钒和稀土对铝合金性能的影响的研究
钒和稀土对铝合金性能的影响的研究
摘要
本文针对基础合金Al-4.5Zn-1.0Mg-0.8Cu的微合金化问题，分别讨论了单独添加以及混合添加微量元素钒和稀土对该合金力学性能和抗热裂性能的影响。运用了拟合、模糊综合评价以及Levenberg-Marquardt法与通用全局优化算法，利用MATLAB，1stOpt，Lingo等软件对数据进行处理和分析，建立了多项式回归模型、模糊综合评价模型以及多元非线性回归模型。
针对问题一要求，需得出单独添加钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于钒的数量之间的近似函数关系，考虑到数据量少，所以在Excel中进行了不超过三次的多项式拟合得出简单函数关系式，拟合优度良好。
针对问题二要求，需要得出单独添加稀土的数量为多少时使得产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS分别达到最优效果以及整体上达到最优效果。首先按照问题一模型得出稀土含量与性能之间的函数关系，然后利用MATLAB软件，根据函数以及自变量取值范围建立评价模型进行综合评价，最后根据评分得出整体效果最好时稀土的添加量。
针对问题三要求，需得出混合添加钒和稀土的数量为多少时，使得产品的抗拉强度不低于150，延伸率不低于7.00，同时使热裂倾向值HCS尽可能减少。首先对给出的数据进行整理扩充，然后利用1stOpt软件对数据进行二元非线性回归分析，得出混合添加两种元素数量与三种性能的函数关系，最后根据条件使用lingo软件做非线性规划得出满足要求的微量元素添加量。
针对问题四的要求，需要简要分析单独以及混合添加微量元素对产品性能整体效果的影响。我们再次根据单独添加钒以及混合添加时的函数关系对产品性能进行了综合评价，结合问题三稀土的评价模型比较得出单独添加稀土元素对整体性能提升效果最优的结论。
本文后续对模型进行了误差分析以及评价。最后，基于对本文中拟合数据量较少的问题，采用神经网络算法扩充数据，对模型进行了改进；并且1stopt软件拥有很多现代的优化算法可以广泛应用于经营管理、工程设计、科学研究、军事指挥等方面。
关键词：微合金化；模糊综合评价；多元非线性回归；1stOpt；Lingo
§1问题的重述
一、背景知识
纺织经编机铝盘头是纺织工业重要的零部件。高性能铝盘头已投入市场，但生产过程中仍会出现较为严重的热裂缺陷，因此需进一步改善该合金的力学性能和抗热裂性能。微合金化是改善铝合金显微组织和性能的重要方法。而添加微量的钒（V）和稀土（RE）能够提升铝合金的力学性能和抗热裂性能，但对他们的影响的趋势和程度尚不清楚。可通过实验测量数据，并对数据进行拟合规划等优化处理找到最合适的添加方式。
二、相关资料
1.单独添加钒和稀土时产品的力学性能和抗热裂性能表
2.混合添加钒和稀土时产品的力学性能和抗热裂性能表
三、要解决的问题
1．问题一分别建立对该合金单独添加微量的钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于钒的数量之间的近似函数关系；
2．问题二分别研究对该合金单独添加稀土的数量约为多少时，产品的抗拉强度达到最大？延伸率达到最大？热裂倾向值HCS达到最小？单独添加稀土的数量约为多少时，对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS整体上造成较好的影响;
3．问题三混合添加通常是指钒（V）和稀土（RE）的添加数量分别在0.01—0.25（wt%），通过建立数学模型，研究对该合金混合添加微量的钒（V）和稀土（RE）时，应该添加钒和稀土的数量分别约为多少，才能保证产品的抗拉强度不低于150，延伸率不低于7.00，同时使热裂倾向值HCS尽可能减少;
4．问题四通过前面的研究，你们认为单独添加微量的钒、单独添加微量的稀土、混合添加微量的钒和稀土这三种方案中，哪一种对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS整体上效果更加明显？请简要说明。
§2 问题的分析
一、问题的总分析
本文题为钒和稀土对铝合金性能的影响的研究，即通过单独以及混合添加微量元素钒和稀土对铝合金性能影响的定量分析，研究不同要求下的性能最优解的情况，最后判断何种添加方式对合金性能整体效果最好。该问题主要属于拟合与规划的范畴，可使用MATLAB，Excel，Lingo等软件进行回归分析并且得出满足要求的最优解。整体框图见图1。
图1 整体框图
二、对具体问题的分析
1．对问题一的分析
问题一要求分别建立对该合金单独添加微量的钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于钒的数量之间的近似函数关系。考虑到数据点较少，我们采用不超过三次的多项式函数在Excel中进行拟合，取拟合优度最佳的多项式为符合要求的函数关系模型。
2．对问题二的分析
问题二可分为两个部分求解：第一部分先建立铝合金各性能与稀土添加量的函数关系，然后分别求出稀土添加量在一定范围内各性能的极值。第二部分通过模糊综合评价模型把三个指标归为一个整体指标。然后对第一部分求出的三个函数关系进行一定范围内处理得出一系列方案，最后根据建立的评价模型得出最优方案即符合要求的解。
3．对问题三的分析
问题三要求通过建立数学模型，研究对该合金混合添加微量的钒（V）和稀土（RE）时，应该添加钒和稀土的数量分别约为多少，才能保证产品的抗拉强度不低于150，延伸率不低于7.00，同时使热裂倾向值HCS尽可能减少。首先将单独添加混合添加钒（V）和稀土（RE）的值扩充到混合添加的原始数据中，再利用扩充后的数据进行二元非线性拟合，选取拟合度最高的函数进行非线性规划，可以求出满足条件和最小HCS值所添加的钒和稀土的数量。
4．对问题四的分析
问题要求给出单独添加微量的钒、单独添加微量的稀土、混合添加微量的钒和稀土这三种方案中，哪一种对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS整体上
效果更加明显，所以我们可根据问题一的结果通过模糊综合评价模型得出单独添加微量的钒使整体效果最明显的最优方案，和引用问题二的结果的得出单独添加微量的稀土最优方案，再根据问题三的函数关系得出混合添加微量的钒和稀土使整体上效果更加明显得最优方案，最后在这三个最优方案中再通过模糊综合评价模型的选出三种方案中最好的。
§3 模型的假设
1．假设模糊综合评价的各个方案除了添加的钒和稀土不同，不存在其他影响因素；
2．假设所得出的数据都在误差允许的范围之内。
§4 名词解释与符号说明
一、名词解释
1.可决系数：回归平方和（ESS）在总变差（TSS）中所占的比重称为可决系数，可决系数可以作为综合度量回归模型对样本观测值拟合优度的度量指标。
3.非线性规划：具有非线性约束条件或目标函数的数学规划，是运筹学的一个重要分支。非线性规划研究一个 n元实函数在一组等式或不等式的约束条件下的极值问题，且目标函数和约束条件至少有一个是未知量的非线性函数。
4.Levenberg-Marquardt算法:它是使用最广泛的非线性最小二乘算法，中文为列文伯格-马夸尔特法。它是利用梯度求最大（小）值的算法，形象的说，属于“爬山”法的一种。它同时具有梯度法和牛顿法的优点。当λ很小时，步长等于牛顿法步长，当λ很大时，步长约等于梯度下降法的步长。
二、主要符号说明
§5 模型的建立与求解
一、问题一的分析与求解
1．对问题的分析
问题一要求分别建立对该合金单独添加微量的钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于钒的数量之间的近似函数关系。考虑到数据点较少，我们采用不超过三次的多项式函数在Excel中进行拟合，取拟合优度最佳的多项式为符合要求的函数关系模型。
2．对问题的求解
模型Ⅰ多项式函数模型
⑴模型的准备
可决系数：回归平方和（ESS）在总变差（TSS）中所占的比重称为可决系数，可决系数可以作为综合度量回归模型对样本观测值拟合优度的度量指标。可决系数越大，说明在总变差中由模型作出了解释的部分占的比重越大，模型拟合优度越好。反之可决系数小，说明模型对样本观测值的拟合程度越差。
⑵模型的建立和求解
考虑到多项式函数的稳定性随着多项式阶数的增大而减少，故在Excel中做不超过三次的多项式拟合，最佳结果如图2，图3，图4。
图2 v与抗拉强度拟合函数
图3 v与延伸率拟合函数
图4 v 与热裂倾向拟合函数
结论：拟合优度均接近1，函数模型符合要求，故单独添加微量的钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 关于钒的数量之间的近似函数关系分别为：
1337.1031114503233312
13
11++-=x x x f ； 5144.4916.6473.3081212++-=x x f ；
1121275162504700012
13
13+-+-=x x x f ；
二、问题二的分析与求解 1．对问题的分析
问题二可分为两个部分求解：
第一部分要求分别研究对该合金单独添加稀土的数量约为多少时，产品的抗拉强度达到最大，延伸率达到最大，热裂倾向值HCS 达到最小。可按照问题一模型建立铝合金各性能与稀土添加量的函数关系，然后分别求出稀土添加量在一定范围内各性能的极值。
第二部分要求得出单独添加稀土的数量约为多少时，对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上造成较好的影响。考虑到整体影响的要求，我们建立了模糊综合评价模型把三个指标归为一个整体指标。然后对第一部分求出的三个函数关系进行一定范围内处理得出一系列方案，最后根据建立的评价模型得出最优方案即符合要求的解。 2．对问题的求解
1）独立性能效果最优
在Excel 中做多项式拟合最佳结果见图5，图6，图7。
图5 re 与抗拉强度拟合函数
图6 re 与延伸率拟合函数
图7 re 与抗拉强度拟合函数
拟合优度均接近1，函数模型符合要求，故单独添加微量的稀土时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 关于稀土的数量之间的近似函数关系分别为：
21.1329.9056.559090152
23
21++-=x x x f ；
5899.4442.931.6604.126522
2322++-=x x x f ； 06.11221.5125.4847.650022
23
23+-+=x x x f ；
查询资料知，铝合金中超过0.3wt%的稀土添加会大大影响性能，故稀土的取值范围设定为0~0.3。利用MATLAB 对上述函数求解得出符合要求的极值教案表1.（程序见附录2-1）
表1 最优性能稀土添加表
2）整体性能效果最优
模型Ⅱ模糊综合评价模型
⑴模型的准备
根据问题二的第一部分求出的产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS关于稀土的数量之间的近似函数关系，利用MATLAB软件，根据问题二第一部分得出的函数关系式，可以将稀土含量在取值为0-0.3之间按步长为0.01依次取得抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS值，对应依次做出31个方案见表2。（具体程序见附录2）
表2 综合评价模型方案表
⑵模型的建立
○1建立理想方案
设有
{}
n
u
u
u
U,
,
,2
1
=是待评价的n个方案集合，{}m v
v
v
V,
,
,2
1
=是评价指标集合，将U
中的每个方案用V中的每个指标进行衡量，得到一个观测矩阵：
??
