铝合金选材技术报告
一．1-8系列铝合金用途介绍:
1×××系列铝板材
1×××系列铝板材：代表 1050、1060、1100。在所有系列中1×××系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。 2×××系列铝板材
2×××系列铝板材：代表2A16（LY16）、2A06（LY6）。2×××系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2×××系列铝板属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2×××系列铝板的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前进口的铝板主要是由韩国和德国生产企业提供。随着我国航空航天事业的发展，2×××系列的铝板生产技术将进一步提高。
3×××系列铝板材
3×××系列铝板材：代表300
3、300
4、3A21为主。又可以称为防锈铝板。我国3×××系列铝板生产工艺较为优秀。3×××系列铝板是由锰元素为主要成分，含量在1.0-1.5%之间。是一款防锈功能较好的系列。常规应用在空调，冰箱，车底等潮湿环境中，价格高于1×××系列，是一款较为常用的合金系列。 4×××系列铝板材
4×××系列铝板材：代表为4A01。 4×××系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好产品描述:具有耐热、耐磨的特性。
5×××系列铝板材
5×××系列铝板材：代表50
52、500
5、508
3、5A05系列。5×××系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.故常用在航空方面，比如飞机油箱。在常规工业中应用也较为广泛。加工工艺为连铸连轧，属于热轧铝板系列故能做氧化深加工。在我国5×××系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
6×××系列铝板材
6×××系列铝板材：代表6061。主要含有镁和硅两种元素，故集中了4×××系列和5×××系列的优点，6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。可以用于低压武器和飞机接头上。
7×××系列铝板材
7×××系列铝板材：代表7075 。主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性.7075铝板是经消
除应力的,加工后不会变形、翘曲.所有超大超厚的7075铝板全部经超声波探测,可以保证无砂眼、杂质.7075铝板的热导性高,可以缩短成型时间,提高工作效率。主要特点是硬度大7075是高硬度、高强度的铝合金,常用于制造飞机 。8×××系列铝板材
8×××系列铝板材：较为常用的为8011铝板材，属于其他系列。是以做瓶盖为主要功用的铝板，也应用在散热器方面，大部分应用为铝箔。在营业中是不太常用系列
二．铝合金表面处理工艺
铝合金表面的自然氧化膜厚度约为0.005-0.015um。虽然这层薄膜赋予铝合金一点的耐腐蚀性，然而这个厚度范围还不足与保护铝免于腐蚀，尤其在酸碱性条件下会迅速溶解。因此铝合金在使用前往往必须经过相应的表面处理以满足其对环境的适应性和安全性，减少腐蚀，延长使用寿命。通过适当的表面处理，使氧化膜厚度增加100-200倍。目前铝合金表面处理工艺有：
1.化学氧化法
广义的化学氧化膜包括重铬酸盐或高猛酸盐等氧化剂参与的化学氧化膜。化学氧化膜的厚度要比阳极氧化膜薄得多，但其处理经济，方便，快速，生产线结构简单，不需要电源设备等，使用与大批量零部件的低成本生产。
2.阳极氧化法
铝合金的阳极氧化是用铝或铝合金作阳极，用铅、碳或不锈钢作阴极，在草酸、硫酸、铬酸等的水溶液中电解。用电力进行阳极氧化可得到自然氧化法难以得到的成膜速度。能够稳定生成阳极氧化膜的化学平衡条件决定于表示电位-PH关系的图：膜的生长是生长速率大于膜的溶解速率下形成的。阳极氧化法生成的氧化膜结构、性质、色调随电解液的种类、电解条件的不同而变化。经过阳极氧化处理后，可得到光洁、光亮、透明度较高的氧化膜层，再经染色，可得到不同色彩的表面。
3.微弧氧化法
