上海曦杰金屬制品有限公司，2×××系鋁銅合金

　　2XXX系鋁銅合金特性及適用范圍：

　　2XXX系列為鋁－銅－鎂系中的典型硬鋁合金，其成份比較合理，綜合性能較好。很多國家都生產(chǎn)這個合金，是硬鋁中用量**大的。該合金的特點(diǎn)是：強(qiáng)度高，有一定的耐熱性，可用作150°C以下的工作零件。溫度高于125°C，2XXX系列合金的強(qiáng)度比7075合金的還高。熱狀態(tài)、退火和新淬火狀態(tài)下成形性能都比較好，熱處理強(qiáng)化效果顯著，但熱處理工藝要求嚴(yán)格。抗蝕性較差，但用純鋁包覆可以得到有效保護(hù);焊接時易產(chǎn)生裂紋，但采用特殊工藝可以焊接，也可以鉚接。廣泛用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、卡車輪轂、螺旋槳元件及其他種種結(jié)構(gòu)件。 

  2XXX系鋁銅合金用途:

　　2XXX系列鋁銅合金由于有高強(qiáng)度和好疲勞強(qiáng)度，被廣泛應(yīng)用在航空器結(jié)構(gòu)上，尤其是機(jī)翼與機(jī)身結(jié)構(gòu)下的受到張力的地方。

  2XXX系列硬鋁應(yīng)用較為廣泛的**號：2024(2A12)、LY12、LY11、2A11、2A14（LD10）、2017、2A17等。

  2XXX系鋁銅合金的化學(xué)成份（以**高百分比表示，除非列出的是一個范圍值）

2×××鋁銅合金的機(jī)械及物理性能

抗拉強(qiáng)度 σb (MPa) ≥425；

條件屈服強(qiáng)度 σ0.2 (MPa)≥275；

狀態(tài)T4硬度：HB 120--145；

延伸率：14以上；

試樣尺寸：鋁板；

注：鋁板室溫橫向力學(xué)性能；

2×××鋁銅合金的出廠狀態(tài)：H112，T4，T351，T6；

★上海＜曦杰＞經(jīng)營2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn鋁銅合金：硬鋁/鍛鋁，鋁板、鋁棒、鋁管、鋁卷、鋁排、六角棒、（角鋁、方棒、型材）、工業(yè)純鋁（L）、防銹鋁（LF）、硬鋁（LY）、超硬鋁（LC）、鍛鋁（LD）、和特殊鋁（LT）。

2001、2002、2024、2003、2004、2005、2006、2007、2008、2011、2014、2017、2018、2021、2024、2025、2030、2031、2034、2036、2037、2038、2048、2091、2117、2124、2218、2219、2224、2319、2324、2419、2519、2618

2系列：2A01（LY1）、2A02（LY2）、2A04（LY4）、2A06（LY6）、2B06、2A10(LY10)、2A11（LY11）、2B11（LY8）、2A12（LY12）、2B12（LY9）、2D12、2E12、2A13（LY13）、2A14、2A16（LY16）、2B16（LY16-1）、2A17（LY17）、2A20（LY20）、2A21（214）、2A23、2A24、2A25（225）、2B25、2A39、2A40、2A49（149）、2A50（LD5）、2B50（LD6）、2A70（LD7）、2B70（LD7-1）、2D70、2A80（LD8）、2A90（LD9）、2A97

2系列鋁銅合金系列**號及化學(xué)成分表：

新**號2A12=對應(yīng)**號= (老**號) LY12

2a12鋁合金的化學(xué)成份

Si(硅): 0.5；Fe(鐵) : 0.5；Cu(銅) : 3.8～4.9；Mn(錳): 0.30～0.9；Mg(鎂) :1.2～1.8；Ni(鎳): 0.1；Zn(鋅): 0.3；Fe+Ni：0.50；Ti(鈦): 0.15；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.1) ；

2014對應(yīng)**號AlCuSiMn；

2014鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.5～1.2；Fe(鐵) : 0.7；Cu (銅) : 3.9～5.0；Mn(錳): 0.4～1.2；Mg(鎂) :0.2～0.8；Cr(鉻):0.1；Zn(鋅): 0.25；Ti(鈦): 0.15；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2014a鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.50～0.9；Fe(鐵) : 0.5；Cu (銅) : 3.9～5.0；Mn(錳): 0.4～1.2；Mg(鎂) :0.2～0.8；Cr(鉻):0.1；Ni(鎳): 0.1；Zn(鋅): 0.25；Ti(鈦)+Zr(鋯): 0.2；Ti(鈦):0.15 ；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2017鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.2～0.8；Fe(鐵) : 0.7；Cu(銅) : 3.5～4.5；Mn(錳): 0.4～1.0 ；Mg(鎂) : 0.40～0.8；Cr(鉻):0.1；Zn(鋅): 0.25；Ti(鈦): 0.15 ；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2017a鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.2～0.8；Fe(鐵) : 0.7；Cu(銅) : 3.5～4.5；Mn(錳): 0.4～1.0 ；Mg(鎂) : 0.4～1.0；Cr(鉻):0.1；Zn(鋅): 0.25；Ti(鈦)+Zr(鋯): 0.25；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2024鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.5；Fe(鐵) : 0.5；Cu(銅) : 3.8～4.9；Mn(錳): 0.30～0.9；Mg(鎂) :1.2～1.8；Ni(鎳): 0.1；Zn(鋅): 0.25；Ti(鈦): 0.15 ；Al(鋁): 余量；其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2219鋁合金的化學(xué)成份；

