提高鋁合金強度的方法有哪些

鋁具有耐腐蝕、易于制造和高度可回收的特點。雖然不如鋼那么堅固，但它的重量要輕得多，因此非常適用于強度和重量是重要考慮因素的應用。這就是為什么鋁在航空航天、機械制造、運輸、消費電子、家居、建筑裝飾等行業中得到廣泛應用的原因。

您可能會發現某些鋁合金的強度不足以滿足您的需求。幸運的是，制造商和設計師在鋁牌號方面有多種選擇。通過一些學習，您可以選擇鋁合金，使您的產品更加耐用和抗沖擊，同時保留使鋁成為一種有吸引力的材料的其他特性。

今天，我們將討論合金化鋁的一些選擇，并討論哪些可能適合特定應用。

鋁合金如何使其更堅固

標準鋁合金的重量大約是鋼的三分之一?？紤]到通過合金化和其他強化選項，可以制造出接近鋼強度的高性能鋁，考慮到純鋁雖然具有很高的柔韌性，但強度并不高，而且幾乎沒有商業應用。因此，獲得優質、高強度鋁的第一步是將其與其他元素合金化。

鋁之所以能夠成為如此重要的金屬，是由于 19 世紀末和 20 世紀初的化學家和工程師的早期實驗。當純鋁與其他金屬和元素結合時，其化學成分會發生根本性變化，從而增強了它的強度。無論何時您從材料供應商處購買鋁，它都將是眾多市售合金中的一種。由于每種合金具有顯著不同的特性，因此您必須知道哪種合金更適合您的應用。

一些常見的鋁合金元素包括硅、鎂、錳、鋅、鉬和銅。這些合金中的鋁鋅合金牌號具有更高的強度。請記住，雖然強度是制造合金時的一個考慮因素，但添加其他元素會影響金屬的其他特性，例如密度、可加工性、導電性和耐腐蝕性。

如果您不熟悉鋁，則根據四位數編號系統識別各種合金，第一個數字表示基于主要合金元素的一般類別。 2xxx 系列以銅為主要合金劑，6xxx 系列同時包含硅和鎂，7xxx 系列通常是高強度的鋁合金之一，包含鋅。

熱處理如何增強鋁的強度

另一種使鋁更堅固的方法是通過熱處理工藝。此工藝適用于可沉淀硬化的鋁合金子集，該類別包括 2XXX、6XXX、7XXX 和 8XXX 系列。

沉淀硬化過程涉及固體溶解度與熱量的變化，在金屬原子晶格內的雜質相期間產生細顆粒。這種金屬結構原子組成的改變有助于加強它。金屬必須加熱幾個小時才能發生沉淀。這個過程的通用名稱是自然老化，當與固溶處理相結合時，它被稱為 STA。

熱處理鋁的另一種替代方法是退火。這尤其適用于經歷了應變硬化的金屬，這是一種導致晶粒結構改變的塑性變形。退火可以恢復合金的原始（或近似原始）晶粒結構。這將允許在沒有過大的力的情況下對金屬進行成形。

退火過程包括將先前加工硬化的鋁合金加熱到 570°F 到 770°F 之間，持續三十分鐘到三個小時不等。確切的設置將取決于所涉及的合金和工件的大小。

加工硬化是強化鋁材的另一種選擇

如前所述，加工硬化，有時也稱為應變硬化，也用于強化鋁。它涉及金屬的塑性變形，從而導致晶粒結構中的位錯?；�本�?，位錯越多，就越難產生更多的位錯，因此加工硬化是提高鋁整體強度的一種方式。需要注意的是，強度的增加伴隨著延展性的降低。

通常完成加工硬化的方法包括在低于其再結晶溫度（通常為室溫）的溫度下對金屬進行成型。實際過程可能涉及鍛造、彎曲、拉伸或軋制鋁。冷加工通常會導致金屬的硬度、屈服強度和抗拉強度增加。

上一頁：鋁在熱成型模具中的應用

下一頁：鍛造鋁合金的常見應用有哪些？