???
?? ??=mn m m n n a a a a a a
a a a A 2122221
11211
其中
ij
a 表示第j 个样品关于第i 项评价因素的指标值。
对于指标矩阵A ，我们将上述的几种指标分为效益型和成本型矩阵
根据{}{}?
??=为成本型指标当为效益性指标
当ij ij 0
a ,in a ,max ij ij i a m a u
建立理想方案为
),(0
0201i u u u u =
○2建立相对偏差模糊矩阵~
R ：
根据{}{}ij
ij
i
ij ij a
a u a r min max 0
--=
，计算得出相对偏差模糊矩阵
??????? ??=mn m m n n r r r r r r r r r R 21222
2111211~
○3建立各评价指标的权数i W 由变异系数可知： i
x s v i
i =
对i v 进行归一化，即得到各指标的权数：∑==m
i i i i v v w 1
；
其中
∑==n
j ij a n 1
i 1x ；
2
12
)(11∑=-?-=n
i i ij i x a n s ；
○4建立综合评价模型
由∑==7
1j ij i i r w F 计算出i F ，且若s t F F <，则第t 个方案的整体效果排在第s 个方案的整
体效果前。
⑶ 模型的求解
根据题意，有31个方案按3个指标的排列得出方案集合参照表2； 在Excel 中求得理想方案为：）67.6847208 8.5985 1176.211838(=u 利用MATLAB 求解得（程序见附录2-2）：
权值向量）（0.4044 0.2886 0.3070=w
故评价模型公式为321R 4044.0R 2866.0R 3070.0++=F ；
根据评分结果排序知当稀土添加量为0.11时，整体效果最好，此时个性能效果分别为抗拉性能：176.2118，延伸率8.5656，热裂倾向值70.2318。（具体数据间附录2-3） 三、问题三的分析与求解 1．对问题的分析
问题要求通过建立数学模型，研究对该合金混合添加微量的钒（V ）和稀土（RE ）时，应该添加钒和稀土的数量分别约为多少，才能保证产品的抗拉强度不低于150，延伸率不低于7.00，同时使热裂倾向值HCS 尽可能减少。首先将单独添加混合添加钒（V ）和稀土（RE ）的值扩充到混合添加的原始数据中，再利用扩充后的数据进行二元非线性拟合，选取拟合度最高的函数进行非线性规划，可以求出满足条件和最小HCS 值所添加的钒和稀土的数量。 2．对问题的求解
模型Ⅲ 多元非线性规划模型
⑴ 模型的准备
问题三中为了进行规划求出满足条件的值首先得拟合出相应的函数，而本题的函数为多元且非线性的函数，所以非线性拟合的过程我们引进了世界领先的非线性曲线拟合，综合优化分析计算软件平台1stOpt 。由于本题实验数据较少，而1stOpt 功能强劲，是目前唯一能以任何初始值而求得美国国家标准与技术研究院(NIST ：National Institute of Standards and Technology)非线性回归测试题集最优解的软件包，非线性曲线拟合可处理任意类型模型公式，任意多数目的待求参数及变量。
⑵ 模型的建立
①数据处理：将单独添加混合添加钒（V ）和稀土（RE ）的值扩充到混合添加的原始数据中，得到非线性拟合的原始数据，其中设添加添加钒（V ）和稀土（RE ）量为21,x x 如表3
表3 非线性拟合数据整理
1x /V （wt%） 2x /RE （wt%）
抗拉强度 延伸率 热裂倾向值HCS 0.05 0.00 160.00 6.60 83.00 0.05 0.10 153.00 7.22 80.00 0.05 0.25 130.00 5.57 80.00 0.05 0.12 146.00 6.66 68.00 0.10 0.00 154.00 8.21 100.00 0.10 0.12 133.00 6.00 74.00 0.00 0.00 133.00 4.66 112.00 0.00 0.12 186.00 8.73 64.00 0.00 0.10 171.00 8.99 72.00 0.00 0.25 152.00 6.49 116.00 0.20 0.00 140.00 5.10 131.00 0.00 0.08 169.00 8.26 80.00 0.00 0.10 171.00 8.99 72.00 0.00 0.15 175.00 7.71 72.00 0.00
0.20
156.00
7.00
80.00
②利用1stOpt 软件进行非线性拟合，该软件拟合的原理为：
Levenberg-Marquardt 法与通用全局优化算法(Universal Global Optimization) Levenberg-Marquardt 法算法基础为：
L-M 算法只要解决的如下形式的非线性最小二乘问题
∑==m j j x r x f 1
2
)(21)( （1）
其中),,,(21n x x x x =为一个n 维向量，r 为由n R 到R 的映射函数，j r 可以认为是最小二乘的残差。这里m n ≤。
上式可以进一步简化，令r 为残差向量，),,,(21m r r r r =，得
2
2
1)(r x f =
（2） 此时的f 可以用r 的Jacobian 式子J 表示，i
j x r J ??=
，m j ≤≤1，n i ≤≤1。先考虑
线性的情况下，此时J 为常数，r 可以理解为一个超平面从而2
)0(2
1)(r Jx x f +=
同时可以得到)()(r Jx J x f T +=?，J J x f T =?)(2。要求（1）式的最小值，只要满足0)(=?x f 即可。解得r J J J x T T 1min )(--=。再考虑非线性的情况可得：
∑==?=?m
j j T j j x r x J x r x r x f 1
)()()()()( （3）
∑=?+=?m
j j j j T
x r x r x r x J x f 1
22
)()()()()( （4）
（4）式的右边第二项为2次高阶导数数，且残差本身就很小，所以一般忽略不计。于是得到近似线性的Hessian 矩阵。需要注意的是这里是假设了残差很小，对于残差很大的情况不能忽略高阶项。
L-M 算法是个迭代的过程，设)(K W 表示第K 次得迭代的网络权重向量，相当于（1）式的x 向量，维数为M 。把))1((+?k W f 按Taylor 级数展开可得：
))()1(())(())()1(())(())1((2k W k W k W f k W k W k W f k W f T -++?-++?=+? （5） 令（5）式左边等于0求最小二乘解，可得牛顿迭代策略：
))(()))((()()1(12k W f k W f k W k W ??-=+- （6）
如果在考虑最速下降法便得到L-M 的迭代策略：
))(()()()1(1k W f I H k W k W ?+-=+-λ （7）
其中H 为Hessian 矩阵。可以发现，当λ很小时，就接近于牛顿法，而λ很大时就是最速下降法，因此L-M 算法实际是上面两种迭代算法的组合。
通用全局优化算法(Universal Global Optimization) 算法之最大特点是克服了当今世界上在优化计算领域中使用迭代法必须给出合适初始值的难题，即用户勿需给出参数初始值，而由1stOpt 随机给出，通过其独特的全局优化算法，最终找出最优解。
总之，根据上述算法可以求的抗拉强度与钒（V ）和稀土（RE ）添加量的拟合函数
),(211x x f ，延伸率与钒（V ）和稀土（RE ）添加量的拟合函数),(212x x f ，热裂倾向值HCS 与钒（V ）和稀土（RE ）添加量的拟合函数),(213x x f
③利用lingo 进行非线性规划，以热裂倾向值HCS 的拟合函数为目标函数，求最小值，以抗拉强度和延伸率为约束条件。
将非线性规划问题化为标准形式：
????
