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鋁的特點和使用注意事項是什么?

發布日期: 2023-09-12

鋁是有色金屬中最常見的材料。它因具有鐵系金屬材料所沒有的各種特點而被廣泛使用。在進行產品設計時,需要充分了解這些特點,選擇合適的材料種類、加工方法、熱處理等。這次對鋁的性質和種類進行一下說明。

 

鋁的特點

在進行產品設計時,需要充分了解鋁的特點

鋁有如下的性質。

? 輕而結實
鋼材的比重大致為7.9左右,而鋁的比重為2.7左右,重量僅為鋼材的約三分之一。另一方面,強度為一般結構用鋼材的70%左右。因此,鋁是“比強度”(單位重量的強度)較高的材料。

? 不易生銹
鋁具有表面始終覆蓋一層非常薄的氧化皮膜的性質。它如同保護膜的作用,而腐蝕很難發展到比氧化皮膜還深的程度。因此無需進行防銹涂裝和鍍敷。

? 易于加工
鋁的“屈服點”較低,且“延展性能”好,因此是適合塑性加工的材料。熔點低,流動性好,因此還適合鍛造。此外還容易進行切削加工,并能夠進行焊接。

? 導熱、導電性好
鋁是“熱傳導率”較高的材料。因此被用于空調或發動機冷卻水用的散熱器等。另外,導電性能好,重量輕,因此還被用作輸電線材料。

 

鋁的注意事項

在進行產品設計時,也有需要注意的事項

雖然鋁具有很多的優點,但也有需要注意的事項。

? 強度較低
雖然鋁“比強度”高,但與鐵鋼材料相比強度較低。雖然適合飛機機翼那樣能夠變柔軟的構造物,但不適合齒輪那樣要求有強度的零件。

? 在有的條件下會發生腐蝕
雖然鋁不易生銹,但有時會在接觸多鹽的環境或異種金屬時發生腐蝕。因此要想避免腐蝕則需要氧化鋁膜處理等。

? 線性膨脹系數較大
鋁的線性膨脹系數接近鐵系材料的2倍。因此會產生較大熱應力,當被用作反復加熱和冷卻的零件時,有可能會因熱疲勞而發生破損。

? 沒有疲勞極限
在鐵系材料的情況下,一般會有不至于發生金屬疲勞的“下限應力”即“疲勞極限”。也就是說,在設計上,如果只會產生低于“疲勞極限”的變動負荷,理論上就能夠永久使用。但是由于鋁沒有該“疲勞極限”,因此在設計時需要比較使用中產生的變動應力和SN線圖等,確認在所設想的產品使用壽命中,即使龜裂加劇是否也不會有強度問題。

 

鋁最具代表性的種類和特點

鋁最具代表性的種類和特點

鋁材被大致分為“變形鋁合金”和“鑄造鋁合金”?!白冃武X合金”是為了利用塑性變形進行加工的材料。而“鑄造鋁合金”顧名思義是適用于鑄造的鋁。
變形鋁合金

? A1050
是純鋁系的最具代表性的材料種類。強度雖然較低,但加工性、耐腐蝕性良好,被用于裝飾品或輸電線等。
? A2017
是被稱為“硬鋁”的材料種類。雖然耐腐蝕性較差,但能夠得到較高的強度,因此被用于飛機、汽車、機械零件等。
? A2024
是被稱為“超硬鋁”的材料種類。能夠獲得比A2017還高的強度。
? A5052
耐腐蝕性、加工性、焊接性良好,是流通量最大的鋁合金。被用于框架材料和鈑金零件等。
? A6061
是耐腐蝕性良好的鋁合金。通過叫做“T6處理”的熱處理,會進一步具有更高的耐腐蝕性。
? A6063
耐腐蝕性、表面處理性良好,是最多用于擠壓成型產品的鋁合金。被用于鋁窗框和電氣材料等。
? A7075
是被稱為“超超硬鋁”的材料類型,是鋁合金中強度最大的。在二戰前,日本在世界上率先開發出該鋁材料,并用于“零式艦載戰斗機”,為其卓越的性能做出了巨大貢獻。目前A7075也被作為代表性的飛機材料而得到廣泛應用。

鑄造用合金

? AC2B
鑄造性能卓越,是最常用的鑄鋁合金。用于發動機的汽缸蓋和閥體等。
? AC4C
除了鑄造性能外,也是耐腐蝕性、機械性質卓越的合金。被用于變速箱體和壓縮機機體等。
? ACD10
是適合壓鑄的材料,鑄造性、切削性、機械性質卓越而得到廣泛應用。被用于發動機的汽缸體等。

 

總結
鋁是具有很多卓越特點的材料。特別是由于其較高的“比強度”而帶來諸多優點,今后也會是繼續廣泛應用的產品。請仔細理解特點并有效地加以使用。
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