§5-1 鋁及其合金的型別與特性
一、 工業純鋁的特性
含al>99%，fe、si雜質（al-fe-si三元合金，麵心立方點陣結構）
熔點=660℃，耐蝕性良好，強度低，塑性好。
二、 鋁合金的合金化及其特性
焊接結構中主要應用的是變形鋁合金，應用最為廣泛的是非時效強化鋁合金（lf）
鑄造al只在結構缺陷焊補時遇到。
（只討論變形鋁合金）
一） 非時效強化鋁合金
耐蝕性良好，主要為固溶強化。
1． al-mn系（lf21、3003）
（含mn量為1.0～1.6%）
2． al-mg系（lf2～6、5000系列）
mg的固溶強化作用大於mn
mg↑，強度↑，脆性β相（mg2al3）↑，δ↓，耐蝕性↓。
二） 時效強化鋁合金
最為典型的是ly系列和lc系列，ld系列
1． 硬鋁（ly系列，2000系列）
1）ly12（al-cu-mg系）應用最早，2024（美）
a．主要強化相：（cual2），s相（al2cumg），
其次：t相（cual5mg5），β相（mg2al3）。
b．元素的作用
c．缺點：
（1） 耐蝕性不良，採用包鋁，但強度降低
（2） 固溶強化溫度範圍窄（495～503℃）易過燒與強化效果不佳。
（3） 焊接裂紋傾向大
2）ly16（al-cu-mn系列，2219）
為改善材料焊接性而設計
mg降低al-cu合金中的溶解度，提高脆性和凝固裂紋傾向，
用mn代替（見上圖）
2． 超硬鋁（lc，al-zn-mg系列，7000系列）
1） 特點：
al-zn-mg-cu系，強度最高，缺口敏感性高、耐蝕性低。
2） 焊接性差，熔化焊接裂紋傾向大，接頭強度遠遠低於母材。
焊接接頭：σb=309mpa，δ=3～4%
母材：σb=536mpa，δ=7%
3） 耐蝕性降低：zn、mg含量增加
3． al-zn-mg合金（7475，7005）
1）優點：
a．取消cu，σb↓，但是，焊接效能優異！
b．焊接裂紋傾向性↓
c．良好的自然時效性能，接頭σb可以恢復到母材水平
2）缺點：
應力腐蝕開裂敏感性大，
zn+mg↑，耐蝕性↓，總量應該低於7.5%。
zn在4～5%；mg=1～3.5%，較為理想，
常加入cr、mn、ti、zn細化晶粒。
三、 鋁合金的耐蝕性
耐酸不耐鹼；
一般，其總體上耐蝕性較好，
保護膜一旦被破壞（區域性破壞），腐蝕加劇。尤其是冷作硬化態。
當al及其合金存在雜質或者析出相時，由於相間電極電位差，促使產生電化學腐蝕。
注意：既要保證強度，又要提高耐蝕性。
四、 鋁合金的物理效能
導熱係數λ與線脹係數α都很大，其密度較小。
§5-2 鋁及其合金的焊接性
鋁及其合金焊接結構應用廣泛，例如高速客車車體，儲油罐等。
對其進行焊接時，存在以下問題：
1． 焊縫中的氣孔；
2． 焊接熱裂紋主要問題
3． 接頭的「等強性」；
4． 變形；（材料線脹係數大，導熱性強，傳熱快，haz較寬）
5． 焊縫夾雜；（al2o3熔點高，達2050℃，但密度與al相近） 次要問題
6． 焊接未熔合（表面難熔氧化物+材料傳熱快）
一、 焊縫中的氣孔
一） 形成氣孔的特點
主要是h2氣孔。
[h]**於弧柱氣氛中的水分、焊接材料以及母材所吸附的水分，
特別是表面氧化膜中吸附的水分！
1． 弧柱氣氛中水分的影響（潮濕的空氣、保護氣氛）
該氣孔具有白亮內壁的特徵。
1) 原理
由圖11-4，在平衡狀態下，液態al中溶解度為0.69ml/100g, 凝固點的溶解度為0.036ml/100g，相差約20倍， 而鋼的相差約2倍。
溶解度變化的實際冷卻線為abc
a b：冷卻速度大，氣泡在液體凝固之前聚合上浮，被擱淺，形成粗大的「皮下氣孔」；
a b』：冷卻速度小，氣泡在液體凝固之前聚合浮出，不致產生氣孔。
