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鋁在熔液表面瞬時形成非常穩定的氧化物。氧化的速度隨著溫度的升高和某些合金元素(如鎂和鈹)的存在而增加。而如果鋁熔液表面沒有受到于擾,那么在其表面形成的氧化物膜是自我限制的,任何紊流都會將氧化物膜攪和到大部分的熔液中,并產生新鮮的表面以有利于更多的氧化物形成。生成的氧化物膜和氧化物雜質非常有害于鑄鋁件的性能,然而,在合金冶煉、熔化金屬的轉運或澆注和鑄型注滿的過程中都會引起紊流。
熔液中的氧化物顆粒成為形成縮孔和氣孔的品核。缺少氧化物雜質時,氣孔和碾孔隙也就基本消失了。對于鑄鋁件的生產,減少氧化物雜質是特別重要的一個條件。因為通常它們的液相線與固相線之問有非常大的幅差,而在多孔隙的狀態下冷凝,則很難給孔隙提供補給。
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純鋁的密度小(ρ=2.7g/cm3),大約是鐵的 1/3,熔點低(660℃),鋁是面心立方結構,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各種型材、板材,抗腐蝕性能好。但是純鋁的強度很低,退火狀態 σb 值約為8kgf/mm2,故不宜作結構材料。通過長期的生產實踐和科學實驗,人們逐漸以加入合金元素及運用熱處理等方法來強化鋁,這就得到了一系列的鋁合金。 添加一定元素形成的合金在保持純鋁質輕等優點的同時還能具有較高的強度,σb 值分別可達 24~60kgf/mm2。這樣使得其“比強度”(強度與比重的比值 σb/ρ)勝過很多合金鋼,成為理想的結構材料,廣泛用于機械制造、運輸機械、動力機械及航空工業等方面,飛機的機身、蒙皮、壓氣機等常以鋁合金制造,以減輕自重。采用鋁合金代替鋼板材料的焊接,結構重量可減輕50%以上。
氧化鋁在1808年在實驗室利用電解還原為鋁材,于1884年即被作為建筑材料使用在美國華盛頓紀念碑尖頂上至今;鋁材加入各種金屬元素合成的鋁合金材料已被建筑工業廣泛應用在各環節上。
1908年美國鋁業公司發明電工鋁合金1050,并制成鋼芯鋁絞線,開創高壓遠程輸電先鋒。
1915年美國鋁業公司發明2017合金,1933年發明2024合金,使鋁在航空器中的應用得以迅速擴大。 1933年美國鋁業公司發明6061合金,隨即創造了擠壓機淬火工藝,顯著擴大了擠壓型材應用范圍。
1943年美國鋁業公司發明了6063合金及7075合金,開創了高強度鋁合金的新紀元。
1965年美國鋁業公司又發明了A356鑄造鋁合金,這是經典鑄造鋁合金。
隨著對鋁合金材料方面的研究深入,高強鋁合金(2000、7000系列)以其優異的綜合性能在商用飛機上的使用量已經達到其結構質量的80%以上,因此得到全球航空工業界的普遍重視。鋁合金開始逐漸應用于生活、科技方面。
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