???≥≥≥≥≥≥01
.0250.01.025.07),(150),(..),(min 212
12211213x x x x f x x f t s x x f 其中)3,2,1(),,(21i =i x x f 为相应非线性拟合出的函数可由lingo 得出满足条件的2
1,x x 值。
⑶模型的求解
利用1stOpt 软件进行非线性拟合（程序及算法设置见附录3-1），得出的结果为：
2
312113
2
22221121108.13867.414487.2356650176.14703573.324018.2241343.55521499.11280410.133),(x x x x x x x x x x x f +++--+++-=
拟合度为0.96。可用图8表示：(图示红线表示拟合之后的趋势线，蓝线表示实验测得
趋势线)
图8 抗拉强度拟合度表示图
2
2
2312112
3121121240.5548.009.1663380.74234.203198.9296.4647312.1446761.164069.4),(x x x x x x x x x x x f ++--++--+= 拟合度为0.97，可用图9表示
图9 延伸率拟合度表示图
2
2112
2
23121121371.121.123686.129124.226547.75078.44357857.2477034.741332.112),(x x x x x x x x x x f --++---+=
拟合度为0.99，可用图10表示
图10热裂效应拟合优度表示图
再利用lingo 进行非线性规划得出结论见图11（程序见附录3-2）
图11 非线性规划lingo 结果
由可以得出当添加钒（V ）的量01.01=x ，添加稀土（RE ）的量14.02=x 时，保证产品的抗拉强度不低于150，延伸率不低于7.00，同时使热裂倾向值HCS 尽可能减小，且最小是63.5。
四、问题四的分析与求解 1．对问题的分析
问题要求单独添加微量的钒、单独添加微量的稀土、混合添加微量的钒和稀土这三种方案中，哪一种对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上效果更加明显，所以我们可根据问题一的结果通过模糊综合评价模型得出单独添加微量的钒使整体效果最明显的最优方案，和引用问题二的结果的得出单独添加微量的稀土最优方案，再根据问题三的函数关系得出混合添加微量的钒和稀土使整体上效果更加明显得最优方案，最后在这三个最优方案中再通过模糊综合评价模型的选出三种方案中最好的。 2．对问题的求解
由问题一可知合金单独添加微量的钒时，产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 关于钒的数量之间的近似函数关系，将钒在取值为0-0.2之间按步长为0.01依次取得的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 值分为21个方案，建立模糊综合评价模型，通过matlab 编程得出结果如图12。（程序见附录4-1）
图12 21个方案对应的F 值
从图12可以看出单独添加的钒为0.07时，对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少
热裂倾向值HCS 整体上效果更加明显。所对应的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 分别为160.2042，7.5457，86.254。
同理问题二可知合金单独添加微量的钒时，分为31个方案，建立模糊综合评价模型，通过matlab 编程得出结果如图13。（程序见附录4-2）
图2 31个方案对应的F 值
从图13可以看出单独添加的稀土为0.11时，对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上效果更加明显。所对应的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 分别为176.2118，8.5656，70.2318。
由问题三得出的产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 关于钒和稀土的近似函数关系，在钒和稀土的添加数量分别在0.01—0.25之间分别按步长0.01依次取得的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 值分为625个方案，再剔除一些异常值后再建立模糊综合评价模型，通过matlab 编程得出最优方案为添加钒和稀土的数量分别约为0.01和0.13时，所对应的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 分别为173.2764，8.0409,63.6327。（程序见附录4-3）
最后再将三个最优方案进行模糊综合评价，可得出，1.00001=F ,0986.0F 2= 2142.0F 3=,所以可以得出第二种方案是最优的，
即单独添加微量的稀土对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上效果更加明显。
§6 误差分析
1．在问题二中要解决单独添加稀土的数量约为多少时，对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上造成较好的影响，为此我们在0—0.3内取步长为0.01而建立的31个方案，所以得出的最终结果都在所取的方案内，可能不够精确，存在误差。
2．在问题四中研究混合添加微量的钒和稀土对提高产品的抗拉强度和延伸率、减少热裂倾向值HCS 整体上效果最好时，由于在拟合产品的抗拉强度、延伸率、热裂倾向值HCS 关于钒和稀土的数量之间的函数关系时存在误差，所以在钒和稀土的添加数量分别在0.01—0.25时，有很多不切实际的值，比如存在负值和远大于表中的值，所以
在进行模糊综合评价时剔除了这些数据，才得以解决问题，因此必然存在一定误差。
§7 模型的评价与推广
一、模型的优点
1．问题二所建立的模糊综合评价模型，也适用于其他具有效益型和成本型指标的问题，如农业经济技术方案的综合评估，某工程方案的决策。
2．问题三利用了1stOpt软件，该软件是目前唯一能以任何初始值，不要求初始值收敛的非线性曲线拟合工具，非线性曲线拟合可处理任意类型模型公式，任意多数目的待求参数及变量。自带有上百个实例，覆盖范围包括几乎所有优化方面。
二、模型的缺点
问题三拟合的函数较为复杂，不易进行下一步计算。
三、模型的推广
1．所建立的模糊综合评价模型，也适用于其他具有效益型和成本型指标的问题，如农业经济技术方案的综合评估，某工程方案的决策。
2．1stOpt软件提供了非线性拟合最前沿最优秀的拟合方法，其中拥有很多现代的优化算法，使得我们再调用和理解上都提供了非常有效的帮助。该模型的中的非线性规划模型在生活中应用的更广泛，可以推广到经营管理、工程设计、科学研究、军事指挥等方面的最优化问题。
§8 模型的改进
基于本文中对模型的缺点，即数据较少导致的拟合效果不佳，我们考虑采用一种可靠的数据扩充的方法，对原始数据进行一种可靠性的数据扩充的方法，再对扩充后的数据进行拟合。在此选用神经网络对可靠性数据扩充的方式，对可靠性有关特征量进行估计，并绘制曲线，从而提高估计结果的准确性。
①神经网络分析原理
神经网络由神经元组成，将多个神经元有规则地相联而构成的神经网络其功能是巨大的。人工神经网络有输入向量，内部有多个神经元，网络的输入向量经与权阵乘积后输入到每个神经元。每个神经元将加权后的输入与阈值（偏移）向量代数求和后得到自己的输出。网络经过训练可近似逼近有限间断点的连续函数。用神经网络完成数据的分析计算要经过：构造网络，包括确定输入数据特性、网络层次、传递函数形式、输出的形式；网络学习训练，以确定权系数和阈值参数；利用网络进行实际仿真。
②用于可靠性分析的思路
一般来说，由于可靠性数据样本都很少。因此，基于这些小的数据进行假设检验、
参数估计，有时存在置信度低的问题。设想，如果有一种方法能在与元样本数据保持一致统计规律的条件下，将样本量扩大再应用原统计分析，就有可能提高分析结果的准确性。
③分析过程
首先选择模拟分布模型，再建立可靠度估计值
设n 各失效时间数据，以秩次排列为n i i t t t t t ,,,,,,121 - 根据这些失效数据，用经验公式：n i t R i 5.01)(--
=
一次估计出经验可靠度：)(),(),(,),(),(121n i i t R t R t R t R t R -
因此构成列队：
??????=??????)()()()(2121
n i n i t R t R t R t R t t t t R t ④用网络扩充失效时间的模拟样本
有了以上失效时间和相应的可靠度经验估计值，就要建立合适的网络来生成具有与样本相同失效规律的扩大的模拟样本。由于BP 神经网络有较好的函数逼近能力，因此在选择BP 神经网络实现对可靠度的模拟仿真，以两个层次构成该网络，第一层接受可靠度输入，而输出则为相应的失效时间，传递函数用log-sigmoid 型，确定网络结构后，选择适当训练方法，用实际数据对网络进行训练。为了提高收敛速度，同时又兼顾结果的稳定性，采用共轭梯度算法完成权系数和阈值的最佳搜寻求取。
参考文献
[1] 杨桂元.黄己立.数学建模[M].合肥：中国科学技术大学出版社.2009.9. [2] 七维高科.1stOpt 使用指南[M].北京. 2009.9
[3] 李志建，郑新奇等.非线性多维数据可视化分类预测方法[J].中国地质大学（北京）土地科学技术学院.2006.