b c：冷卻速度大，結晶條件下，凝固點的氫的溶解度發生突變，枝晶互動生長，聚合的氣孔生長受限，限制在枝晶前沿，沿枝晶層狀線分布，難以浮出，即「結晶層孔」
b』 c』：冷卻速度小，氣孔少。
2）不同的合金系統，對水分的敏感性不同（見圖11-5）
3）不同的焊接方法，敏感性不同
mig>tig （同樣的氣氛條件下）
a．mig：細絲熔滴小，比表面積很大，弧柱溫度高於熔池，利於吸氫；
b．熔池深度大於tig方法的深度，利於氣孔浮出。
2． 氧化膜中水分的影響（已限制弧柱水分的影響）
焊絲或工件的氧化膜中所吸附的水分將是生成焊縫氣孔的主要原因。
mgo↑，形成的氧化膜不緻密，
而純al的氧化膜非常緻密，吸水性差。
mig焊接方法：焊絲表面氧化膜的清理情況對[h]的影響較大，
對al-mg合金焊絲，其影響更顯著，氣孔傾向↑↑。
坡口氧化膜被迅速溶化掉，水分排除，影響小。
tig焊接方法：在熔透不足時，母材坡口端部未除淨的氧化膜所吸收的水分，是產生焊縫氣孔的主要原因。
焊前嚴格去除氧化膜。
而母材表面養化膜也會在近縫區引起「皮下氣孔」（al-mg合金）
二） 防止焊縫氣孔的途徑
兩方面著手：1）限制氫溶入熔融金屬（減少氫的**）
或減少熔池吸氫時間較為矛盾
2）盡量促使氫從熔池中逸出
因而盡量限制氫的**具有較為現實的意義！
1． 減少氫的**
1） 所有的焊接材料在使用之前必須乾燥處理
2） 焊前處理
化學法和機械法，清除焊絲和母材表面的氧化膜。
3） 坡口下端（根部）倒v型小坡口
鏟根極為有利於減少焊縫氣孔的傾向。
2． 控制焊接工藝
1） 原理
工藝引數的影響主要可以歸結為對熔池高溫時間的影響。
t增加，氫利於逸出，也利於氫的溶入
t減少，減少氫的溶入，但不利於其逸出。 矛盾，必須調整適當
2） 對tig焊接，一方面盡量採用小線能量，減少熔池存在時間
一方面，應該充分保證根部熔透，利於氣泡浮出
大電流高焊接速度比較有利。
3) mig焊（焊絲氧化膜的影響更為主要）
一般希望增大溶池存在時間以利氣泡的逸出
圖11—8 vh↓ e線↑ 有利於氣孔↓
圖11—9 對薄板影響大
v冷對焊縫的氣體含量有較明顯的影響
必要時可採用預熱辦法↓vh，以利氣體逸出
4） 混合氣體保護焊（p412）
二、焊接熱裂紋
焊接金屬和近縫區發現的熱裂紋主要是凝固裂紋，也可在近縫區見到液化裂紋
一） 化合金焊接熱裂紋的特點
1． 易熔共晶體的存在，是焊縫產生凝固裂紋的重要原因
2． al合金，線脹係數大，比鋼大1倍，在拘束條件下焊接易產生大反應，促使裂紋傾向原因（鋁合金屬於典型的共晶型合金）分析圖11—10
易熔共晶成薄膜狀展開於晶界上時，必促使晶體分離，↑合金的熱裂傾向
易熔共晶成球狀聚集在晶粒頂點間時，裂紋傾向↓。
3． 近縫區「液化裂紋」，亦是晶間易熔共晶存在有聯絡（因偏折而形成）。
二)防止焊接熱裂紋的途徑
對於焊縫金屬的凝固裂紋，主要是通過合理選定焊縫的合金成份，並配合適當的焊接工藝來進行控制。
1． 焊縫合金系統的影響
1） 調整成份的的著眼點：在於控制適量的易熔共晶並縮小結晶t區間，
一般都是使主要合金元素含量超過xm，以便能產生「癒合」作用。
有點類似於25—20半耐熱鋼中雙相組織r+b1的b偏折與fe ni形成低熔共晶
a） lt1絲抗裂
對於一些裂紋傾向大的硬鋁之類的高強的合金，在原合金系統中進行調整以改善抗裂，不見效。
不得不利用si5％的al—si合金焊絲（lti）,可形成較多的易熔共晶，流動性好（癒合作用↑）抗裂性↑，σb， δ↓。
b） 不同母材匹配不同焊絲，具不同的裂紋傾向
（圖11—12）分析匹配情況