Si(硅): 0.2；Fe(鐵) : 0.3；Cu(銅) : 5.8～6.8；Mn(錳): 0.2～0.4；Mg(鎂) :0.02；Zn (鋅): 0.1；V(釩)：0.05～0.15；Ti(鈦): 0.1～0.2；Zr(鋯): 0.10～0.25Al(鋁): 余量； 其他 (單個: 0.05,合計(jì): 0.15) ；

2×××系鋁合金是以銅為主要合金元素的鋁合金，它包括了Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等，這些合金均屬熱處理可強(qiáng)化鋁合金。合金的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，通常稱為硬鋁合金，其耐熱性能和加工性能良好，但耐蝕性不如大多數(shù)其他鋁合金好，在一定條件下會產(chǎn)生晶間腐蝕，因此，板材往往需要包覆一層純鋁，或一層對芯板有電化學(xué)保護(hù)的6×××系鋁合金，以大大提高其耐腐蝕性能。其中Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金具有極為復(fù)雜的化學(xué)組成和相組成，它在高溫下有高的強(qiáng)度，并具有良好的工藝性能，主要用于鍛壓在150～250℃以下工作的耐熱零件；Al-Cu-Mn合金的室溫強(qiáng)度雖然低于Al-Cu-Mg合金2A12和2A14，但在225～250℃或更高溫度下強(qiáng)度卻比二者高，并且合金的工藝性能良好，易于焊接，主要應(yīng)用于耐熱可焊接的結(jié)構(gòu)件及鍛件。該系合金廣泛應(yīng)用與航空和航天**域。

合金元素和雜志元素在2×××系鋁合金中的作用

（1）Al-Cu-Mg合金。Al-Cu-Mg系合金的主要合金**號有2A01、2A02、2A06、2A10、2A11、2A12等，主要添加元素有Cu、Mg和Mn，他們對合金的作用如下：

Cu、Mg含量對合金力學(xué)性能的影響：

當(dāng)鎂含量為1%～2%時，銅含量從1.0%增加到4%時，淬火狀態(tài)的合金抗拉強(qiáng)度從200MPa提高到300MPa；淬火自然時效狀態(tài)下合金抗拉強(qiáng)度從300MPa增加到48MPa。銅含量在1%～4%范圍內(nèi)，鎂從0.5%增加到2.0%時，合金的抗拉強(qiáng)度增加；繼續(xù)增加鎂含量時，合金抗拉強(qiáng)度降低。

含4.0%Cu和2.0%Mg的合金抗拉強(qiáng)度值為**大，含3%～4%Cu和0.5%～1.3%Mg的合金，其淬火自然時效效果**大。試驗(yàn)指出，含4%～6%Cu和1%～2%Mg的Al-Cu-Mg三元合金，在淬火自然時效狀態(tài)下，合金抗拉強(qiáng)度可達(dá)490～510MPa。

Cu、Mg含量對合金耐熱性能的影響：

由含有0.6%Mn的Al-Cu-Mg合金在200℃和160MPa應(yīng)力下的持久強(qiáng)度試驗(yàn)值可知，含Cu3.5%～6%和Mg1.2%～2.0%的合金，持久強(qiáng)度**大。這時合金位于Al-S（Al₂CuMg）偽二元截面上或這一區(qū)域附近。?*胛倍�元截脣鼓狠牱w�即当酶偓量小�?span>1.2%和大于2.0%時，其持久強(qiáng)度降低。若鎂含量提高到3.0%或更多時，合金持久強(qiáng)度將迅速降低。

在250℃和100MPa應(yīng)力下試驗(yàn)，也得到了相似的規(guī)律。文獻(xiàn)指出，在300℃下持久強(qiáng)度**大的合金，位于鎂含量較高的Al-S二元界面以右的α+S相區(qū)中。

Cu、Mg含量對合金耐蝕性的影響：

銅含量為3%～5%的Al-Cu二元合金，在淬火自然時效狀態(tài)下耐蝕性能很低。加入0.5%Mg，降低α固溶體的電位，可部分改善合金的耐蝕性。鎂含量大于1.0%時，合金的局部腐蝕增加，腐蝕后伸長率急劇降低。