附录
2-1
syms x
f1=9015.1*x^3-5590.6*x^2+905.9*x+132.21;%抗拉性能
f2=1265.4*x^3-660.1*x^2+93.442*x+4.5899;%延伸率
f3=6500.7*x^3+484.5*x^2-512.21*x+112.06;%热裂倾向值
[x1,maxf]=fminbnd('-(9015.1*x^3-5590.6*x^2+905.9*x+132.21)',0,0.3),maxf=-ma xf
[x2,maxf]=fminbnd('-(1265.4*x^3-660.1*x^2+93.442*x+4.5899)',0,0.3),maxf=-ma xf
[x3,minf]=fminbnd('6500.7*x^3+484.5*x^2-512.21*x+112.06',0,0.3)
2-2
x=0:0.01:0.3;
A=[132.21 4.5899 112.06
140.7189551 5.4595754 106.9928507
148.1638808 6.2048232 102.0616056
154.5988677 6.8332358 97.3052689
160.0780064 7.3524056 92.7628448
164.6553875 7.769925 88.4733375
168.3851016 8.0933864 84.4757512
171.3212393 8.3303822 80.8090901
173.5178912 8.4885048 77.5123584
175.0291479 8.5753466 74.6245603
175.9091 8.5985 72.1847
176.2118381 8.5655574 70.2317817
175.9914528 8.4841112 68.8048096
175.3020347 8.3617538 67.9427879
174.1976744 8.2060776 67.6847208
172.7324625 8.024675 68.0696125
170.9604896 7.8251384 69.1364672
168.9358463 7.6150602 70.9242891
166.7126232 7.4020328 73.4720824
164.3449109 7.1936486 76.8188513
161.8868 6.9975 81.0036
159.3923811 6.8211794 86.0653327
156.9157448 6.6722792 92.0430536
154.5109817 6.5583918 98.9757669
152.2321824 6.4871096 106.9024768
150.1334375 6.466025 115.8621875
148.2688376 6.5027304 125.8939032
146.6924733 6.6048182 137.0366281
145.4584352 6.7798808 149.3293664
144.6208139 7.0355106 162.8111223
144.2337 7.3793 177.5209];
%原始数据矩阵，每一行代表一个方案，每列代表一个指标，提取方案数量。
[i,j]=size(A)
%建立理想的方案矩阵,有几个方案就有几个u1，用repmat建立
[i,j]=size(A)
u1=[176.2118381 8.5985 67.6847208 ];
u=repmat(u1,i,1);
%建立相对偏差模糊矩阵，range(A)是每个指标的最大值减最小值rageA=repmat(range(A),i,1);
r=abs(A-u)./rageA;
%用相对变异系数法建立评价指标的权数
v=std(r)./mean(r);
w1=v./sum(v);
w=repmat(w1,i,1);
f=r*w1'
R=(find(f==min(f)));
x(R)
A(R,:)
2-3
3-1
Variable x,y,z ; Data;
0.05 0.00 160.00 0.05 0.10 153.00 0.05 0.25 130.00 0.05 0.12 146.00 0.10 0.00 154.00 0.10 0.12 133.00 0.00 0.00 133.00 0.00 0.12 186.00 0.00 0.10 171.00 0.00 0.25 152.00 0.20 0.00 140.00 0.00 0.08 169.00 0.00 0.10 171.00 0.00 0.15 175.00 0.00 0.20 156.00
0.05 0.00 6.60 0.05 0.10 7.22 0.05 0.25 5.57 0.05 0.12 6.66 0.10 0.00 8.21 0.10 0.12 6.00 0.00 0.00 4.66 0.00 0.12 8.73 0.00 0.10 8.99 0.00 0.25 6.49 0.20 0.00 5.10 0.00 0.08 8.26 0.00 0.10 8.99
稀土在铸造铝合金中的作用_赖华清
稀土在铸造铝合金中的作用 Effect of Rare Earth in Casting Aluminum Alloy 赖华清,徐翔,范宏训 (湖北汽车工业学院材料工程系,湖北十堰442002) 摘 要:综述了稀土在铸造铝合金中的作用和应用概况。指出:稀土添加在铸造铝合金中可以起到细化组织、净化熔体、减少气体和夹杂物含量、降低合金线膨胀系数、提高合金常温和高温力学性能等多方面的良好作用。 关键词:稀土;铸造铝合金;作用 中图分类号:T G29 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2001)05-0037-03 稀土在铸造铝合金中的应用国外开展的较早,如德国在二战期间就研制了四种稀土铝合金用于制造发动机、内燃机的复杂零件。我国在这方面的研究和应用始于20世纪60年代,虽然起步较晚,但发展较快,从机理研究到实际应用都做了大量的工作,已经取得了一些成果。 1 稀土对铸造铝合金的变质作用 根据最新观点[1],铝合金变质处理大致可分三类,第一类是晶粒细化处理,主要用来细化α(Al)晶粒;第二类是共晶体变质,主要用于铝硅共晶合金;第三类是改善杂质相组织或消除易溶杂质相,如改变粗大富铁相等。 1.1 晶粒细化作用 铝合金晶粒细化最有效、最实用的方法是添加含B、Ti等元素的中间合金细化剂,除最常用的Al-Ti-B 中间合金外,目前稀土元素的晶粒细化作用逐渐引起人们的重视[2～4]。文献[4]指出,Al-Ti-B中间合金中配入适量的RE,可有效地抑制细化衰退现象,其原因是稀土元素的表面活性作用能降低铝熔体的表面张力,增加铝熔体对硼化物(TiB2)的湿润性,增大铝熔体在硼化物颗粒表面上的铺展系数,既能使TiB2的异质形核作用充分发挥,又能防止TiB2的聚集、沉淀,从而延缓衰退。此外,稀土本身也能够细化晶粒,RE与铝及铝中的Fe、Si等可形成高熔点的细小化合物,这些化合物能起到非自发形核的作用,使晶粒得到细化。 1.2 对初晶硅细化作用 高硅铝合金中初晶硅的细化一般都是采用加磷处理,现多以磷铜中间合金或磷盐的形式加入。魏伯康等人的研究结果证明了RE对初晶硅的细化作用[5],高硅铝合金中加入微量RE(0.02%),初晶硅形态开始发生变化,出现孪晶缺陷,并开始由规则八面体向不规则多面体转化,加入量至0.1%后,初生硅形态发生急剧变化,由多面体型向长条形、(并随着RE量的增加)进而向分枝生长方式转化。随着RE的增加,初晶硅数目增加,尺寸减小,RE达到0.5%时,细化效果最好,初晶硅可细化至50μm以下。但也有研究结果认为,稀土对初晶硅的细化作用很小甚至无变质作用。孙宝德等指出[6],仅仅加入稀土元素La、Y不能细化初晶硅。尽管对稀土细化初晶硅的作用有分歧,但在磷细化初晶硅的基础上稀土可进一步细化初晶硅的认识上,大家意见基本一致,所以稀土在高硅铝合金中的应用基本上是与磷复合构成双重变质剂使用[7～9],以弥补单独加磷不能同时细化初晶硅和共晶硅的缺点,这在高硅铝活塞材料上得到了相当成功的应用。 1.3 对共晶体变质作用 长期以来,铝合金一直采用钠盐作变质剂,钠变质有效期短,且腐蚀设备、污染环境。后来发展了以Sr为代表的长效变质剂[10],但Sr会增加铝合金的吸氢倾向,同时Sr的价格较贵,应用受到限制。近年来,关于稀土对铝硅合金变质作用的研究和应用的报道不断增多,充分肯定了稀土元素对共晶硅的良好变质作用[11～15]。李道韫等采用Al-RE中间合金对铝硅共晶合金进行变质处理[11],结果表明,微量RE可使铝硅共晶合金获得完全变质组织,RE变质具有比钠盐变质更好的长效性及重熔性,变质后,高温保持4h,重熔两次时,变质作用基本不衰退。张启运等研究了单一稀土元素及混合稀土对共晶铝硅合金的变质效果[13],发现Eu 具有最强的变质能力,La次之,Ce、Pr、Nd和混合稀土的变质能力稍低于La。稀土元素的变质能力随原子半径的减小而迅速降低,到Er、Y已基本不具有变质能力。RE的变质作用对冷速敏感,适用于金属型铸件。多数研究认为,RE的适宜加入量为0.8%～ 1.2%,此时共晶硅由粗针状细化为短杆状或球粒状,变质后抗拉强度可增加15%～20%,相对延伸率增加 1.5～ 2.0 37 《热加工工艺》 2001年第5期综 述 ⒇收稿日期:2001-04-24 作者简介:赖华清(1964-),男,江西大余人,硕士,副教授。DOI:10.14158/https://www.wendangku.net/doc/2415585416.html, k i.1001-3814.2001.05.017
锌合金电镀资料
