较高，因此，在运输、堆放、起吊、就位及安装过程中，要按事先模拟设计的条件进行。

4)空间网格结构的防腐防火要求更高。所以空间网格结构要加强防腐、防火，并定期维护，因而提高了维护费用。

此外，空间网格结构构配件数量、规格多，现场必须设置临时堆放场地及相应的中转场地，杆件堆放要防止出现变形，堆放时要适当分类，以便施工安装。

因此，应根据网架(壳)受力和构造特点(如结构造型，网架刚度，外形特征，支承形式，支座构造等)，在满足质量、安全、进度和经济效果要求下，结合当地的施工技术条件和机械设备资源等因素，因地制宜综合确定。其次，在空间网格结构项目施工中，一方面要建立健全施工技术管理组织体系，选择合适的技术管理人员，另一方面要通过各种方式充分调动技术管理人员的积极性，使他们在工作中积极降低成本，运用空间网格的优势，为提高项目的经济效益开拓新途径。

具体而言，针对空间网格结构的施工特殊性，在进行合理的空间网格结构技术标准和技术规程的制定和选择的基础上，应建立健全空间网格工程的施工技术原始纪录和技术档案管理，在实际操作中，应力求没有计量失误。同时，应重视空间网格结构技术发展的最新动态，推广使用科学技术的先进成果。

此外，对空间网格结构的技术要素和技术活动过程进行计划、组织、监督、控制等全过程、全方位的管理的施工现场技术管理制度，也十分必要。现在许多施工企业都采取以下几种管理制度，以保障空间网格结构的施工特殊性，并取得了很好的实际效果：

1、图纸学习审查和管理制度。图纸审查必须提前完成，包括学习初审，会审及综合会审四个阶段，做到施工前完成外审，留有施工准备工作时间。做到文件合法，符合规程和标准要求：构造合理方便施工；与土建专业无矛盾；材料、设备、工艺要求，质量标准明确；坐标无差错，由内审负责人完成会审记录，由技术负责人完成三方签证工作，并使每一位有关人员持有效文件并记录，各专业的记录互相会签备案。

2、工程洽商，设计变更管理制度。在工程施工之前或施工中，由于设计的原因或业主的需要及现场条件的变化等，都将导致施工图的变更设计，这不仅关系到施工依据的变化，而且涉及到工程量增减的变化，因此必按规定程序处理变更问题。对于空间网格结构的特殊性，应做到工程洽商，设计变更涉及到的内容，变更所在图纸编号，节点号清楚、内容详尽、图文结合；尺寸、计量单位、技术要求明确，符合规程、规范精神。

3、计量、测量工作管理制度。测量工作是网格结构施工中一项关键的技术工作。管理制度要明确职责范围，仪表、器具使用、运输、保管有明确要求，建立台帐定期检测，确保所有仪器精度，检测周期和使用状态符合要求。记录和成果符合规定，确保成果，记录、台帐、设备安全、有效、完整。

4、工艺管理和技术交底制度。技术交底制度必须健全，目的是让所有参加空间网格结构的施工人员在正式施工之前(或某一重要环节)对空间网格结构从设计情况，建筑特点，技术要求，操作注意事项有较详细的了解，以便科学施工。交底应有文字记录，交底人和接受交底人均应签字确认，做到技术要求符合图纸、设计要求；总体安排符合施工项目实施规划，工艺要求符合规范、规程、工艺标准，不发生指导性错误，过程有控制，工艺有改进，资料完整有可追溯性。

5、隐预检工作管理制度。隐预检实行统一领导，分专业管理。各专业应明确责任人，管理制度要明确隐预检的项目和工作程序，参加的人员按施工项目实施规划所划分的施工段进行检查，对遗留问题的处理要有专人负责。

显然，要控制好空间网格结构的施工质量，降低施工事故的发生率，必须从施工技术管理抓起。因此，应从我国空间网格结构施工的实际情况出发，建立相应的施工技术管理制度，提高空间网格结构的施工质量，最终推进空间网格结构更好、更广的应用。

参考文献：

[1]尹善维，《空间网格结构设计》[M]，中国建筑工业出版社，2005年。

[2]严慧，《空间网架结构》[M]，贵州人民出版社，2006年。

[3]赵红花，《网架质量事故实例及原因分析》[J]，建筑结构学报，2004年9月。

[4]中国建筑科学研究院、浙江大学主编，《网架结构设计与施工规程》(JGJ7-91)，中国建筑工业出版社，1991年。

[5] S, Makowski，Analysis, Design and Construction of Double Layer Grids，Applied Science Publishers Ltd，London，2005。

① Escrig F，Two Way Deployable Spherical Grids，International Journal of Space structures，2006，p257-274。

② 王谦，《施工技术管理》[J]，建筑科学，2005年3月，第37页。

③ 中国钢结构协会，《建筑钢结构施工手册》[M]，中国计划出版社，2005年，第138-139页。

第四篇：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。

第五篇：用铝合金材料实现汽车轻量化

用铝合金材料实现汽车轻量化

2011-7-6 15:55| 发布者: admin| 查看: 90| 评论: 0|原作者: admin|来自: 中国汽车材料网

杜明义（东北轻合金有限责任公司，黑龙江哈尔滨150060）

摘要：介绍了铝合金在汽车上应用的实例，分析了汽车轻量化的发展趋势，揭示了铝合金材料在汽车上良好的应用前景与应用空间。

关键词：汽车；铝合金；轻量化

节能、环保、安全、舒适、智能和网络是汽车技术发展的趋势，尤其是节能和环保更是关系到人类可持续发展的重大问题。因此，降低燃油消耗、减少向大气排出CO2和有害气体及颗粒已成为汽车界主要的研究课题。减少汽车自身质量（汽车轻量化）是汽车降低燃油消耗及减少排放的最有效措施之一。汽车轻量化的途径有两种：一是优化汽车框架结构；另一个是在车身制造上采用轻质材料。而目前常用的轻质材料为铝合金。

