Сила и твердостьалюминиевые сплавызначительно варьируются в зависимости от класса сплава (например, 6061, 7075, 2024, и т.д.) и состояния тепловой обработки (например, T4, T6, T651, и т.д.).данные о производительности, несущая способность и сценарии применения:
I. Сравнение прочности и твердости обычных сортов алюминиевых сплавов
1Алюминиевый сплав серии 6 (например, 6061-T6)
Сила:
Прочность на растяжение: ≥290 МПа (эквивалентно примерно 29 кг силы на квадратный миллиметр).
Прочность выброса: ≥ 240 МПа (критическое напряжение, при котором материал начинает производить постоянную деформацию).
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥95 (эквивалентна твердости вмятины, измеренной стальным шариком 10 мм и нагрузкой 3000 кг).
Особенности: сбалансированная всеобъемлющая производительность, коррозионная устойчивость, легкая обработка, обычно используется в рамах велосипедов, лыжах и механических деталях.
2Алюминиевый сплав серии 7 (например, 7075-T6)
Сила:
Прочность на протяжении: ≥ 572 МПа (близко к уровню прочности обычной стали).
Прочность выброса: ≥503 МПа.
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥ 150 (твердость близка к средней углеродной стали).
Особенности: высокая прочность и высокая твердость, обычно известная как "алюминиевый сплав авиационного класса", используемый для конструктивных частей самолетов, высококлассных форм и деталей гоночных автомобилей.
3. 2 серииалюминиевый сплав(в качестве примера 2024-T3)
Сила:
Прочность на протяжении: ≥470 МПа.
Устойчивость к выходу: ≥325 МПа.
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥ 120.
Особенности: прочность уступает только серии 7, с хорошей прочностью, используется для авиационных шкур и высокопрочных болтов.
4. 5 серииалюминиевый сплав(в качестве примера 5052-H32)
Сила:
Прочность на растяжение: ≥215 МПа.
Устойчивость к выходу: ≥ 145 МПа.
Твердость:
Твердость бринеля (HB): ≥ 60.
Особенности: Отличная коррозионная устойчивость, средняя прочность, используется для палуб кораблей, сосудов под давлением и автомобильных топливных баков.
II. Под давлением несущая способность: как ее количественно определить?
"Способность нести давление"алюминиевые сплавынеобходимо всесторонне оценить в сочетании с прочностью материала, конструкцией конструкции и формой напряжения (например, сжатие, напряжение и сдвиг):
1. Сжатие прочность (равномерный сценарий сжатия)
Ссылка на формулу:
Прочность на сжатие ≈ прочность на сжатие × фактор безопасности (фактор безопасности в технике обычно составляет 1,5-3,0).
Случай:
Урожайность7075-T6 сплав алюминияЕсли коэффициент безопасности равен 2.0, допустимая прочность на сжатие составляет 251,5 МПа (эквивалентно примерно 2515 тоннам давления на квадратный метр).
В практических приложениях, таких как посадка самолета, требуется оптимизация структуры (такая как полая трубчатая конструкция), чтобы улучшить стабильность сжатия.
2Прочность натяжения (сценарий натяжения)
Прямо соответствующие показатели: прочность на растяжение - это максимальное напряжение до разрыва материала.
Прочность на растяжение 6061-Т6 составляет 290 МПа, что можно понять как алюминиевый стержень диаметром 10 мм, который может выдерживать силу на растяжение около 22,7 килоневтонов (около 2,3 тонн).
3. Сила сдвига (сценарий сдвига)
Эмпирическая формула: прочность на сдвиг ≈ прочность на растяжение × 0,6-0,8 (незначительно отличается для разных сплавов).
Прочность на растяжение сплава 2024-T3 составляет 470 МПа, а прочность на сдвиг составляет около 282-376 МПа.
III. Основные факторы, влияющие на прочность и твердость
1. Элементы легирования и термическая обработка
Твердый раствор + обработка старения: Например, после6061 сплав алюминияПри обработке Т6 (твердый раствор + искусственное старение) сила увеличивается примерно на 50% по сравнению с необработанным состоянием (состояние О).
Типичные эффекты стихии:
Цинк (серия 7): формирует укрепляющую фазу AlZnMgCu, значительно улучшая прочность.
Медь (2 серии): формирует фазу Al2Cu, повышая твердость и теплостойкость.
2Технология обработки
Экструзионное литье:6063 сплав алюминияПрофиль очищает зерна путем экструзии, и прочность увеличивается на 20%-30% по сравнению с состоянием литья.
Холодное отверждение: например, после холодного деформации (состояние H32) алюминиевого сплава 5052, прочность выхода увеличивается примерно на 50% по сравнению с состоянием отжига (состояние O).
3Факторы окружающей среды
Температура: прочность алюминиевого сплава значительно снижается при высокой температуре (например, прочность на растяжение 6061-Т6 при 200 °C падает до 60% комнатной температуры).
Коррозия: после того, как поверхность оксидной пленки повреждена, прочность может быть уменьшена из-за коррозионных ям (необходимо защитить ее такими процессами, как анодирование).