锌合金的主要成份是锌, 还有铝。它们都是两性金属, 化学稳定性差, 在空气中容易氧化、变色.腐蚀. 所以我们首先必须了解电镀或涂装锌合金压铸件表面状态的质量控制 1.1工件的几何形状设计 锌合金铸件在设计其几何形状时, 尽量避免盲孔深的凹部等结构, 因此, 要求在零件设计时,在不影响外观和使用的部位, 留出便于溶液、气体流动的排泄工艺孔。这样不仅能很好地实施镀覆, 而且减轻了镀液被污染的程度。 1.2 压铸件的模具设计和压铸工艺 锌合金压铸件表面是致密层, 厚度约0.1 mm, 内部则是疏松多孔结构。在模具设计和采用压铸工艺时, 尽量使工件表面光滑, 减少裂纹、气孔、冷隔缝隙、飞边及毛刺等铸造缺陷。为此, 必须进行机械清理, 这时应避免损伤表面致密层, 以免露出多孔的基体造成电镀困难,并影响电镀质量。锌合金压铸时常常使用脱模剂, 对脱模剂的使用和去除应给予一定的重视, 它是影响镀层结合力的因素之一。 1.3 工件的材质选择 常用的锌合金材料中用于电镀的有2ZnAl 4-3、2ZnA1 4-1、2ZnAl 4-0.5、2ZnA14 使用最多的牌号为ZnAl-925, ZnAl-903, 但ZnAl-903 比ZnAl-925 更好。 另外, 在压铸时常用一部分回料, 其比例应控制在15%, 最好不要超过20%。因回料中容易掺杂其他(如硅)成分, 影响镀层的结合力。若使用回料多的铸件, 电镀时最好用氢氟酸活化。
2、镀前处理 2.1 毛坯检验 (1) 外观: 查看毛坯表面是否存在裂纹、凸泡、划伤、松孔等严重弊病。判断这些弊病的程度, 若可以使用机械手段(磨光、抛光等)除去, 可以增加打磨工序。 (2) 材质检验: 查阅锌合金的牌号, 了解使用回料的比例, 测试压铸件的质量, 把工件放置在100-110℃烘箱中保温30min, 查看外表有否凸泡。 2.2 表面的机械清理 锌合金压铸件表面存在着铸造缺陷, 必须进行机械清理、磨光和抛光。 (1) 较大工件须采用磨光及抛光除去表面缺陷。例如, 除去毛刺、飞边、模痕等。磨光的砂轮使用的砂粒一般应大于220目, 采用红色抛光膏; 新砂头应适当倒角, 布轮的直径50-40 0 mm, 圆周速度视工件大小而定, 通常为1100-2200 m/min。锌合金磨光时不要过度用力, 尽可能不要损伤表面的致密层, 不要使工件变形。为了使工件表面光滑, 还应该进行抛光口可选用白色抛光膏, 抛光膏不要太少, 以防局部过热, 出现密集细麻点。抛轮的大小和圆周速度可参照磨光, 抛光后最好用白粉拉一下, 清除滞留的抛光膏, 便于电镀。 (2) 较小工件不便抛磨, 可选择滚磨或滚光处理。若工件飞边、瑕疵较多, 应先滚磨。磨料可选择氧化铝、花岗石、陶瓷、塑料颗粒, 以及能除油及润滑的肥皂水、表面活性剂等。磨料及零件的装载量为3/4-4/5滚桶(易变形工件多装些, 溶液均浸满零件), 磨料与零件比为(1.5～2):1, 滚桶的转速6-12 r/min 。容易变形的零件转速慢些。
几种常用铝合金的性能
几种常用铝合金的性能2024 6061 6063 7075 变形铝合金状态表示法 2024 （L Y12铝合金）通常供应状态为T351 2024(L Y12)为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显着，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。 L Y12合金铝的化学成份 硅Si 铁Fe 铜Cu 锰Mn 镁Mg 铬Cr 锌Zn 钛Ti 其它元素铝每个总计－－－ L Y12合金的机械及物理性能 抗拉强度MPa 470 %屈服强度MPa325 伸长率％10 疲劳强度105 硬度HB120 电导率20°C 30 20°C电阻率48 弹性模量68 密度2770 2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性较差。广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他各种结构件。 化学成分(Chemical Composition Limits wt%) Cu Si Fe Mn Mg Zn Cr Ti Al 0. 10 / 余量 典型合金2024-T351机械和物理性能(Typical Mechanical & Physical Properties) 焊接性切削性耐蚀性电导率20℃(68℉)(%IACS) 密度(20℃)(g/cm3) 受限很好差30-40 抗拉强度(25°C MPa) 屈服强度(25°C MPa) 硬度 500kg力10mm球延伸率 (1/16in)厚度最大剪应力 MPa 472 325 120 10 285 补充：2024疲劳强度较好。
铝合金电缆问题汇总
铝合金电缆问题汇总 1为什么不用同等截面的单根线芯代替多根线芯 2 怎么保证铝合金电缆的热稳定性与铜芯电缆的热稳定性是一样。 3 铝合金电缆退火的作用是什么。 4、铝合金的冶炼怎样解决偏析的问题。 5、铜芯电缆的电阻小电损也就小，铝的电阻大电损就大，铝合金电缆以铝为基，材料上节约了，但常时间的用电量增加，反而成本增加了。 6、铝合金带铠装相比钢带铠装有哪些区别，优势在哪 7、铝合金电缆的使用寿命比铜缆长多少年，为什么 8、铝合金电缆各种规格的线芯单丝截面是否相同，如不相同，有哪几种常用的 单丝截面 9、铝合金如何决解铝达不到铜缆的指标？ 10、加铝导体线芯是异型线组合成型，而欣意公司导体线芯是硬性挤压，怎能保证你公司导体线芯在硬性挤压时所带来的伤害得到恢复并且保证与加铝的导体一样的性能。 11、加铝是世界500强的企业，在管理在生产控制与设备均为世界一流，产品质量的可靠性是值得依赖的，欣意公司的产品如何保证性能与加铝相当，另欣意的价格较市场上做铝合金电缆的企业价格较高，你公司与这些企业相比较在性能上如何能证明参数上优于他们？
12、铜芯电缆使用桥架，如铝合金电缆也使用桥架，由于铝合金电缆的截面相对来说偏大些，也会增加桥架的宽度，安装成本增加，你们怎样解决这个问题。 13、铜芯电缆的再次利用与铝合金电缆差异偏差很大，如何解释这个问题。 14、铜芯电缆设计已结束且敷设管道已完毕，如更改设计，由于铝合金电缆的截面相较于铜芯电缆大，如何解决安装穿管的问题。 15、铝合金电缆和铜缆可不可以进行连接，应如何进行连接 16、AA8030与AA8176的区别在什么地方，为什么设计的8030而可以用8176的铝合金来使用。 17、欣意电缆的铝合金投标的优势在什么地方。 18、与业主沟通的流程及与电力系统沟通的流程。 19、铝合金电缆在出厂前要经过哪些实验检测，型式试验有哪些检验项目，欣意公司在哪些项目中优于别的厂家。 20、电机中使用这种铝合金电缆，由于相对于铜缆来说截面偏大，在狭小的空间怎样才能连接上，并有足够的空间有安全的保障与散热。 21、铝合金电缆能替代母线吗，设计院能把母线改成铝合金电缆吗。 22、铝合金电缆的趋肤效应是如何解决的。 23、相同截面的铜电缆与铝合金电缆的载流量相差多少。 24、给出机器的使用功率，请问需要什么型号、规格的电缆，请提供计算公式。
铝合金的发展前景及应用展望
铝合金的发展前景及应用展望 1 前言 经过对铝合金化学成分的组成与优化，铝合金型材的铸造工艺、热挤压加工工艺和人工时效工艺进行优化，形成了合理的工艺路线和工艺流程。在此工艺路线和工艺流程的指导下生产出的铝合金型材强度高、延伸率大，延展成型性能好，且具有良好的抗腐蚀性能，已突破普通铝合金建筑材料的应用范围的局限，除应用于铝合金建筑门窗、幕墙外，可用做高层建筑的阳台护栏、栅栏、交通护栏、指示牌、广告牌，以及交通运输设施，汽车、高速列车、航空航天、船舶、军工以及大型建筑结构等领域。因其良好的耐腐蚀性能，不仅可以杜绝碳素钢，铸铁护栏因生锈而带来的反复维护的成本与烦恼，且表面多彩化，可与建筑群、建筑小区的人文环境效果匹配，大大丰富了建筑物的外立面，增强建筑的整体美感。目前，该项成果正在进一步向交通高速公路护栏、汽车等行业渗透推广。 2 论文部分 一铝合金的发展前景 2.1 铝合金在汽车领域应用前景广阔 铝合金的优良特性以及节能、环保、安全的三大汽车技术发展主题确定了铝在汽车行业应用的美好前景，特别是以宝马、奔驰、卡迪拉克等品牌为代表的高档轿车的引进，为铝合金的应用提供了新的市场。 在近期和不久的将来，汽车工业将加快对钢制产品的替代工作，并渴望在如下方面取得进展：1、全铝车身，包括美国福特、通用、日本本田、德国奥迪的概念车车身已经大量采用铝合金，与钢结构相比，重量减轻40％以上；2 、底盘结构件及支架和悬挂类零部件；3、储气罐，后保险杠；4、新材料的开发，为铝合金应用领域的扩展提供了可能。如德国开发成功的泡沫铝材AFS(aluminumfoamsandwich)具有高的刚度／重量和强度／重量之比，能够有效吸收冲击能，具有防震防噪音、易于回收等特点，在车门立柱，保险杠，门侧防撞杆、前防撞梁、军车上的防爆板、轿车发动机零部件等方面拥有极强的应用前景；5、铝镁合金、铝钛合金在汽车车轮、电器件、内饰件等方面的应用也正在逐步扩大。 2.2 稀土锌铝合金镀层金属制品前景看好 如由马鞍山鼎泰金属制品（集团）公司研制开发的国产新一代稀土锌铝合金镀层钢丝、钢绞线，投放市场后，受到用户青睐。专家认为该产品潜在市场十分巨大，前景相当广阔。 稀土锌铝合金镀层钢丝、钢绞线、钢丝绳是新一代耐腐蚀金属制品，目前世界公认的、有产品标准可遵循的只有两种，一种是含铝55％、硅6％、锌43.4％，称为Ga
铝合金特性
铝合金铸品轻巧，耐高温，是众多合金铸品中的姣姣者。它刚硬，有良好的伸缩性，抗腐蚀和散热能力，适合各种环境需求。 该文本详尽地介绍了铝合金的所有性质和功用。 表格中显示的是铝合金的性质，其他有关文章可在我们的English language web page(英文网页)，和相关的PDF(便携文件格式)中查询， 每一种铝合金产品都有其独到的特性，而我们不断创新的Material Selector(材质选择)将帮你选择最适合你需求的产品。 铝合金特性： ? 耐高温操作 ? 超强防腐蚀 ? 轻便 ? 高硬度及良好的伸缩性 ? 不易变形，耐高压 ? 精良的EMI过滤性 ? 传热性高 ? 导电性高 ? 高品质成品 ? 环保型，可循环使用
