4.3.1　铝及铝合金

铝是一种有色轻金属。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，列第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，铝及其合金的产量仅次于钢铁，为第二大类金属。铝合金是工业中应用广泛的一类有色金属结构材料，在航空航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中大量应用。

1. 铝-锰合金

1）组织特点

锰在铝中的最大溶解度仅为1.82%，共晶温度为658.5℃，室温下锰在铝中的溶解度约为0.02%；主要组织为α-MnAl6、FeAl6等。

2）耐蚀性

铝-锰合金具有优良的耐蚀性，是主要的耐蚀铝合金，属于防锈铝。

铝-锰合金在大气中的耐蚀性和工业纯铝相近；在海水中与纯铝相同；在稀盐酸中的耐蚀性比纯铝好；未发现这类合金有应力腐蚀开裂倾向。

在特定条件下，铝-锰合金有剥蚀和晶间腐蚀倾向，发生腐蚀时一般为全面腐蚀，并常伴有点蚀。

3）合金元素对耐蚀性的影响

Si、Fe形成一些杂质相析出，降低耐蚀性。Mn可以抑制Fe的不利影响，因此可以通过控制Mn/Fe比例来控制Fe的有害作用。

2. 铝-镁合金

1）组织特点

铝-镁合金的主要元素是铝，再掺入少量的镁或其他的金属元素来增大其硬度。以镁为主要添加元素的铝合金抗蚀性好，故又称为防锈铝合金。

铝-镁合金为固溶体型合金，但固溶强化效果差，难以形成过饱和固溶体，主要通过加工硬化进行强化。

2）耐蚀性

铝-镁合金有点蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和剥蚀倾向。随着镁含量增大，点蚀倾向增加。随着冷加工变形量增大，应力腐蚀和剥蚀敏感性增加。

3）合金元素对耐蚀性的影响

（1）镁含量小于3.5%时，在任何热处理状态或冷加工状态均无应力腐蚀开裂倾向；镁含量为3.5%～5.0%，冷加工状态下有应力腐蚀开裂的敏感性，镁含量大于5.0%时，在一定退火温度下，也具有应力腐蚀的敏感性；镁含量高的铝合金中即使低温放置也有应力腐蚀开裂的倾向。

（2）Mn、Cr、Zr可以提高抗应力腐蚀的能力。

4）热处理对应力腐蚀的影响

高镁合金在时效状态下的应力腐蚀敏感性较大。为了改善这一点，可以采用固溶处理的方法，使之形成固溶体。

3. 铝-铜系合金

1）组织特点

（1）Al-Cu-Mg合金（杜拉铝合金）具有良好的力学性能和加工性能。

（2）Al-Cu-Mn合金属于耐热合金，主要用于制造飞机发动机中的叶片及容器等。

（3）Al-Cu-Li合金，以锂代替镁。其特点是：合金密度小；强度高、耐热；锂活性大，易氧化和腐蚀。

2）耐蚀性

（1）容易产生“白斑黑心”的点蚀。

（2）晶间腐蚀甚为敏感，凡是过饱和固溶体在分解条件下都会发生晶间腐蚀。含铜铝合金的晶间腐蚀敏感性最大，铝-铜合金几乎无法避免晶间腐蚀。

（3）有一定应力腐蚀开裂的倾向。

（4）有剥蚀现象（特别是在海洋大气中）。

3）合金元素对耐蚀性的影响

（1）铜是主要强化元素，可提高合金的强度（CuAl是强化相）；但随着铜含量的增加，耐蚀性下降，点蚀和晶间腐蚀敏感性增加。

（2）镁含量小于2%范围内，随着镁含量的提高，强度提高，4%Cu+2%Mg合金的强度最高，点蚀程度增加，这是因为此时铜的溶解度减小，基体中析出了杂质铜。

（3）锰可消除铁的有害作用，提高耐蚀性、耐热性和一定的强度，降低塑性。

（4）铁、硅是杂质元素，降低耐蚀性和塑性。

（5）钛、锆可细化晶粒，减少开裂倾向。

4. 铝-锌-镁-铜合金

1）组织特点

（1）A1-Zn-Mg合金经适当的热处理后，强度可达500MPa，有优良的焊接性能。

（2）A1-Zn-Mg-Cu合金强度可达600MPa，是铝合金中强度最高的一类（可以称之为“超硬铝”）。

2）耐蚀性

（1）A1-Zn-Mg合金应力腐蚀开裂敏感性大。

（2）A1-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀开裂敏感性大，此外还有晶间腐蚀和剥蚀倾向。

3）合金元素对耐蚀性的影响

（1）Zn/Mg的值过高或过低都会降低耐蚀性，当w（Zn+Mg）为8.5%，Zn/Mg为2.7～3时，抗应力腐蚀性能最佳。

（2）铜可以改善时效组织，提高强度和塑性，提高抗应力腐蚀能力。

（3）Cr、Mn、Zr可细化晶粒，提高抗应力腐蚀能力。其原因是提高了再结晶温度，阻碍结晶过程进行，阻止晶粒长大。

不同类别铝合金的耐蚀性如表4-9所示。