微弧氧化法是一种在有色金属表面原位生长陶瓷膜的高新技术。该技术突破了传统的阳极氧化电流、高压法拉第区域的限制，把阳极电位由几十伏提高到几百伏，氧化电流由小电流发展到大电流，由直流发展到交流，致使在样品表面上出现电晕、辉光、微弧放电，甚至火花斑等现象，使材料表面上的氧化层处在微等离子体的高温高压作用下，发生相和结构的变化，使非晶镀结构的三氧化二铝转化为A2三氧化二铝和C2三氧化二铝，因此氧化层硬度高，致密，与基体结合力强，尺寸变化小，是铝合金耐磨损、耐腐蚀、耐热冲击及绝缘性得到极大的改善。
4.不同表面处理的对比
经过不同表面氧化处理后，形成的氧化膜厚薄不一，其中化学氧化膜最薄（约1-2um），阳极氧化膜及黑色微弧氧化膜次之（分别为30-40um和20-30um），白色微弧氧化膜最厚（50-60um）。从综合性能上看，微弧氧化最佳，阳极氧化次之，化学氧化最差；在硬度及耐腐蚀要求较高的场合，建议使用微弧氧化法；一般情况下，建议采用阳极氧化，其性价比最高。
三、铝合金材料的选择
本次选用的铝合金材料主要用于旋挖钻的集成阀组之上，其最高压力为4MPa，
压力相对较低。通过考虑价格，供货期以及材料性能，调研各个阀块的加工厂家，最终决定选用铝合金6061，出厂状态为T6，表面处理方式采用阳极氧化法，氧化膜厚度为AA10。下面将详细介绍铝合金6061的一些具体性能参数。
1.6061铝合金元素
6061铝合金的主要合金元素是镁与硅，并形成Mg2Si相。若含有一定量的锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。6061铝合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。
2.铝合金基本状态代号：
F 自由加工状态
适用于在成型过程中，对于加工硬化和热处理条件特殊要求的产品，该状态产品的力学性能不作规定（不常见）
O 退火状态
适用于经完全退火获得最低强度的加工产品（偶尔会出现）
H 加工硬化状态
适用于通过加工硬化提高强度的产品，产品在加工硬化后可经过（也可不经过）使强度有所降低的附加热处理（一般为非热处理强化型材料）
W 固熔热处理状态
一种不稳定状态，仅适用于经固溶热处理后，室温下自然时效的合金，该状态代号仅表示产品处于自然时效阶段（不常见）
T 热处理状态 (不同于F、O、H状态)
适用于热处理后，经过（或不经过）加工硬化达到稳定的产品。T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字（一般为热处理强化型材料）。我们常见的非热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母H加两位数字。如1100 H14。下面简单介绍以下状态代号的含义内容。
字母H后面一般跟两位数字：第一位数字表示的就是加工硬化处理的方法。H后面的第一位数字有：1，2，3，4。即H1* H1*表示单纯加工硬化处理；H2* H2*表示加工硬化及不完全退火；H3* H3*表示加工硬化及稳定化处理H4* H4*表示加工硬化及涂漆处理。第二位数字表示的就是材料所达到的硬化程度。H后面的第二位数字有：1，2，3，4，5，6，7，8，9，既H*1 0与2之间的硬度。H*2 1/4硬，H*3 2与4之间的硬度，H*4 1/2硬，H*5 4与6之间的硬度，H*6 3/4硬 ，H*7 6与8之间的硬度，H*8 全硬状态 ，H*9 超硬状态。（H后面跟三个数字的情况不多，只有几个。H111表示最终退火后又进行了适量的加工硬化。H112表示适用于热加工成型的产品。H116表示含镁量≥4.0%的5***系合金制成的产品.） 我们常见的热处理强化型铝合金后面的状态代号一般是字母T加添加一位或多位阿拉伯数字表示T的细分状态在T后面添加0—10的阿拉伯数字，表示细分状态（称作TX状态）。T后面的数字表示对产品的热处理程序。
T0固溶热处理后，经自然时效再通过冷加工的状态。适用于经冷加工提高强度的产品。
T1 由高温成型过程冷却，然后自然时效至基本稳定的状态适用于由高温成型过程冷却后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产
品。
T2 由高温成型过程冷却，经冷加工后自然时效至基本稳定的状态。适用于由高温成型过程冷却后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T3 固溶热处理后进行冷加工，再，经自然时效至基本稳定的状态。适用于在固溶热处理后，进行冷加工、或矫直、矫平以提高强度的产品。
