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第一篇 铝合金物理冶金基础3

第一章 相图基本知识及铝合金中的相 田荣璋3

1.1 相图特征3

1.1.1 二元相图特征4

1.1.2 三元相图特征4

1.1.3 非平衡冷却的影响6

1.1.4 相图中的相区分析6

1.1.5 杠杆定律和重心法则7

1.2 铝合金中的相8

1.3 部分工业变形铝合金的相组成14

1.3.1 1XXX系合金14

1.3.2 5XXX系及3XXX系合金14

1.3.3 2XXX系合金14

1.3.5 7XXX系合金16

1.3.4 6XXX系合金16

1.3.6 4XXX系合金17

参考文献19

第二章 铝合金相图选编 田荣璋20

2.1 实用温标20

2.2 铝合金二元相图21

2.3 铝合金三元相图47

参考文献63

第三章 铸锭组织与均匀化 李松瑞64

3.1 铸态合金组织和性能特征64

3.2 铝合金均匀化退火时组织和性能的变化65

3.3 均匀化退火温度及时间66

3.3.1 温度66

3.3.2 保温时间66

参考文献67

3.3.3 加热速度及冷却速度67

第四章 加工硬化及回复、再结晶 李松瑞68

4.1 变形铝及铝合金的组织与性质68

4.1.1 冷变形铝及铝合金的组织特征68

4.1.2 冷变形铝及铝合金性能变化69

4.1.3 铝及铝合金在高温下变形特征71

4.2 回复72

4.3 再结晶72

4.3.1 再结晶形核与晶核长大73

4.3.2 再结晶温度74

4.3.3 再结晶晶粒长大及二次再结晶75

4.3.4 再结晶晶粒尺寸76

4.3.5 再结晶织构79

4.4.1 吕德带80

4.4 变形的表面现象80

4.4.2 橘皮现象81

4.4.3 环状线82

参考文献83

第五章 固溶及脱溶 李松瑞84

5.1 脱溶序列85

5.1.1 脱溶的一般序列及其特征85

5.1.2 各种脱溶相结构88

5.1.3 主要变形铝合金系的脱溶过程93

5.1.4 回归现象95

5.2 脱溶相的分布96

5.2.1 普遍脱溶96

5.2.2 局部脱溶96

5.3 时效理论的应用98

5.3.1 自然时效98

5.3.2 人工时效99

5.3.3 回归再时效处理102

5.4 形变热处理原理103

5.4.1 低温形变热处理104

5.4.2 高温形变热处理107

5.4.3 预形变热处理108

参考文献110

第六章 铝及铝合金的化学性能 王祝堂111

6.1 铝及铝合金的腐蚀与环境的关系112

6.1.1 大气112

6.1.2 水114

6.1.3 土壤115

6.1.4 食品与化工产品115

6.1.5 建筑材料116

6.1.6 温度、压力等116

6.2.1 点腐蚀117

6.2 铝及铝合金的腐蚀的基本类型117

6.2.2 均匀腐蚀118

6.2.3 缝隙腐蚀119

6.2.4 应力腐蚀开裂(SCC)121

6.2.5 晶间腐蚀与剥落腐蚀132

6.2.6 接触腐蚀136

6.2.7 腐蚀疲劳与磨蚀等140

6.2.8 铝及铝合金腐蚀的控制142

参考文献146

第二篇 变形铝合金149

第一章 纯铝的特性及合金化规律 黎文献149

1.1 纯铝的一般特性149

1.2 纯铝的物理性能150

1.2.1 晶体结构150

1.2.3 热学性能151

1.2.2 密度151

1.2.4 电学性能153

1.2.5 磁学性能153

1.2.6 光学性能154

1.3 纯铝的力学性能154

1.4 合金元素及杂质对纯铝性能的影响155

1.4.1 主要合金元素的影响156

1.4.2 微量元素和杂质的影响166

1.4.3 常用元素对铝的物理性能的影响169

参考文献177

第二章 1XXX系合金 王祝堂179

第三章 2XXX系合金 王祝堂186

第四章 3XXX系合金 王祝堂222

第五章 4XXX系合金 王祝堂229

第六章 5XXX系合金 王祝堂232

第七章 6XXX系合金 王祝堂251

第八章 7XXX系合金 王祝堂262

第九章 超塑铝合金 吴庆龄284

9.1 超塑性的种类及变形的力学特征284

9.1.1 超塑性的种类284

9.1.2 超塑性变形的力学特征285

9.1.3 超塑变形机理287

9.2 晶粒细化及抑制晶粒粗化的方法287

9.2.1 晶粒细化方法288

9.2.2 抑制晶粒粗化的方法288

9.3 超塑铝合金289

9.3.1 纯铝的超塑性289

9.3.2 铝-钙系超塑合金289

9.3.3 Al-Cu系超塑合金292

9.3.5 Al-Cu-Mg系超塑合金295

9.3.4 Al-Cu-Mg-Zr超塑合金295