IV. Примеры проектирования прочности в сценариях применения
1. Автомобильный колесный узел (6061-T6 алюминиевая сплав)
Требования к конструкции: он должен выдерживать вес транспортного средства, удар по дороге и центробежные силы, прочность на растяжение должна быть ≥260 МПа, а срок службы при усталости должен быть ≥1 миллион циклов.
Структурная оптимизация: принимается легкая конструкция типа спиц, и для обеспечения равномерного распределения напряжения используется анализ конечных элементов (FEA).
2Подвеска двигателя самолета (7075-T651 алюминиевая сплав)
Экстремальные условия работы: выдерживают высокую температуру (≤120°C) и вибрационную нагрузку, прочность нагрузки должна быть ≥480 МПа, а испытание на прочность на перелом (например, значение KIC ≥24 MPa·√m) должно быть пройдено.
3Профиль стены здания (6063-T5 алюминиевый сплав)
Расчет нагрузки: он должен выдерживать давление ветра (например, 5000 Па) и мертвое вес, а допустимое напряжение составляет 1/1,8 от прочности выброса (160 МПа) = 89 МПа, чтобы обеспечить избыточность безопасности.
V. Как выбрать подходящийалюминиевый сплав?
Сортировать по требованиям к прочности:
Низкая прочность (<200 МПа): 5 серии (5052), 3 серии (3003) → сценарии коррозионно устойчивых (например, контейнеры и трубы).
Средняя прочность (200-400 МПа): 6 серий (6061/6063) → конструктивные части (например, двери и окна, промышленные рамы).
Высокая прочность (>400 МПа): 2 серии (2024), 7 серии (7075) → аэрокосмические, высокогрузные машины.
В сочетании с обрабатываемостью:
Для сценариев, требующих сварки, выбирайте серию 5 (сплав алюминия и магния) или серию 6 (хорошая свариваемость), избегайте серии 2 и серии 7 (содержащие медь и цинк,легко трещить во время сварки).
Резюме
Прочность и твердость алюминиевых сплавов могут регулироваться в широком диапазоне с помощью проектирования сплавов и контроля процесса, от "мягкого, как банка" (чистый алюминий) до "прочного, как сталь" (7075-T6).Фактическая несущая способность под давлением должна быть всесторонне оценена в сочетании с маркойРекомендуется обеспечить безопасность посредством механических испытаний (например, испытаний на протяженность, испытаний на сжатие) или ссылки на отраслевые стандарты (например, ASTM,GB/T) в машиностроении.
Сила и твердостьалюминиевые сплавызначительно варьируются в зависимости от класса сплава (например, 6061, 7075, 2024, и т.д.) и состояния тепловой обработки (например, T4, T6, T651, и т.д.).данные о производительности, несущая способность и сценарии применения:
I. Сравнение прочности и твердости обычных сортов алюминиевых сплавов
1Алюминиевый сплав серии 6 (например, 6061-T6)
Сила:
Прочность на растяжение: ≥290 МПа (эквивалентно примерно 29 кг силы на квадратный миллиметр).
Прочность выброса: ≥ 240 МПа (критическое напряжение, при котором материал начинает производить постоянную деформацию).
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥95 (эквивалентна твердости вмятины, измеренной стальным шариком 10 мм и нагрузкой 3000 кг).
Особенности: сбалансированная всеобъемлющая производительность, коррозионная устойчивость, легкая обработка, обычно используется в рамах велосипедов, лыжах и механических деталях.
2Алюминиевый сплав серии 7 (например, 7075-T6)
Сила:
Прочность на протяжении: ≥ 572 МПа (близко к уровню прочности обычной стали).
Прочность выброса: ≥503 МПа.
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥ 150 (твердость близка к средней углеродной стали).
Особенности: высокая прочность и высокая твердость, обычно известная как "алюминиевый сплав авиационного класса", используемый для конструктивных частей самолетов, высококлассных форм и деталей гоночных автомобилей.
3. 2 серииалюминиевый сплав(в качестве примера 2024-T3)
Сила:
Прочность на протяжении: ≥470 МПа.
Устойчивость к выходу: ≥325 МПа.
Твердость:
Твердость Бринелла (HB): ≥ 120.
Особенности: прочность уступает только серии 7, с хорошей прочностью, используется для авиационных шкур и высокопрочных болтов.
4. 5 серииалюминиевый сплав(в качестве примера 5052-H32)
Сила:
Прочность на растяжение: ≥215 МПа.
Устойчивость к выходу: ≥ 145 МПа.
Твердость:
Твердость бринеля (HB): ≥ 60.
Особенности: Отличная коррозионная устойчивость, средняя прочность, используется для палуб кораблей, сосудов под давлением и автомобильных топливных баков.
II. Под давлением несущая способность: как ее количественно определить?
"Способность нести давление"алюминиевые сплавынеобходимо всесторонне оценить в сочетании с прочностью материала, конструкцией конструкции и формой напряжения (например, сжатие, напряжение и сдвиг):
1. Сжатие прочность (равномерный сценарий сжатия)
Ссылка на формулу:
Прочность на сжатие ≈ прочность на сжатие × фактор безопасности (фактор безопасности в технике обычно составляет 1,5-3,0).
