1.3.3 铝及铝合金的力学性能

纯铝的塑性和冷、热加工性能均较好，但机械强度低，不能制成承受较大载荷的结构或零件。为此，可在纯铝中加入不同种类、数量的合金元素（如锰、镁、铜、锌、硅及稀土元素等），以改变其组织结构，从而提高强度并获得所需的不同性能的铝合金，使之适宜制作各种承载结构或零件，一般随着合金元素的增加，铝合金的强度也随之增加，而塑性则随之下降。但通过冷压加工和热处理方式能在很广的范围内改变铝及铝合金的力学性能，通常用于焊接的铝及铝合金均是经过冷压加工或热处理的，但焊接时产生的高温会对这些铝及铝合金的力学性能有所影响，对热处理过的铝合金，这种影响与合金元素在铝中的存在状态有关。常加入的合金元素有铜、镁、硅、锌、锰和稀土元素等。加入的合金元素主要通过固溶强化和时效强化来提高铝合金的力学性能。常用铝及铝合金的力学性能见表1-7。

表1-7 常用铝及铝合金的力学性能

注：状态代号表示意义：O—退火，HX4—半冷作硬化，HX8—冷作硬化，T4—固溶处理加自然时效，T6—固溶处理加完全人工时效。

1.固溶强化

纯铝通过加入合金元素形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。Al-Mg、Al-Mn合金就主要是靠固溶强化来提高强度的，不能通过热处理来提高强度，但可通过冷压加工来提高强度，在铝合金中其焊接性最好，被广泛用于制作焊接结构。

2.时效强化

铝合金经固溶处理后，获得过饱和固溶体。在随后的室温放置或低温加热保温时，笫二相从过饱和固溶体中缓慢析出，引起强度、硬度的提高，以及物理、化学性能的显著变化，该过程称为时效。室温放置过程中使合金产生强化的效应称为自然时效；低温加热过程中使合金产生强化的效应称为人工时效。

铝合金的时效强化或热处理强化，主要是由于合金元素在铝中有较大的固溶度，且随着温度的降低而急剧减小，故铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和固溶体是不稳定的，有自发分解的倾向，当给予一定的温度与时间条件，就会发生分解，产生析出相，从而强化铝合金。焊接时产生的高温对这类铝合金力学性能的影响很大。用于焊接的这类铝合金主要有Al-Cu-Mn、Al-Mg-Mn、Al-Mg-Si和Al-Zn-Mg等。