目前，世界交通运输业用铝为铝产量的26%，而我国仅为5.7%。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对交通工具的需求越来越多，因此，铝合金材料在我国交通运输业上的发展空间还很大。

现代轿车发动机活塞几乎都用铸铝合金，这是因为活塞作为主要的往复运动件要靠减重来减小惯性，减轻曲轴配重，提高效率，并需要材料有良好的导热性，较小的热膨胀系数，以及在350℃左右有较好的力学性能，而铸铝合金能符合这些要求。同时由于活塞、连杆采用了铸铝合金件，减轻了质量，从而减少发动机的振动，降低了噪声，使发动机的油耗下降，这也符合汽车的发展趋势。

汽车车身约占汽车总质量的30%，对汽车本身来说，约70%的油耗是用在车身质量上的，所以汽车车身铝化对提高整车燃料经济性至关重要。奥迪汽车公司最早于1980年在Audi80和Audi100上采用了铝合金车门，然后不断扩大应用。1994年奥迪公司斥资800万欧元建立的铝材中心（1994年～2002年），两年前被更名为“奥迪铝材及轻量化设计中心”。1994年开发第一代Audi A8全铝空间框架结构（ASF），ASF车身超过了现代轿车钢板车身的强度和安全水平。但汽车自身质量减轻了大约40%。随后于1999年诞生的Audi A2，成为首批采用该技术的批量生产轿车。2002年，奥迪铝材及轻量化设计中心又实现了第二代Audi A8的诞生。

在此期间，美国铝业公司开发了全新的汽车生产技术。如今，铝制车身制造的自动化操作程度已达80%，赶上了传统钢制车身生产的自动化水平。奥迪公司与美国铝业公司一直保持着良好的合作关系，双方合作的目标是共同开发一款全新的可以批量生产的全铝车身汽车。

美国铝业公司为全球汽车制造商提供品种繁多、性能优异的汽车部件和总成，包括车身覆盖件的铝板、压铸轮毂、配电系统、底盘和悬架部件，以及保险杆、发动机支架、传动轴、车顶系统等总成；包括Audi A8的第二代ASF框架结构、宝马5和7系列的铝制悬架、日产Altima的发动机罩和轮毂、法拉利612 － Scaglietti的全铝车体结构，以及捷豹XJ采用的真空压铸技术。美铝公司的产品和解决方案使这些车型向着更轻量化、更技术化的方向发展。

目前，制约铝合金在汽车上大量应用的主要原因之一是其价格比钢材的高，为了促进铝合金在汽车上的大量应用，必须降低材料成本。除开发低成本的铝合金和先进的铝合金成形工艺外，回收再生技术可进一步降低铝合金的生产成本。扩大铝合金应用的另一个研究方向是开发新的各种连接技术，今后发展的多材料结构轿车要求连接两种不同类型的材料（如铸铁一铝、钢一铝、铝一镁等），对这些连接技术以及对材料和零件防腐蚀的表面处理技术，是今后扩大铝合金在汽车上应用的重要课题。

汽车广泛应用的铝制轮毂是铝合金在汽车上应用的一个例子，铝合金轮毂的优点是：

（l）省油。平均每个铝合金轮毂比相同尺寸钢轮毂轻2 kg，一台轿车用5个便节省l0kg质量。根据日本试验，5座位轿车质量每减轻l kg，－年约节省20L汽油，而美国汽车工程师学会发表的研究报告指出，铝合金轮毂价格虽然比一般钢轮毂的高，但每辆汽车行走2万km，所节省的燃料费便足够抵回其增加的成本。

（2）增加发动机寿命。根据发动机负荷与功率曲线图，当负荷增大至某一程度后，其功率反呈降低趋势，此边际表示此时每一单位负荷发动机将特别耗油。发动机负荷减轻．自然减少故障，延长寿命。

（3）散热好。铝合金的传导系数为钢的3倍，散热效果好，长途高速行驶时也能使轮胎保持在适当的温度，使刹车鼓及轮胎不易老化，增加寿命，降低爆胎的机会。

（4）真圆度好。真圆度精度高达0.05mm，运转平衡性能好，有利于消除一般车身超长时方向盘抖动现象。

（5）坚固耐用。铝合金轮毂之耐冲击力、抗张力及耐热能力较钢轮的好。

（6）美观。一般钢轮毂因生产工艺所限，形式单调呆板。铝合金轮毂则有各式各样的设计，加上光泽、颜色效果好，从而提高了汽车的价值与美观。

综上所述，铝合金在汽车行业上的应用前景是很好的，但是碳纤维增强复合材料以其优异的性能逐渐在航空工业上得到应用，因此铝合金材料在很多工业部门的应用也将受到其他新型材料严峻的挑战，必须不断开发新的铝合金品种，新的加工工艺，更加提高材料的性能，迎接新的挑战。