安陆火凤凰铝材有限责任公司

　　一、铝的基本知识：

　　银白色轻金属。英文代号为Al，有延展性。商品常制成棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出眩目的白色火焰。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液，难溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。沸点2327℃。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含最丰富的金属元素，应用极为广泛。

　　铝是活泼金属，在干燥空气中铝的表面立即形成厚约50埃的致密氧化膜，使铝不会进一步氧化并能耐水；但铝的粉末与空气混合则极易燃烧；熔融的铝能与水猛烈反应；高温下能将许多金属氧化物还原为相应的金属；铝是两性的，即易溶于强碱，也能溶于稀酸，强酸弱碱 基本不溶解。

　　物质的用途在很大程度上取决于物质的性质。因为铝有多种优良性能，所以铝有着极为广泛的用途。

　　（1）铝的密度很小，仅为2.7 g/cm，虽然它比较软，但制成铝合金后，强度上升，比强度（重量强度比）超过了普通的钢材，如硬铝、超硬铝、防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于交通运输行业，如飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其铝合金。一般产品为铸造件、板材、型材、管材等；

　　（2）铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途，一般产品为电线、铝排，导电管、电力金具等。

　　（3）铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。

　　（4）铝具有良好的装饰效果，表面可以进行氧化、涂漆等处理，同时具有中等的强度，易于切削加工，可用于建筑行业门窗、幕墙、装饰，部分设备强度要求不高的结构件等；

　　（5）铝有较好的延展性（它的延展性仅次于金和银），容易压延加工，可使用挤压、轧制、拉伸、锻造、冲压等方法制成各种成品；在100 ℃～150 ℃时可制成薄于0.01 mm的铝箔。这些铝箔广泛用于包装香烟、糖果等，还可制成铝丝、铝条，并能轧制各种铝制品。

　　（6）铝的表面因有致密的氧化物保护膜（氧化膜包括自然生成的人工氧化得来的氧化膜），不易受到腐蚀，同时冲击没有火花，没有磁性，蓄能能力强，常被用来制造储存强酸的罐体、化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、石油和天然气管道等。

　　（7）铝粉具有银白色光泽（一般金属在粉末状时的颜色多为黑色），常用来做涂料，俗称银粉、银漆，以保护铁制品不被腐蚀，而且美观。

　　（8）铝在氧气中燃烧能放出大量的热和耀眼的光，常用于制造爆炸混合物，如铵铝炸药（由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成）、燃烧混合物（如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等）和照明混合物（如含硝酸钡68%、铝粉28%、虫胶4%）。

　　（9）铝热剂常用来熔炼难熔金属和焊接钢轨等。铝还用做炼钢过程中的脱氧剂。铝粉和石墨、二氧化钛（或其他高熔点金属的氧化物）按一定比率均匀混合后，涂在金属上，经高温煅烧而制成耐高温的金属陶瓷，它在火箭及导弹技术上有重要应用。

　　（10）铝板对光的反射性能也很好，反射紫外线比银强，铝越纯，其反射能力越好，因此常用来制造高质量的反射镜，如太阳灶反射镜、灯具等。

　　（11）铝具有吸音性能，音响效果也较好，所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等也采用铝。

　　（12）耐低温，铝在温度低时，它的强度反而增加而无脆性，因此它是理想的用于低温装置材料，如冷藏库、冷冻库、南极雪上车辆、氧化氢的生产装置。

　　（13）是两性氧化物，酸碱均可溶解，一般金属与碱不起作用，只溶于酸；

　　（14）渗铝，是钢铁化学热处理方法的一种，使普通碳钢或铸铁表面上形成耐高温的氧化铝膜以保护内部的铁。铝是一种十分重要的金属，然而，许多含铝化合物对人类的作用也是非常重大的。

　　根据铝合金中铝及其他元素的含量

　　（1）纯铝：纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。焊接主要是工业纯铝，工业纯铝的纯度为99. 7%~98. 8%，其牌号有1070.1060.1050.1035.1100等。