銅含量大于4.0%時，鎂含量大于1.0%的合金，鎂降低了銅在鋁中的溶解度，合金在淬火狀態(tài)下，有不溶解的CuAl₂和S相，這些相的存在加速了腐蝕。銅含量為3%～5%和鎂含量為1%～4%的合金，它們位于同一相區(qū)，在淬火自然時效狀態(tài)腐蝕性相差不多。α-S相區(qū)的合金比α-CuAl₂-S區(qū)域的耐蝕性能差。晶間腐蝕是Al-Cu-Mg系合金的主要腐蝕傾向。

Mn：Al-Cu-Mg合金中加錳，主要是為了消除鐵的有害影響和提高耐蝕性。錳能稍許提高合金的室溫強(qiáng)度，但是塑性有所降低。錳還能延遲和減弱Al-Cu-Mg合金的人工時效過程，提高合金的耐熱強(qiáng)度。錳也是使Al-Cu-Mg合金具有擠壓效應(yīng)的主要因素之一。錳的添加量一般低于1.0%，含量過高，能形成粗大的（FeMn）Al₆脆性化合物，降低合金的塑性。

Al-Cu-Mg合金中添加的少量微量元素有Ti、Zr雜質(zhì)主要是Fe、Si、Zn等，其影響如下：

Ti：合金中加鈦能細(xì)化鑄態(tài)晶粒，減少鑄造是形成裂紋的傾向性。

Zr：少量的鋯和鈦有相似的作用，細(xì)化鑄態(tài)晶粒，減少鑄造和焊接裂紋的傾向性，提高鑄錠和焊接接頭的塑性。加鋯不影響含錳合金冷變形制品的強(qiáng)度，對無錳合金強(qiáng)度稍有提高。

Si：鎂含量低于1.0%的Al-Cu-Mg合金，硅含量超過0.5%，能提高人工時效的速度和強(qiáng)度，而不影響自然時效能力。因?yàn)楣韬玩V形成了Mg₂Si相，有利于人工時效效果。但鎂含量提高到1.5%時，經(jīng)淬火自然時效或人工時效處理后，合金的強(qiáng)度和耐熱性能隨硅含量的增加而下降。因而，硅含量應(yīng)盡可能地降低。除此以外，硅含量增加將使2A12、2A06等合金鑄造形成裂紋傾向性增加，鉚接時塑性降低。因此，合金中的硅含量一般限制在0.5%一下。要求塑性高的合金，硅含量應(yīng)更低些。

Fe：Fe和Al形成FeAl₃化合物；Fe并溶入Cu、Mn、Si等元素形成的化合物中，這些不溶入固溶體的粗大化合物，降低了合金的塑性，變形時合金容易開裂。并使強(qiáng)化效果明顯降低。而少量的Fe（小于0.25%）對合金力學(xué)性能影響和小，改善了鑄造、焊接裂紋的形成傾向，但使自然時效速度降低。為獲得更高塑性的材料，合金中的Fe、Si含量應(yīng)盡量低些。

Zn：少量的Zn（0.1%～0.5%）對Al-Cu-Mg合金的室溫力學(xué)性能影響很小，但使合金耐熱性降低。合金中Zn含量應(yīng)限制在0.3%一下。

（2）Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金的主要合金**號有2A70、2A80、2A90等，各合金元素的作用如下。

Cu和Mg：Cu、Mg含量對上述合金室溫強(qiáng)度和耐熱性能的影響與Al-Cu-Mg合金的相似。由于該系合金中Cu、Mg含量比Al-Cu-Mg合金低，使合金位于α+S（Al₂CuMg）兩相區(qū)中，因而合金具有較高的室溫強(qiáng)度和良好的耐熱性；另外，Cu含量較低時，地濃度的固溶體分解傾向小，這對合金耐熱性是有利的。

Ni：Ni與合金中的Cu可以形成不溶解的三元化合物，Ni含量低時形成（AlCuNi），含Ni高時形成Al₃（CuNi）₂因此Ni的存在，能降低固溶體中Cu的濃度，對淬火狀態(tài)晶格常數(shù)的測定結(jié)果也證明了合金固溶體中Cu溶質(zhì)原子的貧化。當(dāng)Fe含量很低時，Ni含量增加能降低合金的硬度，減少合金的強(qiáng)化效果。

Fe：Fe和Ni一樣，也能降低固溶體中Cu的濃度。當(dāng)鎳含量很低時，合金的硬度隨Fe含量的增加，開始時是明顯降低，但當(dāng)Fe含量增加到某一數(shù)值后，又開始提高。

