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上篇　基础和材料2

1　铝的重要性及提取2

1.1 铝的生产和消费2

1.2　铝冶金8

1.2.1 原铝8

1.2.2　铝的电解精炼17

1.2.3　再生铝的循环18

1.2.4　铝中间合金19

1.3　成形20

1.3.1 铝锭20

1.3.2　铝球、铝粒和铝粉20

1.3.3 型材20

1.3.4 液铝21

1.4　半成品的生产21

1.4.1 熔融铝21

1.4.2　轧板和挤压板22

1.4.3　板和线24

参考文献29

2　纯铝的性质32

2.1 物理性质32

2.1.1 密度32

2.1.2　热膨胀系数33

2.1.3 比热容33

2.1.4　弹性性能34

2.1.5　导电性34

2.1.6　导热性35

2.1.7　磁性36

2.1.8　放射性36

2.1.9　摩擦性质36

2.1.10　光学性质37

2.2 力学性能40

参考文献40

3　铝合金相图42

3.1 铝合金42

3.2　相图的重要性42

3.3　铝平衡图44

3.3.1 二元系44

3.3.2 三元系49

3.3.3 多元系56

3.4　非平衡相图58

参考文献59

4　铝合金的分类61

4.1 加工硬化合金的分类61

4.1.1 Al-Fe-Si和非合金铝62

4.1.2　锻造Al-Mn合金62

4.1.3　锻造Al-Mg和Al-Mg-Mn合金63

4.2　锻造时效硬化铝合金64

4.2.1 锻造Al-Mg-Si合金64

4.2.2 锻造Al-Cu-Mg和Al-Cu-Si-Mn合金65

4.2.3　锻造Al-Zn-Mg合金66

4.2.4　锻造Al-Zn-Mg-Cu合金66

4.2.5　含Pb的锻造铝合金67

4.3　其他锻造铝合金67

4.4　铝铸造合金的结构67

4.4.1 Al-Si铸造合金67

4.4.2 Al-Si-Mg铸造合金68

4.4.3 Al-Cu-Si铸造合金69

4.4.4 Al-Mg铸造合金70

4.4.5 Al-Cu-Ti铸造合金71

4.4.6 Al-Zn-Mg铸造合金72

4.4.7　其他铝铸造合金73

参考文献73

5　铝合金的性能77

5.1 力学性能78

5.1.1 硬度78

5.1.2　抗拉强度78

5.1.3　抗压，抗弯，剪切和扭转强度79

5.1.4　高温强度80

5.1.5　低温时的力学性能87

5.1.6　疲劳90

5.1.7　冲击强度101

5.2　断裂101

5.2.1 断裂力学101

5.2.2　断裂力学特征值102

5.2.3　其他参数104

5.3 工艺性能104

5.3.1 耐磨性104

5.3.2　板的成形性104

5.3.3　挤压制品和拉深制品的成形性106

5.3.4　机械加工性106

5.4 物理性能108

参考文献117

6　热处理和机械处理123

6.1 概述123

6.2　强化126

6.3　热软化129

6.3.1 回复130

6.3.2 重结晶131

6.4　完全退火133

6.5　消除应力134

6.6　均匀化135

6.7　时效处理135

6.7.1 固溶处理135

6.7.2 淬火137

6.7.3　时效138

6.7.4 回复139

6.8　时效强化处理效果140

6.8.1 冷加工和自然时效140

6.8.2　冷加工和人工时效141

6.9　不同精炼合金的时效行为142

6.9.1 Al-Cu-Mg和Al-Cu-Si-Mn合金142

6.9.2 Al-Mg-Si合金143

6.9.3 Al-Zn-Mg合金145

6.9.4 Al-Zn-Mg-Cu合金146

6.10　各种铸造合金时效强化行为147

6.11 同时软化和弥散149

6.11.1 纯铝150

6.11.2　铝合金151

6.12　超塑性154

参考文献155

7　新型合金进展161

7.1　铝基复合材料（MMCs）161

7.1.1 纤维和颗粒强化铝基复合材料162

7.1.2 “天然”纤维增强复合材料173

7.2 粉末冶金制备的弥散强化铝合金176