参照指数: 1=最高指数, 5=最低指数 A抗高温分裂.合金抵抗温度改变，热胀冷缩时产生的压力的能力 B冲模容量.液体金属流入模具及注入细小部件的能力 C机械加工与质量.切割，切割片特质，成品质量和工具寿命的综合评定 D电镀加工与质量.在正常操作下，模铸接受和保持电镀的能力 E刨光加工与质量.在正常刨光操作下，刨光难易程度，速度，成品质量的综合评定 F 防拈连冲模.液体金属注入模具后，不与模具表面拈连。以混合金属的1%为准 G防腐蚀. 标准盐酸测试下的抗腐蚀能力 H外观. 硫磺酸电解质表层的色泽，明暗度和谐统一 I 防氧化保护层.保护层和合金的基本抗腐蚀力的综合评定 J 高温环境下的伸缩性.在测试温度下延长加热时间，温度高达260°C(500°F)时伸缩性的评定 A380型铝合金 A380型铝合金是最普遍的专用铝合金，因为它集合了易铸模，便于机械加工，热传导好等特性。变移性，承压力，和抗高温分裂性都很强虽然A380型一直被认为便于机械加工，但由于较高的硅含量，使其稍显粗糙。它被广泛地运用于各种产品，包括电机设备的底盘，引擎支架，变速箱，家具，发电机和手工工具。
【资料】几种常用铝合金的性能
【资料】几种常用铝合金的性能 2024 6061 6063 7075 变形铝合金状态表示法 https://www.wendangku.net/doc/2415585416.html,/bbs/thread-4642-1-1.html 2024 （LY12铝合金）通常供应状态为T351 2024(LY12)为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2024合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护;焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。 LY12合金铝的化学成份 n 2024的合金元素为铜，被称为硬铝，具有很高的强度和良好的切削加工性能，但耐腐蚀性
较差。广泛应用于飞机结构（蒙皮、骨架、肋梁、隔框等）、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、 补充： 2024疲劳强度较好。 6061 （LD30铝合金）通常供应状态为 T6 6061合金中的主要合金元素为镁与硅，具有中等强度、良好的抗腐蚀性、可焊接性，氧化效果较好。广泛应用于要求有一定强度和抗蚀性高的各种工业结构件，如制造卡车、塔式建
6063 （LD31铝合金）就是建筑上常用的铝型材 7075
固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在150度以下有高的强度，并且有特别好的低温强度，焊接性能差，有应力腐蚀开裂倾向，双级时效可提高抗scc性能。7075的主要合金元素为锌，强度很高，具有良好的机械性能及阳极反应。主要用于制造飞机结构及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件，如飞机上、下翼面壁板、桁条等。固溶处理后塑性好，热处理强化效果好，在150度以下有良好的强度，并且有特别好的低温强度，焊接性能差，有应力腐蚀开裂倾向。还广泛应用于模具加工、机械设备、工装
铝合金型号的特性
1×××系铝及铝合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 1XXX系列为纯铝中添加少量铜元素形成，具有极佳的成形加工特性、高耐腐蚀性、良好 的焊接性和导电性.1XXX系列铝合金广泛应用于对强度要求不高的产品,如化工仪器、薄 板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零件、热交换器、钟表面及盘面、铭牌、厨具、装饰品、反光器具等。 1XXX纯铝应用较为广泛的牌号：1050、1060、1070、1100等。 2×××系列铝铜合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 2XXX系列为铝－铜－镁系中的典型硬铝合金，其成份比较合理，综合性能较好。很多国 家都生产这个合金，是硬铝中用量最大的。 该合金的特点是：强度高，有一定的耐热性，可用作150°C以下的工作零件。温度高于125°C，2XXX系列合金的强度比7075合金的还高。热状态、退火和新淬火状态下成形 性能都比较好，热处理强化效果显著，但热处理工艺要求严格。抗蚀性较差，但用纯铝包覆可以得到有效保护；焊接时易产生裂纹，但采用特殊工艺可以焊接，也可以铆接。广 泛用于飞机结构、铆钉、卡车轮。 2XXX系铝铜合金用途 由于有高强度和好疲劳强度，被广泛应用在航空器结构上，尤其是机翼与机身结构 下的受到张力的地方。 2XXX系列硬铝应用较为广泛的牌号：2024(2A12)、L Y12、L Y11、2A11、2A14（LD10）、2017、2A17等。 6×××系铝硅合金 标准：GB/T3190-1996 特性及适用范围： 6XXX系列属热处理可强化合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机加工性和，同时 具有中等强度，在退火后仍能维持较好的操作性. 6XXX系列铝合金的主要合金元素是镁与硅AlMgSi1Cu，并形成Mg2Si相。若含有一定量的 锰与铬，可以中和铁的坏作用；有时还添加少量的铜或锌，以提高合金的强度，而又不 使其抗蚀性有明显降低；导电材料中还有少量的铜，以抵销钛及铁对导电性的不良影响；锆或钛能细化晶粒与控制再结晶组织；为了改善可切削性能，可加入铅与铋。在Mg2Si固溶于铝中，使合金有人工时效硬化功能。 6061-T651是6XXX系列合金中主要合金,是经热处理预拉伸工艺生产的高品质铝合金产品，其强度虽不能与2XXX系或7XXX系相比，但其镁、硅合金特性多，具有加工性能极佳、优 良的焊接特点及电镀性、良好的抗腐蚀性、韧性高及加工后不变形、材料致密无缺陷及 易于抛光、上色膜容易、氧化效果极佳等优良特点。 6XXX铝硅合金应用较为广泛的牌号：6082、6063（LD31）、6061（LD30）、6A02等。
稀土与铝行业
稀土元素在铝合金行业中应用 摘要：在金属铝或铝合金中加入稀土元素金属，制得稀土铝合金，这些稀土铝合金相对与没加稀土元素前的金属铝或铝合金性质上差别较大，稀土铝合金具有许多特殊的和优异的性能，即稀土元素在金属铝或铝合金中起到改性作用。本文简述稀土元素在铝合金中的机理和行为，稀土元素作为微量元素加入铝及其合金中,不仅有细化晶粒的变质作用,还有净化熔体、减少气体含量及氧化夹杂的精炼效果,从而可显著改善和提高铝及其合金的综合性能。论述了稀土在铝及其合金中的应用现状及发展前景。 关键词：稀土元素；铝合金；稀土铝合金；应用 铝及其合金是有色金属及其合金中品种最多、用途较广、用量仅次于钢铁的金属材料。随着科学技术的发展,对铝及其合金的性能提出了更高的要求。为了改善铝及其合金的性能,一方面在熔炼及其加工工艺上进行改进,另一方面在铝及其合金中添加其他元素。 稀土是冶金工业中的有效添加剂,稀土金属具有很高的化学活性、低电位和特殊的电子壳层结构,几乎能与所有元素反应发生作用。稀土元素在铝及其合金中的作用和应用研究已经取得了明显的效果，主要集中在铝硅系铸造合金、铝镁硅(锌)系变形铝合金、铝合金导线及活塞合金等方面。目前的研究表明:铝、镁合金中添加稀土元素,可以提高合金的强度,尤其是高温强度,改善合金的塑韧性、耐磨性、抗腐蚀性能、铸造工艺性能等,具有显著的冶炼、合金化作用。 1.稀土元素在铝及其合金中的机理和行为 主要基于稀土有很高的化学活性,几乎能与所有的化学元素起反应,尤其与氢、氧和氮有很大的亲合力,从而减少了铝铸锭中气孔、疏松和缩孔等缺陷多能与铁、硅、铅等杂质起作用,故能减少这些杂质的有害影响,充当结晶核心,使铸锭晶粒细化。总之,趋于一致的结论是,稀土对铝及其合金有净化、变质和合金化三种作用。 2. 稀土元素对铝及其合金作用 （1）一般作用：稀土元素位于元素周期表第三副族,具有较大的原子半径,在化合物中3价为特征氧化态,有时呈现2价或4价,在金属元素中化学活性仅次于碱金属和碱土金属元素。添加少量稀土元素,未形成稀土金属间化合物之前,稀土元素在合金中主要起变质和细化作用,从而使合金获得一系列性能的改善。当稀土元素添加量足以生成金属间化合物、共晶复合物的金属纤维组织以及固溶强化相时,可以显著提高合金基体的高温性能。铝合金中添加稀土元素,具有良好的冶炼、改善成形工艺和合金化作用。 （2）冶炼作用：稀土元素在铝合金熔液中具有良好的净化作用。首先,稀土元素与氧、硫、氢、氮、卤族等元素具有很强的相互作用,生成产物RE2O3, RE2S3,RES, RES2, RE3S4, REH2, REH3, REN, REX3(X为卤族元素)等,在高温下稀土元素与碳、硅、硼反应生成REC2, RE2C3, REC, RE2C, RE3C, RE4C,RESi2, REB4, REB6等。同时氢在稀土中的溶解度远高于铝、镁合金,因此稀土元素可以较好地除去铝、镁合金中的氢。对于耐热铝、镁合金,由于晶界夹杂的减少,可以明显提高耐热强度等高温性能。其次,稀土能与铝、镁合金中低熔点元素砷、铋、铅、锌等作用,生成熔点较高的二元或多元化合物,这些化合物可以成渣析出,也可以成为强化相存在,避免了低熔点金属引起的红脆性问题。最后,稀土的加入影响或改善铝、镁合金金属液和熔渣的物理化学性质,诸如表面张力、流动性、粘度、夹杂溶解度等,有利于非金属夹杂的球化,促进其上浮,实现铝、镁金属液较好地去除夹杂。 稀土元素在铝、镁合金中具有良好的细化、变质作用。铝镁合金中少量添加稀土元素,可以增加液态金属结晶中心、增加表面张力、增加过冷度,在析出相或生长相的表面生成一层吸附膜,阻碍晶粒继续长大,进而达到细化晶粒的目的。添加稀土还可以减小柱状晶,细化合金二次枝晶臂间距,改善晶粒形态,并在一定程度上控制材料晶粒度。镧和铕对铝合金具有强烈的变质作用,这与其具有较大的原子半径有关。稀土能够提高铝、镁合金的力学性能,在微观
