以鋁為基添加一定量其他合金化元素的合金,是輕金屬材料之一。鋁合金除具有鋁的一般特性外,由于添加合金化元素的種類和數量的不同又具有一些合金的具體特性。鋁合金的密度為2.63~2.85g/cm3,有較高的強度(σb為110~650MPa),比強度接近高合金鋼,比剛度超過鋼,有良好的鑄造性能和塑性加工性能,良好的導電、導熱性能,良好的耐蝕性和可焊性,可作結構材料使用,在航天、航空、交通運輸、建筑、機電、輕化和日用品中有著廣泛的應用。
船用行業
鋁及鋁合金在造船工業中應用越來越廣,小到汽艇大到萬噸油輪,從海上氣墊船到海下潛艇,從民用到軍工,從捕魚船到海洋開采船,均使用綜合性能優良的鋁合金生產船舶外殼、支架結構、配套設施、管道等。 [5]
鋁合金應用于船用行業,可以使船的整體質量減重,有利用船舶行駛速度的提升,并能抵抗海水對船舶的腐蝕。 [6] 在船用行業應用的鋁合金主要是鋁銅合金、鋁鎂合金和鋁硅合金。鋁銅合金在我國及俄羅斯船舶中使用廣泛,但其耐海水腐蝕性能差,阻礙了其在船舶行業中的發展。鋁鎂合金主要用于船體外殼、水泵導管、泵殼體及機座支架等,牌號有5083、5086、5456、5466等。鋁硅合金結構強度適中,流動性好,充型能力強,易于生產致密度較高、結構復雜的零部件,如高壓閥件、氣缸體、泵、減速箱外殼、渦輪葉片等。
以鋁為基的合金總稱。主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅、錳,次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等。鋁合金是工業中應用廣泛的一類有色金屬結構材料,在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。
1. 極易氧化。在空氣中,鋁容易同氧化合,生成致密的三氧化二鋁薄膜(厚度約0.1-0.2μm),熔點高(約 2050℃),遠遠超過鋁及鋁合金的熔點(約600℃左右)。氧化鋁的密度3.95-4.10g/cm3,約為鋁的1.4倍, 氧化鋁薄膜的表面易吸附水分,焊接時,它阻礙基本金屬的熔合,極易形成氣孔、夾渣、未熔合等缺陷,引起焊縫 性能下降。
2. 易產生氣孔。鋁和鋁合金焊接時產生氣孔的主要原因是氫,由于液態鋁可溶解大量的氫,而固態鋁幾乎不溶解氫, 因此當熔池溫度快速冷卻與凝固時,氫來不及逸出,容易在焊縫中聚集形成氣孔。氫氣孔目前難于完全避免,氫的 來源很多,有電弧焊氣氛中的氫,鋁板、焊絲表面氧化膜吸附空氣中的水分等。實踐證明,即使氬氣按GB/T4842標 準要求,純度達到99.99% 以上,但當水分含量達到20ppm時,也會出現大量的致密氣孔,當空氣相對濕度超過 80%時,如果不采取加熱等措施,焊縫就會明顯出現氣孔。同時,采用小電流慢速焊,加大焊縫冷卻時間,并利用 焊絲電弧進行熔池攪動,可以較好的幫助氣體排出熔池。
3. 焊縫變形和形成裂紋傾向大。鋁的線膨脹系數和結晶收縮率約比鋼大兩倍,易產生較大的焊接變形的內應力,對剛 性較大的結構將促使熱裂紋的產生。
4. 鋁的導熱系數大(純鋁0.538卡/Cm.s.℃)。約為鋼的4倍,因此,焊接鋁和鋁合金時,比焊鋼要消耗更多的熱 量。
5. 合金元素的蒸發的燒損。鋁合金中含有低沸點的元素(如鎂、鋅、錳等),在高溫電弧作用下,極易蒸發燒損,從 而改變焊縫金屬的化學成分,使焊縫性能下降。
6. 高溫強度和塑性低。高溫時鋁的強度和塑性很低,破壞了焊縫金屬的成形,有時還容易造成焊縫金屬塌落和焊穿現 象。
7. 無色彩變化。鋁及鋁合金從固態轉為液態時,無明顯的顏色變化,使操作者難以掌握加熱溫度。