9.3.6 Al-Mg系超塑合金297

9.3.7 Al-Mg-Si系超塑合金299

9.3.8 Al-Zn-Mg-(Zr)系超塑合金300

9.3.9 Al-Zn-Mg-Cu系超塑合金303

9.3.10 Al-Li系超塑合金303

9.3.11 Al-Sc系超塑合金306

参考文献309

第十章 粉末冶金铝合金 张君尧311

10.1 粉末冶金铝合金的生产工艺312

10.1.1 快速凝固-粉末冶金工艺312

10.1.2 喷射沉积工艺317

10.2 用快速凝固法生产粉末冶金铝合金材料的优点320

10.1.3 机械合金化-粉末冶金工艺320

10.2.1 细化晶粒321

10.2.2 增加合金化元素的过饱和固溶度321

10.2.3 细化金属间化合物粒子322

10.2.4 增加合金化学成分的均匀性322

10.3 机械合金化法粉末冶金铝合金材料的优点322

10.4 工业粉末冶金铝合金322

10.4.1 粉末冶金高强度铝合金323

10.4.2 粉末冶金低密度高弹性模量铝合金328

10.4.3 粉末冶金耐热铝合金328

10.5 粉末冶金耐磨铝合金和低膨胀系数铝合金333

参考文献336

11.1.1 基体338

11.1.2 增强体338

11.1 基体与增强体338

第十一章 铝基复合材料 洪永先338

11.2 连续纤维增强铝基复合材料的制造340

11.2.1 复合前的准备工作340

11.2.2 连续纤维增强复合的制备341

11.3 颗粒、晶须增强铝基复合材料制造346

11.3.1 复合前的准备工作346

11.3.2 制造方法347

11.4 铝基功能复合材料352

11.5 铝基复合材料的超塑性变形353

参考文献355

第十二章 铝-锂系合金 王祝堂356

12.1 物理冶金356

12.2 生产工艺360

12.2.1 铸锭冶金法360

12.2.2 粉末冶金法362

12.3 工业铝-锂合金363

12.3.1 2090合金365

12.3.2 2091合金372

12.3.3 Weldalite 049合金376

12.3.4 8090合金378

12.3.5 BAД23合金385

12.4 铝-锂合金的应用387

参考文献391

第三篇 铝材加工工艺395

第一章 熔炼与铸锭 马宏声395

1.1 铝合金溶炼的基本原理395

1.1.1 合金元素的溶解与蒸发395

1.1.2 铝溶体与炉气的作用396

1.1.3 熔融铝与炉衬耐火材料的作用398

1.2.1 气体在铝中的存在形式399

1.2.2 气体的溶解度399

1.2 铝中的气体399

1.2.3 气体的测量方法400

1.3 铝中的非金属夹杂401

1.3.1 夹杂的种类及形态401

1.3.2 非金属夹杂物的检查方法402

1.4 铝合金熔体净化402

1.4.1 熔体净化目的和要求402

1.4.2 炉内处理402

1.4.3 炉外连续处理407

1.5 中间合金与金属添加剂416

1.5.1 中间合金416

1.5.2 金属添加剂416

1.6.1 正常组织对铸锭性能的影响417

1.6.2 异常组织对铸锭性能的影响417

1.6 铝合金铸锭组织及控制417

1.6.3 铸锭组织的控制途径420

1.6.4 铸锭晶粒细化处理420

1.7 铸锭缺陷422

1.7.1 偏析422

1.7.2 疏松423

1.7.3 裂纹423

1.7.4 气孔425

1.7.5 夹杂425

1.7.6 冷隔425

1.8 铸锭成型方法425

1.8.1 块式铁模铸锭425

1.8.2 半连续铸锭(DC)425

1.8.3 热顶(HT)铸锭429

1.8.4 电磁铸锭(EMC)431

1.8.5 连续铸锭432

1.8.6 连续铸轧437

参考文献443

第二章 板带材轧制 明文良 陈斯杰444

2.1 轧制理论简述444

2.1.1 常用轧制参数(见表3-2-1)444

2.1.2 基本概念445

2.1.3 轧制力计算450

2.2 热轧453

2.2.1 热轧的特点453

2.2.2 热轧前的准备工作453

2.2.3 热轧工艺参数的确定454

2.3 冷轧457

2.3.1 冷轧457

2.3.2 冷轧压下制度457

2.4.2 涂层设备469

2.4.1 涂层工艺流程469

2.4 铝及铝合金涂层板的生产469

2.4.3 涂层预处理472

2.4.4 涂层473

2.4.5 涂层固化475

2.5 精整475

2.5.1 矫直476

2.5.2 纵切机列477

2.6 板带材工艺废品种类及产生原因478

第三章 型、棒材挤压 黄祯源482

3.1 挤压方法分类482