铝合金 特性
纯铝的强度低，不宜用来制作承受载荷的结构零件。向铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素，可制成强度较高的铝合金，若在经冷变形强化或热处理，可进一步提高强度。 根据铝合金的成分和生产工艺特点,通常分为形变与铸造铝合金两大类.工业上应用的主要有铝-锰,铝-镁,铝-镁-铜,铝-镁-硅-铜,铝-锌-镁-铜等合金.变形铝合金也叫熟铝合金,据其成分和性能特点又分为防锈铝,硬铝,超硬铝,锻铝和 特殊铝等五种. 铝合金是纯铝加入一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。铝合金比纯铝具有更好的物理力学性能：易加工、耐久性高、适用范围广、装饰效果好、花色丰富。铝合金分为防锈铝、硬铝、超硬铝等种类，各种类均有各自的使用范围，并有各自的代号，以供使用者选用。 铝合金基本常识 一、分类：展伸材料分非热处理合金及热处理合金 1.1 非热处理合金：纯铝—1000系，铝锰系合金—3000系，铝矽系合金—4000系，铝镁系合金—5000系。 1.2 热处理合金：铝铜镁系合金—2000系，铝镁矽系合金—6000系，铝锌镁系合金—7000系。 二、合金编号：我国目前通用的是美国铝业协会〈Aluminium Association〉的编号。兹举 例说明如下：1070-H14(纯铝)
2017-T4(热处理合金) 3004-H32(非热处理合金) 2.1第一位数：表示主要添加合金元素。 1：纯铝 2：主要添加合金元素为铜 3：主要添加合金元素为锰或锰与镁 4：主要添加合金元素为矽 5：主要添加合金元素为镁 6：主要添加合金元素为矽与镁 7：主要添加合金元素为锌与镁 8：不属於上列合金系的新合金 2.2第二位数：表示原合金中主要添加合金元素含量或杂质成分含量经修改的合金。 0：表原合金 1：表原合金经第一次修改 2：表原合金经第二次修改 2.3第三及四位数： 纯铝：表示原合金 合金：表示个别合金的代号 ＂-″：后面的Hn或Tn表示加工硬化的状态或热处理状态的鍊度符号-Hn ：表示非热处理合金的鍊度符号 -Tn ：表示热处理合金的鍊度符号 2 铝及铝合金的热处理 一、鍊度符号：若添加合金元素尚不足於完全符合要求，尚须藉冷加工、淬水、时效
铝合金电缆
铝合金电缆 简介 铝合金电力电缆是以AA8030 系列铝合金材料为导体，采用特殊紧压工艺和退火处理等先进技术发明创造的新型材料电力电缆。合金电力电缆弥补了以往纯铝电缆的不足，虽然没有提高了电缆的导电性能，但弯曲性能、抗蠕变性能和耐腐蚀性能等却大大提高，能够保证电缆在长时间过载和过热时保持连续性能稳定，采用AA-8000 系列铝合金导体，可以大大提高铝合金电缆的导电率、耐高温性，同时解决了纯铝导体电化学腐蚀、蠕变等问题。铝合金的导电率是最常用基准材料铜IACS的61.8%，载流量是铜的79%，优于纯铝标准。但在同样体积下，铝合金的实际重量大约是铜的三分之一。因此，相同载流量时铝合金电缆的重量大约是铜缆的一半。采用铝合金电缆取代铜缆，可以减轻电缆重量，降低安装成本，减少设备和电缆的磨损，使安装工作更轻松。 在满足同等电气性能的前提下，使用铝合金电缆的重量是铜芯电缆的一半，其截面是传统铜芯电缆的1.1~1.25倍，价格比传统的铜芯电缆低15~30%。 优点 抗蠕变性能 铝合金导体的合金材料与退火处理工艺减少了导体在受热和压力下的“蠕变”倾向，相对于纯铝，抗蠕变性能提高300%，避免了由于冷流或蠕变引起的松弛问题。 抗拉强度和延伸率
铝合金导体相比于纯铝导体，由于加入了特殊的成分并采用了特殊的加工工艺，极大的提高了抗拉强度，且延伸率提高到30%，使用更加安全可靠。 热膨胀系数 热膨胀系数用来计算在温度变化时材料的尺寸变化。铝合金的热膨胀系数与铜相当，多年来铝连接器一直可靠地用于铜和铝导体，且当今使用的大部分电气连接器都是用铝制造的，这尤其适合铝合金。所以铝合金导体与连接器的膨胀和收缩完全一致。 连接性能 用铝合金制造的电气连接与用铜导体制造的连接一样安全稳定。 铝合金的成分大大改进了其连接性能，当导体退火时，添加的铁产生高强度抗蠕变性能，即使在长时间过载和过热时，也能保证连接稳定。 自重承载力强 铝合金改善了纯铝的抗拉强度，铝合金电缆可支撑4000米长度的自重，铜电缆只能支撑2750米。这种优势在大跨度的建筑（如体育场馆）配线时体现得尤为突出。 防腐蚀性能 铝固有的防腐性能源自当铝表面与空气接触时形成薄而坚固的氧化层，这种氧化层特别耐受各种形式的腐蚀。而合金中添加的稀土元素又能进一步改善铝合金的耐腐蚀性能，特别是电化学腐蚀。铝能承受恶劣环境的特点使其被广泛应用于托盘内电缆的导体，以及许多工业元件和容器。腐蚀的产生通常与不同的金属在潮湿环境中的连接有关，可使用
铝合金的牌号、状态和性能
1铝的基本特性与应用范围 铝是元素周期表中第三周期主族元素，原子序数为13，原子量为26.9815。 铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7 g / cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；良好的耐低温性能，对光热电波的反射率高、表面性能好；无磁性；基本无毒；有吸音性；耐酸性好；抗核辐射性能好；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好的抗撞击性。此外，铝材的高温性能、成型性能、切削加工性、铆接性以及表面处理性能等也比较好。因此，铝材在航天、航海、航空、汽车、交通运输、桥梁、建筑、电子电气、能源动力、冶金化工、农业排灌、机械制造、包装防腐、电器家具、日用文体等各个领域都获得了十分广泛的应用，下表列出了铝的基本特性及主要应用领域。 铝的基本特性及主要应用领域
3 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg 系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3. 2中国变形铝合金的牌号表示法 根据GB/T16474 —1996―变形铝及铝合金牌号表示方法‖，凡化学成分与变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织（简称国际牌号注册组织）命名的合金相同的所有合金，其牌号直接采用国际四位数字体系牌号，
稀土国家标准《铈铝合金》(送审稿)编制说明
稀土国家标准《铈铝合金》（送审稿）编制说明 一、工作简况 1、任务来源 铈铝合金最主要的作用是做中间合金使用，在不同的有色金属合金中作为改性添加剂用，如用Ce作为铝合金的净化剂和变质剂，就需要用Ce-Al合金进行添加；铈铝合金也是代替铜材制造电线电缆的理想材料，可以节省大量生产成本；铈铝合金在铸造铝合金中应用也取得同样良好的效果。在用量最多的铝硅系铸造合金中，加上千分之几的铈，就能明显改善合金的机械加工性能，已有多种牌号的产品用于飞机、船舶、汽车、柴油机、摩托车和装甲车等方面的活塞、齿轮箱、汽缸和仪器仪表等器部件上。 同时，铈铝合金还用于建筑铝材和民用铝制品上，可以提高材料的冲压性能、耐腐蚀性能、机械强度和表面光洁度，既能改善产品质量，又能提高成品率。稀土建筑铝型材经久耐用不变形，质感好。稀土铝合金用于高压锅和普通铝锅等制品方面，由于强度大和冲压性能好，可以减簿制品的壁厚，既节省材料又精巧耐用。 我国在研究开发铈铝合金过程中，发明了在铝电解槽中直接电解制备铈铝合金的新工艺，配合对掺法和铝热还原法可以生产出不同品质和用途的铈铝合金。我国的铈铝合金生产工艺和应用技术已达到国际先进水平。另外，Ce-Al合金具有使用工艺简便、无污染、易储存、综合成本低等优点，克服了当前变质剂的缺点,有着广阔的市场前景。 但到目前为止国内没有一个统一的产品标准，因此制定铈铝合金产品标准很有必要。标准的制定可为铈铝产品贸易提供更合理的仲裁依据；为铈铝产品的指标控制提供新的指导意义。 随着现代工业的发展，铈铝合金的应用前景将越来越广泛。制定的铈铝合金标准将充分反映了当前国内各生产企业的技术水平，便于生产，宜于应用。新制定的标准可为铈铝合金产品贸易提供仲裁的依据；为铈铝合金产品的指标控制提供指导意义。 《铈铝合金》国家标准计划编号为：20161880-469；全国稀土标准化技术委员会于2017年4月27日在江苏省扬州市召开的《2017年度第一次稀土标准
铝合金的牌号性能与应用
铝合金的牌号、状态和性能 1 铝及铝合金的分类 纯铝比较软，富有延展性，易于塑性成形。如果根据各种不同的用途，要求具有更高的强度和改善材料的组织和其他各种性能，可以在纯铝中添加各种合金元素，生产出满足各种性能和用途的铝合金。 铝合金可加工成板、带、条、箔、管、棒、型、线、自由锻件和模锻件等加工材(变形铝合金)，也可加工成铸件、压铸件等铸造材(铸造铝合金)。 纯铝—1×××系，如1000合金 非热处理型合金Al-Mn系合金—3×××系，如3003合金 Al-Si系合金—4×××系，如4043合金变形铝合金Al-Mg系合金—5×××系，如5083合金 Al-Cu系合金—2×××系，如2024合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金—6×××系，如6063合金铝及Al-Zn-Mg系合金—7×××系，如7075合金铝合金Al-其它元素—8×××系，如8089合金 纯铝系 非热处理型合金Al-Si系合金，如ZL102合金 Al-Mg系合金，如ZL103合金 铸造铝合金Al-Cu-Si系合金，如ZL107合金 Al-Cu-Mg-Si系合金，如ZL110合金 热处理型合金Al-Mg-Si系合金，如ZL104合金 Al-Mg-Zn系合金，如ZL305合金