　　（2）铝合金：往纯铝中加入合金元素就得到了铝合金。根据铝合金的加工工艺特性，可将它们分作形变铝合金和铸造铝合金两类。形变铝合金塑性好，适宜于压力加工。

　　形变铝合金按照其性能特点和用途可分为防锈铝<LF）、硬铝（LY）、超硬铝（LC）和锻铝（LD）四种，其中防锈铝指以镁和锰为主要合金元素的铝合金，包括纯铝，无法通过淬火时效进行硬化。铸造铝合金按加入主要合金元素的不同，分为铝硅系（AL-Si）、铝铜系（Al-Cu）、铝镁系（Al-Mg）和铝锌系（Al-Zn）四种。

 

　　铝的牌号：

　　1×××系列为：纯铝（铝含量不小于99.00%），如1060、1100，

　　2×××系列为：以铜为主要合金元素的铝合金，如2024，

　　3×××系列为：以锰为主要合金元素的铝合金，如3A21、3003

　　4×××系列为：以硅为主要合金元素的铝合金

　　5×××系列为：以镁为主要合金元素的铝合金，如5052、5454

　　6×××系列为：以镁为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金，如6063

　　7×××系列为：以锌为主要合金元素的铝合金、如7075

　　8×××系列为：以其他元素为主要合金元素的铝合金

　　9×××系列为：备用合金组

 

　　2XXX,6XXX,7XXXX中的部分铝合金在航空航天上得到了应用，有人称为“航空铝合金”，5XXX被称为“镁铝合金”

　　牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数表示，牌号的最后两位数字以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。

　　1×××系列牌号的最后两位数表示为：最低铝含量的百分点。牌号的第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。

　　2×××～8×××系列牌号的最后两位数没有特殊意义，仅用来区分：同一组中不同的铝合金。牌号的第二位字母表示原始纯铝的改型情况。

 

　　*铝和铝合金的状态：

　　代号F××为：自由加工状态

　　O××为：完全退火状态

　　H××为：加工硬化状态

　　W××为：固熔热处理状态

　　T××为：热处理状态（不同于F、O、H状态），如T4 在线淬火自然时效，T5 在线淬火人工时效，T6 人工淬火人工时效，硬铝（2系），超硬铝（7系）由于挤压温度一般达不到淬火温度，不适于在线淬火，在线淬火使用最广泛的是6063和6061挤压材，无缝管挤压由于和普通挤压不同，也不适合在线淬火

 

　　铝的强化

　　纯铝的力学性能不高，不适宜制作承受较大载荷的结构零件。为了提高铝的力学性能在纯铝中加入某些合金元素制成合金，常加入的合金元素有铜、镁、铬、锌、硅、锰、镍、钴、钛及锶等，稀土元素在某些合金中加入。这些合金元素加入后通过以下几个方面对铝进行强化。

　　1、固溶强化（合金化）

　　合金元素加入纯铝中形成无限固溶体或有限固溶体，不仅能获得高的强度，而且还能获得优良的塑性与良好的压力加工性能。在一般铝合金中固溶强化最常用的合金元素是铜、镁、锰、锌、硅、镍等元素。一般铝的合金化都形成有限的固溶体，如Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn，Al-Si，Al-Mn等二元合金均形成有限固溶体，并且都有较大的极限溶解度能起较大的固溶强化效果。

　　2、时效强化（热处理，配合淬火同时使用）

　　铝合金热处理后可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间和延长而增高，但塑性降低。这个过程就称时效。时效过程中使合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。我公司常用的1060、3A21、5454牌号无法通过时效增加硬度；

　　3、过剩相强化

　　当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现称之为过剩相。在铝合金中过剩相多为硬而脆的金属间化合物。它们在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用，使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。合金中过剩相的数量愈多，其强化效果愈好，但过剩相多时，由于合金变脆而导致强度、塑性降低。