7.2.1 工艺技术176

7.2.2　粉末冶金产品的性能177

7.3　铝-锂合金180

7.4　泡沫铝182

7.5　铝化物184

参考文献184

8　铝的腐蚀190

8.1 铝表面层190

8.1.1 氧化膜和表面层的形成191

8.1.2　强化天然氧化膜192

8.2　腐蚀193

8.2.1 基本原理193

8.2.2　腐蚀影响因素194

8.2.3　专业名词和腐蚀的类型195

8.2.4　腐蚀防护206

8.3 与其他金属相接触的腐蚀行为207

8.3.1　材料和状态207

8.3.2　腐蚀试验229

8.3.3　健康与安全231

参考文献231

9　根据成分和典型的力学性能设计合金238

9.1　合金的名称239

9.1.1 铝239

9.1.2　依据工艺或纯度的分类239

9.1.3　根据加工的方法和产品形式命名239

9.1.4　依据化学成分和编号体系对合金命名240

9.1.5 回火标识244

9.1.6　根据可淬性的标识246

9.1.7　根据应用标识246

9.1.8　特殊应用合金246

9.2 力学性能标准247

9.2.1 标准运用综述247

9.2.2　锻铝半成品251

9.2.3　铝铸件307

参考文献312

10　材料测试和质量控制313

10.1 化学成分的确定313

10.1.1 概述313

10.1.2　取样与制样313

10.1.3 自动快速分析314

10.1.4　基准分析314

10.2　微观组织的检测316

10.2.1 宏观范围的检测316

10.2.2　微观断面检测的光学显微方法317

10.2.3 电子显微镜检测320

10.2.4　显微探针321

10.3　原铝，半成品和铸件的检测321

10.3.1 测试范围和取样328

10.3.2　测试目标和测试方法329

10.3.3　室温下的力学性能测试331

10.3.4　疲劳测试333

10.4　焊件和焊缝的测试333

10.5　质量控制336

10.5.1 半加工产品和铸件的质量控制336

10.5.2　深加工过程的质量控制336

参考文献337

下篇　成形、表面处理、再生337

11　铝材料的机械加工346

11.1 成形方法和工艺的基本原理346

11.1.1 典型特性346

11.1.2　现代成形工艺的要求和目的350

11.1.3　成形工艺的类型356

11.1.4　典型的技术参数361

11.1.5　成形中的摩擦363

11.2　形变的特征和性能365

11.2.1 形变特征365

11.2.2　流变应力曲线366

11.2.3　热变形后的静态软化372

11.2.4　变形中的结构变化373

11.2.5 r值374

11.2.6　织构375

11.2.7　变形引起的表面变化377

11.2.8　变形，沉淀，相变378

11.2.9　冷变形后的力学性能和物理性质379

11.2.10　变形性能和超塑性380

11.3　铝的半成品381

11.3.1 铝丝的轧制381

11.3.2 热轧板、带382

11.3.3　薄片的冷轧和卷绕388

11.3.4　铝箔的轧制395

11.3.5　铝箔的锤打400

11.3.6　挤压件401

11.3.7　冲压成形422

11.3.8 自由锻425

11.4　固态成形429

11.4.1 冷挤压429

11.4.2　镦粗433

11.4.3　精密模锻433

11.4.4　液压成形433

11.5　产品435

11.5.1　合金和产品435

11.5.2　拉深436

11.5.3　拉伸成形440

11.5.4　展薄442

11.5.5　超塑性成形442

11.5.6　旋压加工443

11.5.7　板材弯曲成形444

11.5.8　其他板料成形工艺447

11.6　弯曲卷材448

11.6.1 辊轧成形448

11.6.2　弯型管和部件449

11.7　特殊成形工艺450

11.7.1 触变成形和触变锻造450

11.7.2　激光成形451

11.7.3　喷砂成形452

11.7.4　结合成形452

