提高铝合金强度的方法有哪些

铝具有耐腐蚀、易于制造和高度可回收的特点。虽然不如钢那么坚固，但它的重量要轻得多，因此非常适用于强度和重量是重要考虑因素的应用。这就是为什么铝在航空航天、机械制造、运输、消费电子、家居、建筑装饰等行业中得到广泛应用的原因。

您可能会发现某些铝合金的强度不足以满足您的需求。幸运的是，制造商和设计师在铝牌号方面有多种选择。通过一些学习，您可以选择铝合金，使您的产品更加耐用和抗冲击，同时保留使铝成为一种有吸引力的材料的其他特性。

今天，我们将讨论合金化铝的一些选择，并讨论哪些可能适合特定应用。

铝合金如何使其更坚固

标准铝合金的重量大约是钢的三分之一。考虑到通过合金化和其他强化选项，可以制造出接近钢强度的高性能铝，考虑到纯铝虽然具有很高的柔韧性，但强度并不高，而且几乎没有商业应用。因此，获得优质、高强度铝的第一步是将其与其他元素合金化。

铝之所以能够成为如此重要的金属，是由于 19 世纪末和 20 世纪初的化学家和工程师的早期实验。当纯铝与其他金属和元素结合时，其化学成分会发生根本性变化，从而增强了它的强度。无论何时您从材料供应商处购买铝，它都将是众多市售合金中的一种。由于每种合金具有显着不同的特性，因此您必须知道哪种合金更适合您的应用。

一些常见的铝合金元素包括硅、镁、锰、锌、钼和铜。这些合金中的铝锌合金牌号具有更高的强度。请记住，虽然强度是制造合金时的一个考虑因素，但添加其他元素会影响金属的其他特性，例如密度、可加工性、导电性和耐腐蚀性。

如果您不熟悉铝，则根据四位数编号系统识别各种合金，第一个数字表示基于主要合金元素的一般类别。 2xxx 系列以铜为主要合金剂，6xxx 系列同时包含硅和镁，7xxx 系列通常是高强度的铝合金之一，包含锌。

热处理如何增强铝的强度

另一种使铝更坚固的方法是通过热处理工艺。此工艺适用于可沉淀硬化的铝合金子集，该类别包括 2XXX、6XXX、7XXX 和 8XXX 系列。

沉淀硬化过程涉及固体溶解度与热量的变化，在金属原子晶格内的杂质相期间产生细颗粒。这种金属结构原子组成的改变有助于加强它。金属必须加热几个小时才能发生沉淀。这个过程的通用名称是自然老化，当与固溶处理相结合时，它被称为 STA。

热处理铝的另一种替代方法是退火。这尤其适用于经历了应变硬化的金属，这是一种导致晶粒结构改变的塑性变形。退火可以恢复合金的原始（或近似原始）晶粒结构。这将允许在没有过大的力的情况下对金属进行成形。

退火过程包括将先前加工硬化的铝合金加热到 570°F 到 770°F 之间，持续三十分钟到三个小时不等。确切的设置将取决于所涉及的合金和工件的大小。

加工硬化是强化铝材的另一种选择

如前所述，加工硬化，有时也称为应变硬化，也用于强化铝。它涉及金属的塑性变形，从而导致晶粒结构中的位错。基本上，位错越多，就越难产生更多的位错，因此加工硬化是提高铝整体强度的一种方式。需要注意的是，强度的增加伴随着延展性的降低。

通常完成加工硬化的方法包括在低于其再结晶温度（通常为室温）的温度下对金属进行成型。实际过程可能涉及锻造、弯曲、拉伸或轧制铝。冷加工通常会导致金属的硬度、屈服强度和抗拉强度增加。

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