　　4、细化组织强化

　　在铝合中添加微量元素细化组织是提高铝合金力学性能的另一种重要手段。

　　变形铝合金中添加微量钛、锆、铍、锶以及稀土元素，它们能形成难熔化合物，在合金结晶时作为非自发晶核，起细化晶粒作用，提高合金的强度和塑性。

　　铸造铝合金中常加入微量元素作变质处理来细化合金组织，提高强度和塑性。变质处理对不能热处理强化或强化效果不大的铸造铝合金和变形铝合金具有特别重要的意义。比如在铝硅铸造铝合金中加入微量钠或钠盐或锑作变质剂进行变质处理，细化组织可以显着提高塑性和强度。同样在铸造铝合金中加入少量锰、铬、钴等元素能使杂质铁形成的板块状或针状化合物AlFeSi细化，提高塑性，加入微量锶可消除或减少初晶硅，并使共晶硅细化；粒子园整度提高。

　　5、冷变形强化

　　冷变形强化亦称冷作硬化，即金属材料在再结晶温度以下冷变形，冷变形时，金属内部位错密度增大，且相互缠结并形成胞状结构，阻碍位错运动。变形度越大位错缠结越严重，变形抗力越大，强度越高。冷变形后强化的程度随变形度、变形温度及材料本身的性质而不同。同一材料在同一温度下冷变形时，变形度越大则强度越高。塑性随变形程度的增加而降低。如冷拉、冷轧等。

 

　　二、铝的加工方法

　　原铝锭：氧化铝熔融氟盐电解法；

　　铝棒：分实心和空心两种，一般通过立式水冷深井半连续铸造法生产；按形状不同可分为圆锭和板锭两种；铝棒是通过原铝锭熔铸而来；在熔化过程中，对熔融铝液进行合金化、净化、均匀化、细化等处理，得到规定组成、组织纯净、成分均匀、晶粒度合乎要求的棒锭；

　　铝的压延加工：主要指挤压、轧制、拉伸和锻造；可生产板材、带材、箔材、管材、棒材、型材、线材和锻件（自由锻件、模锻件）八类产品

　　1、挤压

　　挤压是将锭坯装入挤压筒中，通过挤压轴对金属施加压力，使其从给定形状和尺寸的模孔中挤出，产生塑性变形而获得所要求的挤压产品的一种加工方法。按挤压时金属流动方向不同。挤压又可分为正向挤压、反向挤压和联合挤压。正向挤压时，挤压轴的运动方向和挤出金属的流动方向一致，而反向挤压时，挤压轴的运动方向与挤出金属的流动方向相反。按锭坯的加热温度，挤压可分为热挤压和冷挤压。热挤压时是将锭坯加热到再结晶温度以上进行挤压，冷挤压是在室温下进行挤压；挤压可分为单动挤压和双动挤压，双动挤压主要是用于生产无缝铝管。

　　2、轧制

　　轧制是锭坯依靠摩擦力被拉进旋转的轧辊间，借助于轧辊施加的压力，使其横断面减小，形状改变，厚度变薄而长度增加的一种塑性变形过程。根据轧辊旋转方向不同，轧制又可分为纵轧、横轧和斜轧。纵轧时，工作轧辊的转动方向相反，轧件的纵轴线与轧辊的轴线相互垂直，它是铝合金板、带、箔材平辊轧制中最常用的方法；横轧时，工作轧辊的转动方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线相互平行，在铝合金板带材轧制中很少使用；斜轧时，工作轧辊的转动方向相同，轧件的纵轴线与轧辊轴线成一定的倾斜角度。在生产铝合金管材和某些异形产品时常用双辊或多辊斜轧。根据辊系不同，铝合金轧制可分为两辊（一对）系轧制，多辊系轧制和特殊辊系（如行星式轧制、V形轧制等）轧制：根据轧辊形状不同，铝合金轧制可分为平辊轧制和孔型辊轧制等。根据产品品种不同，铝合金轧制又可分为板、带、箔材轧制，棒材、扁条和异形型材轧制，管材和空心型材轧制等。