T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定的状态。适用于固溶热处理后，不在进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T5 由高温成型过程冷却，然后进行人工时效的状态。适用于由高温成型过程冷却后，不经过冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限），予以人工时效的产品。
T6 由固溶热处理后进行人工时效的状态。适用于由固溶热处理后，不再进行冷加工（可进行矫直、矫平，但不影响力学性能极限）的产品。
T7由固溶热处理后进行人工时效的状态适用于由固溶热处理后，为获取某些重要特性，在人工时效时，强度在时效曲线上越过了最高峰点的产品。
T8固溶热处理后经冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产。
T9固溶热处理后人工时效，然后进行冷加工的状态。适用于经冷加工提高产品强度的产品。
T1由高温成型过程冷却后，进行冷加工，然后进行人工时效的状态。适用于经冷加工、或矫直、矫平以提高产品强度的产品。T状态及TXXX状态（消除应力状态外）在TX状态代号后面再添加一位阿拉伯数字（称作TXX状态），或添加两位阿拉伯数字（称作TXXX状态），表示经过了明显改变产品特性（如力学性能、抗腐蚀性能等）的特定工艺处理的状态。
T42适用于自O或F状态固溶热处理后，自然时效达到充分稳定状态的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T42状态的产品。 T62适用于自O或F状态固溶热处理后，进入人工时效的产品，也适用于需方对任何状态的加工产品热处理后，力学性能达到了T62状态的产品。
T73 适用于固溶热处理后，经过时效以达到规定的力学性能和抗应力腐蚀性能指标的产品 。T74 与T73状态定义相同。该状态的抗拉强度大于T73状态，但小于T76状态。
T76与T73状态定义相同。该状态的抗拉强度分别高于T7
3、T74状态，抗应力腐蚀断裂性能分别低于T7
3、T74状态，但其抗剥落腐蚀性能仍较好。
T7X适用于自O或F状态固溶热处理后，进行人工时效处理，力学性能及抗腐蚀性能达到了T7X状态的产品。T81适用于固溶热处理后，经1%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。T87适用于固溶热处理后，经7%左右的冷加工变形提高强度，然后进行人工时效的产品。消除应力状态在上述TX或TXX或TXXX状态代号后面添加“51”、或“510”、或“511”或“52”或“54”表示经历了消除应力处理的产品状态代号。
TX51 、TXX51 、TXXX51适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定量进行拉伸的厚板、轧制或冷精整的棒材以及模锻件、锻环或轧制环，这些产品拉伸后不再进行矫直。厚板的永久变形量为1.5%~3%；轧制或冷精整棒材的永久变形量为1%~3%；模锻件锻环或轧制环的永久变形量为1%~5%。挤制棒、型和管材的永久变形量为1%~3%；拉制管材的永久变形量为1.5%~3%。
TX
511、TXX511 、TXXX511适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，按规定
量进行拉伸的挤制棒、型和管材，以及拉制管材，这些产品拉伸后可微略行矫直以符合标准公差。
TX52 、TXX52 、TXXX52，适用于固溶热处理或自高温成型过程冷却后，通过压缩来消除应力，以产生1%~5%，永久变形量的产品。
TX54 、TXX54 、TXXX54 适用于在终锻模内通过冷整形来消除应力的模锻件。T6，固溶处理（淬火），人工时效
T62，由退火或F状态固溶处理，人工时效
T61是一种特殊热处理状态，要求其强度低于T6。 3.力学性能
6061的极限抗拉强度为124 MPa
受拉屈服强度 55.2 MPa
延伸率25.0 %
弹性系数68.9 GPa
弯曲极限强度228 MPa
Bending Yield Strength 103 MPa
泊松比0.330
疲劳强度 62.1 MPa 5.热处理工艺
快速退火：加热温度350～410℃;随材料有效厚度的不同，保温时间在30～120min之间;空气或水冷。2）高温退火：加热温度350～500℃;成品厚度≥6mm时，保温时间为10～30min、