（圖11—13cu與mg含量對al-zn-mg熱裂的影響）。
σb↑（如6070 硬al， lc系列，裂紋傾向↑）
2．變質劑的影響
ti ， zr， v， b 微量元素，細化晶粒，↑δ，ak.↑↑抗裂性。
與alti形成一系列包晶反應，生成難熔質點（非自發凝固形核），
非自發凝固形格
3、 焊接工藝引數的影響
影響凝固過程的不平衡性和凝固的組織狀態，也影響凝固過程中的應變增長速度，從而影響裂紋的產生。
·熱量集中的焊接方法，利於快速焊接，防止粗大的柱狀晶，抗裂性↑
·ih↓減小熔池過熱，抗裂性↑
· vh↑，接頭的應變速率↑ 熱裂傾向↑
（大部分al合金的裂紋傾向都比較大）
·熔合比大時，裂紋傾向↑（↑ih也是不利的.ih↑.熔合比↑）
三．焊接接頭的「等強性」
表11—15典型的化合金焊接接頭母材的力學效能，可看出以下規律。
1． 非時效強化的鋁合金 lf3（al-mg）
退火態焊接：接頭與母材等強
冷作硬化態焊接：接頭強度低於母材，即有軟化現象。
2． 時效強化鋁合金
1 除了al-zn-mg合金，均σ接頭<σ母材
而al-zn-mg合金，焊接後自然時效時間越長，接頭強度顯著提高到接近母材水平。
2 所有時效強化的化合金，焊後不論處理否。δ接頭<δ母材。
3 退火態母材+焊後處理，有些接頭強度》母材強度
3． 焊接時的不等強性，說明接頭存在軟化現象或有薄弱環節。
1 焊縫
·鑄造組織 δ焊接<δ母材
·焊縫效能主要決定於所選用的焊材（異質焊縫）
·為保證焊縫σb與δ，固溶強化型合金系統要優於共晶型合金系統
·e↑焊縫效能↓
2 熔合區
非時效化合金主要問題：晶粒粗化，δ↓
時效化合金主要問題：晶粒粗化，可能晶界液化產生裂紋惡化δ
3 haz區
主要表現為強化效果的損失（軟化）
一）非時效強化鋁合金的軟化問題：
主要發生在冷作硬化合金上。
·當haz的t峰值》t再結晶（200—3000c），產生明顯軟化（圖11—16）
·軟化區↑，σ接頭↓明顯。（圖11—17）
·接頭的軟化主要取決於加熱的t峰值，v冷影響不大。
·冷作硬化程度↑，軟化↑。
二） 時效強化化合金的軟化問題
1． 問題主要是haz「過時效」軟化問題。
2． 影響因素：
其嚴重程度決定於合金第二相的性質，也與焊接熱迴圈特性有一定關係，
第二相易於脫溶解出並易於聚集長大，越易發生「過時效」。
比較al-cu-mg的自然時效 （圖11—18，圖11—19）
3． 採取措施
1） 防止haz區軟化，宜採用小的焊接線能量
2） 如果焊接後可以完全熱處理，則在固溶或退火態焊接較好。
第五章非合金鋼
a 三 判斷題 1 t10a鋼的含碳量為10 2 錳 矽在碳鋼中都是有益元素，適當增加其含量能提高鋼的強度 3 硫是鋼中的有益元素，它能使鋼的脆性下降 4 碳素工具鋼都是優質或高階優質鋼 5 碳素工具鋼的含碳量一般都大於0.7 6 鑄鋼可用於鑄造形狀複雜而力學效能要求較高的零件 7 低碳鋼的強度，硬...
第五章人事
第五章人事 人力資源管理 第一節人事概述 人力資源的含義 是指綜合運用現代科學技術方法豐富人的知識 提公升人的能力 激發人的活力 發揮人的潛能。廣義 包括 現實的人力資源 潛在的人力資源 未來的人力資源 人力資源的特點 1 人力資源的能動性 2 人力資源的時效性 3 人力資源的時代性 4 人力資源具...
第五章總結
節1 數字基帶訊號 數字基帶傳輸系統框圖組成 通道訊號形成器 編碼通道 接收濾波器 抽樣判決器。一 時域形式 基帶訊號 單極性 雙極性 歸零 不歸零。二 頻譜結構 1.穩態波v t 的功率譜密度pv 2.交變波u t 的功率譜密度pu 3.基帶訊號s t 的功率譜密度ps pv pu 三 常用碼型 ...