11.8　铝基复合材料453

11.8.1 复合材料的类型453

11.8.2　覆层复合材料454

11.8.3　颗粒强化复合材料455

11.8.4　纤维增强铝基复合材料458

11.9　成形中或成形后的热处理459

11.9.1　热处理的类型459

11.9.2　重结晶和软退火461

11.9.3　沉淀硬化462

11.9.4　热处理设备465

参考文献465

12　铸造477

12.1　基本成形工艺477

12.2　铝铸件的质量特征479

12.3　铸造、凝固和冷却482

12.3.1 铸造482

12.3.2　铸造组织483

12.3.3　建模和模拟488

12.4　铝铸造合金496

12.4.1 合金族497

12.4.2　铝铸件合金标准501

12.5　铸造工艺518

12.6　模具制造、核心制造和铸造工艺520

12.6.1 制造砂模的工艺520

12.6.2　制造核芯的过程535

12.6.3　永久模具铸造541

12.7　补缩和浇铸563

12.7.1　浇注系统564

12.7.2　浇铸568

12.8　熔体制备568

12.8.1 熔炼572

12.8.2　熔体处理573

12.8.3　熔化和储藏炉580

12.8.4　铸造设备585

12.9　铸件的热处理586

12.9.1 与改善力学性能相关的热处理587

12.9.2　特殊目的的热处理589

12.10　整形，切削和修理粗铸件591

12.11 质量管理和质量保证592

参考文献596

13　铝的表面处理604

13.1　表面机械处理604

13.1.1　焊缝清理606

13.1.2　打磨606

13.1.3　消光磨刷处理606

13.1.4　抛（磨）光607

13.1.5　喷砂清理608

13.1.6　特殊表面形状的轧制608

13.2　表面化学处理609

13.2.1　清洗和除油609

13.2.2　腐蚀610

13.2.3　侵蚀613

13.3　铝的阳极氧化615

13.3.1 阳极氧化的基本原理616

13.3.2　阳极氧化技术和过程617

13.3.3　阳极氧化膜性能622

13.3.4　硬性阳极氧化625

13.3.5　密封阳极氧化膜626

13.3.6　着色，印记和浸渍未密封阳极膜629

13.3.7　阳极氧化形成和处理的效果630

13.3.8　阳极氧化表面缺陷的原因631

13.3.9　清洗阳极氧化组件631

13.4　铝上金属涂层633

13.4.1 浸渍和喷溅金属涂层634

13.4.2　镍化学镀层634

13.4.3 电镀635

13.5　铝的热喷涂639

13.6　有机涂层640

13.6.1　表面准备641

13.6.2　液态涂料涂层642

13.6.3　粉末涂料涂装643

13.6.4　卷材连续涂覆643

13.6.5　测试涂层643

13.6.6　修补涂层644

13.6.7　防止凝结和变脏644

13.6.8　船舶涂料644

13.6.9　其他涂层645

13.7　层压法646

13.8　上釉646

13.9　其他涂层647

13.10　真空镀膜647

13.10.1　过程的一般描述647

13.10.2　涂覆铝极其合金的工业过程648

参考文献649

14　再生铝656

14.1　铝的社会生态学656

14.1.1 基本关系656

14.1.2　生命周期分析657

14.1.3　更多评价环境影响的方法663

14.1.4　铝——可持续发展的材料665

14.2　铝循环的基本原理667

14.2.1　再循环的形式668

14.2.2　再循环的前提669

14.2.3　能耗673

14.2.4　铝材料的循环674

14.2.5　铝废料677

14.3　铝的再循环利用技术686

14.3.1　基本原理686

14.3.2　再生铝生产工艺688

14.3.3　产率和熔体损失量690

14.3.4 熔体中的元素691

14.4　铝循环体系的选择693

14.4.1 生产期间得到的废料的循环693

14.4.2 产品回收696

14.4.3　产品寿命末期的回收696

参考文献706

附录711