3.1.1 正向挤压法483

3.1.2 反向挤压法483

3.1.3 康福姆(CONFORM)连续挤压法484

3.1.4 其他挤压法485

3.2.2 正向挤压时金属的变形过程和特点487

3.2 金属挤压时的应变状态和挤压力计算公式487

3.2.1 挤压时金属的应变状态487

3.2.3 反向挤压时金属的变形过程和特点490

3.2.4 挤压力计算公式490

3.3 挤压制品的组织与性能491

3.3.1 挤压制品的组织与性能的一般特点491

3.3.2 挤压效应492

3.3.3 粗晶环493

3.4 铝及铝合金型、棒材挤压工艺495

3.4.1 一般型、棒材495

3.4.2 民用建筑型材的生产506

3.4.3 反向挤压507

3.4.4 壁板型材挤压515

3.4.5 阶段变断面型材的生产518

3.4.6 变断面型材生产工艺特点519

3.5 型、棒、带材挤压生产中的主要缺陷和消除方法522

参考文献524

第四章 管材生产 刘静安 赵云路525

4.1 概述525

4.1.1 管材的品种，分类及用途525

4.1.2 管材的生产方法525

4.1.3 铝合金管材生产的工艺特点525

4.1.4 管材生产的工艺流程528

4.2 管材热挤压530

4.2.1 无缝管热挤压530

4.2.2 管材的焊合挤压537

4.2.3 管材挤压时的变形特点和力学条件537

4.2.4 管材挤压工艺540

4.2.5 润滑542

4.2.6 工艺操作规程要点543

4.2.7 挤压管材的质量控制545

4.3.1 管材冷挤压的工作条件与生产特点546

4.3.2 管材冷挤压的工艺特点546

4.3 管材冷挤压546

4.3.3 冷挤压管材的品质控制549

4.4 管材轧制549

4.4.1 管材札制方法549

4.4.2 管材冷轧工艺552

4.4.3 冷轧管材质量控制556

4.5 管材拉伸(见第三篇第六章)557

4.6 焊管生产557

4.6.1 管材焊接方法557

4.6.2 铝及铝合金高频焊管工艺558

4.7 管材的连续挤压生产560

4.7.1 Conform连续挤压法560

4.6.3 焊接管品质控制560

4.7.2 Castex连续铸挤法561

4.8 管材的热处理和精整、矫直与成品检验包装562

4.8.1 热处理(见本书有关章节)562

4.8.2 管材的矫直562

4.8.3 管材的精整562

4.8.4 管材的检验包装与交货562

4.9 经济断面管材的发展趋向562

参考文献565

第五章 铝箔轧制与二次加工 辛达夫566

5.1 我国铝箔工业的发展567

5.2 铝箔的规格和品种568

5.2.1 铝箔的定义568

5.2.2 铝箔的品种568

5.3.3 铝箔的绝热性能569

5.3.2 铝箔的防潮性能569

5.3 铝箔的性质569

5.3.1 铝箔的一般性质569

5.3.4 铝箔的电学性能571

5.3.5 铝箔的力学性能571

5.3.6 铝箔的化学性能574

5.4 铝箔生产工艺577

5.4.1 影响铝箔生产工艺的因素577

5.4.2 铝箔毛料577

5.4.3 铝箔生产的工艺流程579

5.4.4 轧制工艺参数的选定580

5.4.5 轧辊589

5.4.6 轧制油590

5.4.7 铝箔的双合和分卷596

5.4.8 铝箔的软化退火597

5.4.10 铝箔的分切598

5.4.9 脱脂598

5.4.11 铝箔质量的评定600

5.5 铝箔的深加工601

5.5.1 重卷601

5.5.2 压花601

5.5.3 切块603

5.5.4 复合603

5.5.5 涂层607

5.5.6 多色印刷608

5.5.7 多种精加工的组合608

5.6 铝箔的应用611

参考文献612

6.1.1 实心材拉制613

6.1 拉制法的变形特点及应用613

第六章 拉制生产 白淑文 马怀宪613

6.1.2 空心材拉制615

6.1.3 特种拉制法617

6.2 拉制力618

6.2.1 实现拉制的力学条件618

6.2.2 拉制力和安全系数的变化620

6.2.3 拉制力的确定622

6.3 拉制工艺623

6.3.1 拉制的主要工艺因素623

6.3.2 拉制的辅助工序628

6.3.3 铝合金拉制配模629

6.4 拉制品品质控制和经济效益633

6.4.1 实心材质量问题及拉制633

6.4.3 提高拉制经济效益的途径634

6.4.2 空心材品质的特殊问题及控制634

参考文献636

第七章 锻件生产 钟诚道 王祝堂637

7.1 水压机锻造方法637

7.1.1 水压机的特性637

7.1.2 水压机锻造方法637

7.2 锻造和模锻热力学参数639