2 变形铝合金分类、牌号和状态表示法 3. 1 变形铝合金的分类 变形铝合金的分类方法很多，目前，世界上绝大部分国家通常按以下三种方法进行分类。 ⑴按合金状态图及热处理特点分为可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金两大类。不可热处理强化铝合金（如：纯铝、Al-Mn、Al-Mg、Al-Si系合金）和可热处理强化铝合金（如：Al-Mg-Si、Al-Cu、Al-Zn-Mg系合金）。 ⑵按合金性能和用途可分为：工业纯铝、光辉铝合金、切削铝合金、耐热铝合金、低强度铝合金、中强度铝合金、高强度铝合金（硬铝）、超高强度铝合金（超硬铝）、锻造铝合金及特殊铝合金等。 ⑶按合金中所含主要元素成分可分为：工业纯铝（1×××系），Al-Cu合金（2×××系），Al-Mn合金（3×××系），Al-Si合金（4×××系），AL-Mg合金（5×××系），Al-Mg-Si 合金（6×××系），Al-Zn-Mg合金（7×××系），Al-其它元素合金（8×××系）及备用合金组（9×××系）。 这三种分类方法各有特点，有时相互交叉，相互补充。在工业生产中，大多数国家按第三种方法，即按合金中所含主要元素成分的4位数码法分类。这种分类方法能较本质的反映合金的基本性能，也便于编码、记忆和计算机管理。我国目前也采用4位数码法分类。 3.3 中国变形铝合金状态代号及表示方法 根据GB/T16475–1996标准规定，基础状态代号用一个英文大写字母表示。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位、两位或多位阿拉伯数字表示。 3.3.1基础状态代号 3.3.2 细分状态代号 HXX状态 H后面的第一位数字表示获得该状态的基本处理程序 H1 ——单纯加工硬化状态 适用于未经附加热处理，只经加工硬化即获得所需强度的状态。
稀土元素在铝合金中的作用和应用
在铝合金中加入微量稀土元素，可以显著改善铝合金的金相组织，细化晶粒，去除铝合金中气体和有害杂质，减少铝合金的裂纹源，从而提高铝合金的强度，改善加工性能，还能改善铝合金的耐热性、可塑性及可锻性，提高硬度、增加强度和韧性。稀土元素的加入使得稀土铝合金成为一种性能优良、用途广泛的新型材料，目前稀土铝合金的产量已近全国铝产量的1／4。 稀土元素在铝合金中的作用 稀土元素非常活泼，极易与气体(如氢)、非金属 (如硫)及金属作用，生成相应的稳定化合物。稀土元素的原子半径大于常见的金属如铅、镁等，在这些金属中的固溶度极低，几乎不能形成固溶体。一般认为，稀土元素加入到铝合金中可起到微合金化的作用；此外，它与氢等气体和许多非金属有较强的亲和力，能生成熔点高的化合物，故它有一定的除氢、精炼、净化作用；同时，稀土元素化学活性极强，它可以在长大的晶粒界面上选择性地吸附，阻碍晶粒的生长，结果导致晶粒细化，有变质的作用。以下就这3方面的作用详细介绍。 1.变质作用 变质处理是指在金属及合金中加入少量或微量的变质剂，用以改变合金的结晶条件，使其组织和性能得到改善的过程。变质剂又称晶粒细化剂或孕育剂。稀土元素的原子半径为0.174 ～0.204mm，大于铝原子半径(0.143mm)。稀土元素比较活泼，它熔于铝液中，极易填补合金相的表面缺陷，从而降低新旧两相界面上的表面张力，使得晶核生长的速度增大，同时还在晶粒与合金液之间形成表面活性膜，阻止生成的晶粒长大，使合金的组织细化。此外，铝与稀土形成的化合物在金属液结晶时作为外来的结晶晶核，因晶核数的大量增加而使合金的组织细化。研究表明：稀土对铝合金具有良好的变质效果。例如，合金化的7005铝合金铸锭本身就呈十分细小的组织。同时值得一提的是，稀土的变质作用具有长效及重熔稳定性的特点，比用钠(Na)、锶(Sr)等变质剂具有明显优点。稀土的变质作用只受共晶硅变化的影响。 2.精炼、净化作用 稀土元素的脱氧能力比强脱氧剂Al、Mg、Ti等强，微量稀土就能使［O］脱到＜lppm(即<10-4％)。稀土的脱硫能力也相当强，可以生成RES或RE2S3，生成物主要取决于稀土与硫的活度或溶解度。稀土元素在金属液中还可以与氧和硫同时发生反应生成RE2O2S型硫化物。稀土元素还能与P、Sn、As等低熔点金属元素化合，生成REP、RESn、REAs等化合物。这些稀土化合物都具有熔点高、比重轻，当它们的熔点高于金属冶炼温度时，能上浮一部分成渣，它们微小的质点则成为铝结晶过程的异质晶核，而留在固态金属内的部分则能降低其危害性。稀土对氢的的吸附力特别大，能大量吸附和溶解氢，稀土与氢的化合物熔点较高，并且弥散分布于铝液中，以化合物形成的氢不会聚集形成气泡，大大降低铝的含氢量和针孔率。 3.合金化作用
稀土高铁铝合金电缆建议使用函(新)
关于建议使用“安徽欣意稀土高铁铝合金电缆”的函 茅台集团有限公司： 铝合金电缆替代铜电缆在西方国家已有40多年历史，产品普及率已超过90％，ALCAN、Southwire、Neson三家铝合金电缆国际巨头长期垄断着市场和技术。安徽欣意电缆有限公司系当今全球四家铝合金电力电缆专业制造商中唯一的、具备完全自主知识产权中资企业，自主研发的“稀土高铁铝合金电力电缆”技术完全领先于国外同类产品，性价比更具竞争力，不仅获得国家多项专利，而且拥有美国UL、澳大利亚SAIGLOBAL、加拿大CUL、马来西亚SIRIM等国际权威资质，连续8年产品出口美国23个州。目前，产品已成功应用到国内2000多个重点工程项目（如深圳大运会主体工程、首都机场边检站、上海地铁、安徽农业大学、上海理工大学、山西理工大学、北京市中国国防大学、北京市少年宫、安徽进出口贸易公司办公楼、西安国家航空高技术产业基地、山东石大科技石化炼油厂、云南铝业、新疆发电等），无一例质量事故。公司已向美国、欧盟、加拿大、日本、俄罗斯、澳大利亚等40多个国家申请专利和商标保护。公司在立足于国内市场的同时，积极拓展海外市场，公司在稳固原有美国和加拿大等北美市场的基础上，加大对东南亚、南美和非洲市场的开拓，扩大出口创汇，致力于打造成世界一流品牌的电缆企业。
公司“稀土高铁铝合金电缆”产品经“国家电线电缆质量监督检验中心”、“国网武汉高压研究院”、“中国电力认证”、等国家级电缆权威检测机构和安徽省质量监督局检验认证，完全符合国标《GB/T12706.2-2008》、国际电工《IEC60502-1994》、美国电线标准(ANSI wire standards)、住建部《JGJ242-2011住宅建筑电气设计规范》，企业《稀土高铁铝合金电缆国家标准》正在公示，《稀土高铁铝合金电缆安徽省地方标准》已经颁布，公司已成为国家电网、南方电网、大唐网、中石化、中国铁路等的合格供应商。 一、以铝合金代替铜的战略意义 铜在我国被列入为仅次于石油的第二大战略储备物资，而我国又是铜矿资源严重匮乏的国家和用铜大国。全国已查明铜矿资源储量仅几千万吨，而国内每年铜用量约760～800万吨，其中电缆用铜量约占全国用铜量的50％以上，若不进口，我国的可用铜资源不足十年时间。铜原料安全可持续供应已成为一个十分重要的战略课题。电缆行业“以铝代铜”不仅是一场材料革命，更是一项事关国防建设与经济协调发展，造福子孙后代的系统工程。 因铝熔点（660℃）远低于铜（1083.4℃），使得铝合金材料的工业冶炼环节大大降低了煤、电等高耗能资源用量，减少温室气体排放，促进社会经济与生态环境和谐发展。 二、安徽欣意“稀土高铁铝合金电缆”的安全优势 据统计，我国每年发生的大量火灾、至少2/3以上与电缆有
铝合金的系列和机械性能
一 JIS 1000 系列－－纯铝系 1、1060作为导电材料IACS保证61%，需要强度时使用6061 电线 2、1085 1080 1070 1050 1N30 1085 1080 1070 1050 —成形性、表面处理性良好，在铝合金中其耐蚀性最佳。因为是纯铝、其强度较低，纯度愈高其强度愈低。日用品、铝板、照明器具、反射板、装饰品、化学工业容器、散热片、溶接线、导电材 3、1100 1200 AL纯度%以上之一般用途铝材，阳极氧化处理后之外观略呈白色外与上记相同。一般器物、散热片、瓶盖、印刷板、建材、热交换器组件 1N00 －强度比1100略高，成形性良好，其化特性与1100相同。 二日用品 2000 系列－－ AL x Cu 系铝铜 1、 2011快削合金，切削性好强度也高。但耐蚀性不佳。要求耐蚀性时，使用6062系合金音量轴、光学组件、螺丝头。 2、2014 2017 2024 含有多量的Cu，耐蚀性不佳，但强度高，可作为构造用材使用，锻造品亦可适用，航空器、齿轮、油、压组件、轮轴。 3、 2117固溶化热处理后，作为铰钉用材，为延迟常温时效速度之合金。 4、2018 2218 锻造用合金。锻造性良好且高温强度较高，因此使用于需要耐热性之锻造品，耐蚀性不佳，汽缸头、活塞、VTR 汽缸。 5、 2618锻造用合金。高温强度优越但耐蚀性不佳。活塞、橡胶成形用模具、一般耐热用途组件。 6、2219强度高，低温及高温特性良好，溶接性也优越，但耐蚀性不佳。低温用容器、航太机器。 7、2025 锻造用合金。锻造性良好且强度高，但耐蚀性不佳。螺旋桨、磁气桶。2N01－锻造用合金。具耐热性，强度也高，但耐蚀性不佳。航空器引擎、油压组件。 三 3000 系列－－AL x Mn 系铝锰 1、3003 3203 强度比1100约高10%，成形性、溶接性、耐蚀性均良好。一般器物、散热片、化妆板、影印机滚筒、船舶用材 2、3004 3104 强度比3003高，成形性优越，耐蚀性也良好。铝罐、灯炮盖头、屋顶板、彩色铝板 3、3005 3005 强度比3003高约20%，耐蚀也比较好。建材、彩色铝板 4、 3105 3105 强度比3003略高，其他之特性与3003类似。建材、彩色铝板、瓶盖 四 4000 系列－－AL x Si 系 1、4032耐热性、耐摩秏性良好，热膨胀系数小。活塞、汽缸头