Ni和Fe：在AlCu2.2Mg1.65合金中同時添加Fe和Ni時，淬火自然時效、淬火人工時效、淬火和退貨狀態(tài)下的硬度變化特點(diǎn)相似，均在Ni、Fe含量相近的部位出現(xiàn)一個**大值，相應(yīng)的在此處其淬火狀態(tài)下的晶格常數(shù)出現(xiàn)一極小值。

當(dāng)合金中Fe含量大于Ni含量時，會出現(xiàn)Al₇Cu₂Fe相。相反，當(dāng)合金中Ni含量大于Fe含量時，則會出現(xiàn)AlCuNi相，上述含Cu三元相的出現(xiàn)，降低了固溶體中Cu的濃度，只有當(dāng)Fe、Ni含量相等時，則全部生成Al₉FeNi相。在這種情況下，由于沒有過剩的Fe和Ni去形成不相溶解的含Cu相，則合金中的Cu除形成S（Al₂CuMg）相外，同時也增加了Cu在固溶體中的濃度，這有助于提高合金強(qiáng)度及其耐熱性。

Fe、Ni含量可以影響合金耐熱性。Al₉FeNi相是硬脆的化合物，在Al中溶解度極小，經(jīng)鍛造和熱處理后，當(dāng)它們彌散分布于組織中時，能夠顯著的提高合金的耐熱性。例如在AlCu2.2Mg1.65合金中含1.0%Ni，加入0.7%～0.9%Fe的合金持久強(qiáng)度值**大。

Si：在2A80合金中加入0.5%～1.2%Si提高了合金的室溫強(qiáng)度，但是合金的耐熱性降低。

Ti：2A70合金中加入0.02%～0.1%Ti，細(xì)化鑄態(tài)晶粒，提高鍛造工藝性能，對耐熱性有利，但對室溫性能影響不大。

（3）Al-Cu-Mn合金。Al-Cu-Mn系合金主要合金**號有2A16、2A17等，其主要合金元素的**用如下。

Cu：在室溫和高溫下，隨著Cu含量提高，合金強(qiáng)度增加。Cu含量達(dá)到5.0%時，合金強(qiáng)度接近**大值。另外，Cu能改善合金的焊接性能。

Mn：Mn是提高耐熱合金的主要元素，它提高固溶體中原子的激活能，降低溶質(zhì)原子的擴(kuò)散系數(shù)和固溶體的分解速度。當(dāng)固溶體分解時，析出T相（Al₂₀Cu₂Mn₃）的形成和長大過程也非常緩慢，所以合金在一定高溫下長時間受熱時性能也很穩(wěn)定。添加適當(dāng)?shù)?span>Mn（0.6%～0.8%），能提高合金淬火和自然時效狀態(tài)下的室溫強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。但Mn含量過高，T相增多，使界面增加，加速了擴(kuò)散作用，降低了合金的耐熱性。另外，Mn也能降低合金焊接時的裂紋傾向。

Al-Cu-Mn合金中添加的微量元素有Mg、Ti和Zr，而主要雜質(zhì)元素有Fe、Si、Zn等，其影響如下。

Mg：在2A16合金中Cu、Mn含量不變的情況下，添加0.25%～0.45%而成為2A17合金。Mg可以提高合金的室溫強(qiáng)度，并改善150～250℃一下的耐熱強(qiáng)度。然而，溫度再升高時，合金的強(qiáng)度明顯降低。但假如Mg能使合金的焊接性能變壞，故在用于耐熱可焊接的2A16合金中，雜質(zhì)Mg的含量應(yīng)不大于0.05%。

Ti：Ti能細(xì)化鑄態(tài)晶粒，提高合金的再結(jié)晶溫度，降低過飽和固溶體的分解傾向，使合金高溫下的組織穩(wěn)定。但Ti含量大于0.3%時，形成粗大針狀晶體TiAl₃化合物，使合金的耐熱性有所降低。合金的Ti含量規(guī)定為0.1%～0.2%。

Zr：在2219合金中加入0.1%～0.25%Zr時，能細(xì)化晶粒，并提高了合金的耐熱性，并改善了合金的焊接性和焊縫的塑性。但Zr含量高時，能形成較多的脆性化合物ZrAl₃。

Fe：合金中的Fe含量超過0.45%時，形成不溶解相Al₇Cu₂Fe，能降低合金淬火時效狀態(tài)的力學(xué)性能和300℃時的持久強(qiáng)度。所以Fe含量應(yīng)限制在0.3%以下。

Si：少量Si（0.4%）對室溫力學(xué)性能影響不明顯，但降低300℃時的持久強(qiáng)度。Si含量超過0.4%時，還降低室溫力學(xué)性能。股Si含量限制在0.3%以下。

Zn：少量Zn（0.3%）對合金室溫性能沒有影響，但能加快Cu在Al中的擴(kuò)散程度，降低合金300℃時的持久強(qiáng)度，故限制在0.1%以下。