7.2.1 锻造温度范围639

7.2.2 变形速度(ω)641

7.2.3 变形程度641

7.2.4 应力状态(加工方法)642

7.3 自由锻和模锻水压机能力计算642

7.3.1 自由锻水压机能力计算642

7.3.2 模锻水压机的能力计算644

7.4.1 自由锻造基本工序645

7.4 自由锻造基本工序及其工艺过程645

7.4.2 锻件图设计648

7.4.3 自由锻工艺过程648

7.5 模锻件及锻模设计650

7.5.1 模锻件的设计650

7.5.2 锻模设计651

7.6 模锻工艺652

7.6.1 原材料的种类652

7.6.2 下料652

7.6.3 加热653

7.6.4 模具加热653

7.6.5 模锻653

7.6.8 表面清理654

7.6.9 矫直654

7.6.7 切边654

7.6.6 润滑654

7.7 锻件的主要缺陷及其消除方法655

7.8 锻造典型工艺过程举例655

7.9 半固态模锻660

7.9.1 半固态模锻的优点660

7.9.2 半固态模锻工艺661

参考文献665

第八章 制粉 朱锦序666

8.1 粉材的性能666

8.1.1 粒度666

8.1.2 颗粒形状667

8.1.3 松装密度667

8.2 粉材的生产668

8.2.1 雾化法制取铝粉668

8.1.4 盖水面积668

8.2.2 球磨法磨制铝粉672

8.2.3 球磨法生产铝、镁合金粉674

8.2.4 镁粉铣削680

8.2.5 湿磨法制取铝膏681

8.3 粉材生产安全684

8.3.1 粉尘爆炸条件及特性684

8.3.2 灭火知识684

8.3.3 安全防火技术685

参考文献686

第九章 工模具设计与制造 刘静安 赵云路687

9.1 热挤压工模具687

9.1.1 挤压工具的种类687

9.1.2 挤压工模具的使用条件及其损坏原因687

9.2 冷挤压工具687

9.3 工模具材料689

9.4 挤压工模具的设计690

9.4.1 挤压工具设计690

9.4.2 挤压模具的设计698

9.5 轧管工具设计711

9.5.1 二辊式冷札管机孔型设计711

9.5.2 多辊式冷札管机孔型设计715

9.6 拉伸模具设计技术717

9.6.1 线材拉伸模717

9.6.2 管材拉伸模717

9.6.3 管材整径模718

9.6.4 芯头719

9.7 锻模设计720

9.7.1 终锻模膛的设计720

9.7.5 锻模的结构与组成722

9.7.4 锻模装卡形式722

9.7.3 制坯模膛(毛料模)的设计722

9.7.2 预锻模膛的设计722

9.7.6 模块尺寸的确定和锻模标准727

9.8 深拉(深冲)模设计728

9.8.1 单工序深拉模设计要点728

9.8.2 连续深拉模设计重点729

9.9 工模具制造技术730

9.9.1 挤压模具制造730

9.9.2 锻模制造732

9.9.3 冷札管孔型加工733

9.9.4 拉伸模制造734

9.10 挤压模具的修正735

9.10.1 挤压模具修正的基本原则735

9.10.2 修模方法736

9.10.3 实心型材挤压模的修正740

9.10.4 空心型材挤压模具的修正744

9.11 提高模具寿命的主要途径747

参考文献749

第十章 表面处理 陈树金751

10.1 表面预处理751

10.1.1 脱脂751

10.1.2 碱蚀洗753

10.1.3 中和756

10.1.4 水清洗756

10.1.5 表面状态再加工756

10.2 化学氧化处理760

10.2.1 化学氧化机理760

10.2.2 化学氧化工艺761

10.3 阳极氧化处理762

10.3.1 阳极氧化处理的一般概念762

10.3.2 直流电硫酸阳极氧化768

10.3.3 草酸阳极氧化773

10.3.4 铬酸阳极氧化776

10.3.5 硬质(厚膜)阳极氧化776

10.3.6 瓷质阳极氧化777

10.4 着色处理778

10.4.1 化学着色法(浸渍着色法)778

10.4.2 电解着色法779

10.4.3 自然着色法783

10.4.4 粉末喷涂着色法786

10.5 封孔处理786

10.5.1 水合封孔786

10.5.2 金属盐溶液封孔787

10.5.3 漆膜封孔788

10.6 废液处理790

10.6.2 水的回收791

10.6.1 酸碱废液处理791

10.6.3 着色盐的回收792

10.6.4 涂料的回收792

参考文献793

附录797

附录1797

附录2813

附录3819

附录4828

附录5831

附录6833

附录7835

附录8842

附录9852