Случай:
Урожайность7075-T6 сплав алюминияЕсли коэффициент безопасности равен 2.0, допустимая прочность на сжатие составляет 251,5 МПа (эквивалентно примерно 2515 тоннам давления на квадратный метр).
В практических приложениях, таких как посадка самолета, требуется оптимизация структуры (такая как полая трубчатая конструкция), чтобы улучшить стабильность сжатия.
2Прочность натяжения (сценарий натяжения)
Прямо соответствующие показатели: прочность на растяжение - это максимальное напряжение до разрыва материала.
Прочность на растяжение 6061-Т6 составляет 290 МПа, что можно понять как алюминиевый стержень диаметром 10 мм, который может выдерживать силу на растяжение около 22,7 килоневтонов (около 2,3 тонн).
3. Сила сдвига (сценарий сдвига)
Эмпирическая формула: прочность на сдвиг ≈ прочность на растяжение × 0,6-0,8 (незначительно отличается для разных сплавов).
Прочность на растяжение сплава 2024-T3 составляет 470 МПа, а прочность на сдвиг составляет около 282-376 МПа.
III. Основные факторы, влияющие на прочность и твердость
1. Элементы легирования и термическая обработка
Твердый раствор + обработка старения: Например, после6061 сплав алюминияПри обработке Т6 (твердый раствор + искусственное старение) сила увеличивается примерно на 50% по сравнению с необработанным состоянием (состояние О).
Типичные эффекты стихии:
Цинк (серия 7): формирует укрепляющую фазу AlZnMgCu, значительно улучшая прочность.
Медь (2 серии): формирует фазу Al2Cu, повышая твердость и теплостойкость.
2Технология обработки
Экструзионное литье:6063 сплав алюминияПрофиль очищает зерна путем экструзии, и прочность увеличивается на 20%-30% по сравнению с состоянием литья.
Холодное отверждение: например, после холодного деформации (состояние H32) алюминиевого сплава 5052, прочность выхода увеличивается примерно на 50% по сравнению с состоянием отжига (состояние O).
3Факторы окружающей среды
Температура: прочность алюминиевого сплава значительно снижается при высокой температуре (например, прочность на растяжение 6061-Т6 при 200 °C падает до 60% комнатной температуры).
Коррозия: после того, как поверхность оксидной пленки повреждена, прочность может быть уменьшена из-за коррозионных ям (необходимо защитить ее такими процессами, как анодирование).
IV. Примеры проектирования прочности в сценариях применения
1. Автомобильный колесный узел (6061-T6 алюминиевая сплав)
Требования к конструкции: он должен выдерживать вес транспортного средства, удар по дороге и центробежные силы, прочность на растяжение должна быть ≥260 МПа, а срок службы при усталости должен быть ≥1 миллион циклов.
Структурная оптимизация: принимается легкая конструкция типа спиц, и для обеспечения равномерного распределения напряжения используется анализ конечных элементов (FEA).
2Подвеска двигателя самолета (7075-T651 алюминиевая сплав)
Экстремальные условия работы: выдерживают высокую температуру (≤120°C) и вибрационную нагрузку, прочность нагрузки должна быть ≥480 МПа, а испытание на прочность на перелом (например, значение KIC ≥24 MPa·√m) должно быть пройдено.
3Профиль стены здания (6063-T5 алюминиевый сплав)
Расчет нагрузки: он должен выдерживать давление ветра (например, 5000 Па) и мертвое вес, а допустимое напряжение составляет 1/1,8 от прочности выброса (160 МПа) = 89 МПа, чтобы обеспечить избыточность безопасности.
V. Как выбрать подходящийалюминиевый сплав?
Сортировать по требованиям к прочности:
Низкая прочность (<200 МПа): 5 серии (5052), 3 серии (3003) → сценарии коррозионно устойчивых (например, контейнеры и трубы).
Средняя прочность (200-400 МПа): 6 серий (6061/6063) → конструктивные части (например, двери и окна, промышленные рамы).
Высокая прочность (>400 МПа): 2 серии (2024), 7 серии (7075) → аэрокосмические, высокогрузные машины.
В сочетании с обрабатываемостью:
Для сценариев, требующих сварки, выбирайте серию 5 (сплав алюминия и магния) или серию 6 (хорошая свариваемость), избегайте серии 2 и серии 7 (содержащие медь и цинк,легко трещить во время сварки).
Резюме
Прочность и твердость алюминиевых сплавов могут регулироваться в широком диапазоне с помощью проектирования сплавов и контроля процесса, от "мягкого, как банка" (чистый алюминий) до "прочного, как сталь" (7075-T6).Фактическая несущая способность под давлением должна быть всесторонне оценена в сочетании с маркойРекомендуется обеспечить безопасность посредством механических испытаний (например, испытаний на протяженность, испытаний на сжатие) или ссылки на отраслевые стандарты (например, ASTM,GB/T) в машиностроении.