　　3、拉拔

　　拉拔是拉伸机（或拉拔机）通过夹钳把铝及铝合金坯料（线坯或管坯）从给定形状和尺寸的模孔中拉出来，使其产生塑性变形而获得所需的管、棒、型、线材的加工方法。根据所生产的产品品种和形状不同，拉伸可分为线材拉伸、管材拉伸、棒材拉伸和型材拉伸。管材拉伸又可分为空拉、带芯头拉伸和游动芯头拉伸。拉伸加工的主要要素是拉伸机、拉伸模和拉伸卷筒。根据拉伸配模，拉伸可分为单模拉伸和多模拉伸。

　　4、锻造

　　锻造是锻锤或压力机（机械的或液压的）通过锤头或压头对铝及铝合金铸锭或锻坯施加压力，使金属产生塑性变形的加工方法。铝合金锻造有自由锻和模锻两种基该方法。自由锻是将工件放在平砧（或型砧）间进行锻造；模锻是将工件放在给定尺寸和形状的模具内，然后对工件施加压力进行锻造变形，而获所要求的模锻件。

　　5、其它：

　　⑴压力铸造成形法，如低、中、高压成形，挤压成形等。

　　⑵半固态成形法，如半固态轧制、半固态挤压、半固态拉拔、液体模锻等。

　　⑶连续成形法，如连铸连挤、高速连铸轧、Conform连续挤压法等。

　　⑷复合成形法，如层压轧制法，多坯料挤压法等。

　　⑸变形热处理法等。

 

　　三、铝管

　　铝管主要分为以下几种

　　按外形分：方管、圆管、花纹管、异型管

　　按挤压方式分：无缝铝管和普通挤压管

　　按精度分：普通铝管和 精密铝管，其中精密铝管一般需要在挤压后进行再加工，如冷拉精抽，轧制。

　　按厚度分：普通铝管和薄壁铝管

　　铝管的主要生产方法：

　　有缝铝管：实心锭组合模挤压法；

　　无缝铝管：实心锭穿孔挤压法，空心锭穿孔或不穿孔挤压法；空心锭三辊热斜轧法等，后续还可进行冷轧和冷拉。冷拉一般又有直拉和盘拉两种，以直管和盘管交货。

 

　　一般铝管的表示方法：

　　牌号　状态　　　　　规格　　　　　　　　　长度　　　　　　执行标准

　　例1：3Ａ21－Ｏ（全软）　Φ19（外径）×1.5（壁厚）×7500（长度）　ＧＢ/T6893-2010

　　例2：

　　1、Φ19×1.5铝管截面积、米重

　　Ｓ＝π（外径－壁厚）壁厚

　　＝3.14×（19－1.5）×1.5

　　＝82.425mm?（平方毫米）

　　M（米重）=Sρ（截面积×密度）/1000=2.73×82.425/1000=0.225Kg/m（千克每米）

　　注：1）铝的密度，纯铝约2.7,合金会略有变化，我公司一般取2.73；

　　2）实际尺寸与名义尺寸会有区别，重量也会有偏差。

　　如3A21∮19×1.5，外模∮19，内模∮16.8，壁厚=（19－16.8）/2=1.6,则每米重量=（19－1.6）×1.6×3.14×2.73/1000=0.239Kg/m。

 

　　四、无缝铝管材技术标准

　　1. 几种管材的牌号、状态应符合下表规定

 

 

 

　　注：未标范围的杂质为含量上限。数据来源于国标GB/T3190-2008 变形铝合金化学成分，Si只有上限的不添加，不做常规分析。

 

 

　　注：不适用于退火状态的管材，对于退火管的弯曲度有要求时应在合同中注明。

 

　　⑵管材外径允许偏差：GBT4436—1995