用塑性加工方法將鋁坯錠加工成材，主要方法有軋制、擠壓、拉伸和鍛造等。鋁加工在20世紀(jì)初開(kāi)始以工業(yè)方式進(jìn)行生產(chǎn)，30年代以前，基本上沿用銅加工的生產(chǎn)設(shè)備，產(chǎn)品主要用于飛機(jī)制造。60年代后，鋁材生產(chǎn)發(fā)展很快，每年大約增長(zhǎng)4～8％，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于航空、建筑、運(yùn)輸、電氣、化工、包裝和日用品工業(yè)等部門(mén)。產(chǎn)量?jī)H次于鋼鐵，居金屬材料第二位。中國(guó)于50年代中期建成較大型的鋁加工廠，形成了生產(chǎn)體系，產(chǎn)品已系列化，品種有七個(gè)合金系，可生產(chǎn)板材、帶材、箔材、管材、棒材、型材、線材和鍛件（自由鍛件、模鍛件）八類產(chǎn)品。

鋁和鋁合金的塑性加工，應(yīng)保證產(chǎn)品達(dá)到穩(wěn)定、一致的所需尺寸精度、力學(xué)性能和良好的表面質(zhì)量。還要注意防止機(jī)械損傷和腐蝕，控制晶粒度和組織結(jié)構(gòu)。這些質(zhì)量要求主要靠生產(chǎn)工藝及設(shè)備來(lái)保證。鋁及其合金一般具有較好的塑性，易于塑性加工。硬鋁的相組分較復(fù)雜，存在低熔相和金屬間化合物等脆性組織，它的塑性加工具有一些特點(diǎn)：如進(jìn)行均勻化處理消除坯錠冷卻時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和晶內(nèi)偏析；坯錠表面要進(jìn)行銑削加工，去掉低熔相產(chǎn)生的表面偏析物。某些鋁合金為提高耐蝕性和加工性還要進(jìn)行包鋁。鋁合金有過(guò)熱敏感性，必須嚴(yán)格控制加熱溫度。簡(jiǎn)明工藝流程見(jiàn)圖[鋁加工流程圖]。

熔煉和鑄造是為塑性加工提供坯錠。熔煉爐多用燃?xì)夥瓷錉t或燃油反射爐，一般容量為20～40噸或更大；也采用電阻加熱反射爐，容量一般為10噸左右。為縮短裝爐時(shí)間，提高熔化效率，減少吸收氣體和卷入氧化膜，工業(yè)上已采用傾轉(zhuǎn)式頂裝料圓型爐。熔煉時(shí)最好應(yīng)用快速分析儀器分析合金成分，并及時(shí)調(diào)整。為保證熔體純潔，防止有害氣體的污染和控制化學(xué)成分，除了盡可能縮短熔煉時(shí)間外，宜用以氯化鉀和氯化鈉為主的粉狀熔劑覆蓋，一般用量為爐料重量的0.4～2％。熔煉溫度通常控制在700～750。

熔化后的金屬還需進(jìn)行精煉和過(guò)濾，以除掉金屬中的有害氣體氫和非金屬夾雜物，以提高金屬純潔度。精煉通常用固體精煉劑或氣體精煉劑。固體精煉劑一般以氯鹽為主，也用以六氯乙烷代替氯鹽的精煉劑。早期使用活性強(qiáng)的氯氣作氣體精煉劑，凈化效果雖好，但對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，因此發(fā)展出氮-氯混合氣體、惰性氣和三氣體（N、Cl、CO）精煉劑，效果較好。為保證精煉效果，精煉氣體中的氧和水分含量一般應(yīng)分別小于0.03％（體積）和0.3克/米。動(dòng)態(tài)真空除氣法也具有較好的除氣和除鈉效果。

過(guò)濾是讓熔體金屬通過(guò)中性或活性材料制成的過(guò)濾器，除去熔體中處于懸浮狀的夾雜物。常用玻璃絲網(wǎng)、微孔陶瓷管和板、氧化鋁粒作過(guò)濾床進(jìn)行過(guò)濾，也可用電熔劑精煉、熔劑層過(guò)濾。

鑄造一般采用立式或水平式水冷半連續(xù)鑄造法。為改善立式鑄造的坯錠組織和表面質(zhì)量，還發(fā)展出電磁結(jié)晶槽、矮結(jié)晶槽和熱頂鑄造法（見(jiàn)金屬的凝固）。水冷半連續(xù)鑄造法是通過(guò)流槽將液體金屬導(dǎo)入用水冷卻的結(jié)晶器內(nèi)，使液體金屬冷卻形成凝固的外殼，由鑄造機(jī)底座牽引或靠自身重量均勻下降而脫出結(jié)晶器，形成坯錠。工藝參數(shù)因合金成分和坯錠尺寸的不同，差異很大。一般應(yīng)盡量提高鑄造速度和冷卻速度，降低結(jié)晶槽的高度。鑄造溫度通常比合金的液相線高50～110。此外，還發(fā)展出鋁板帶連續(xù)鑄軋工藝。

板材、帶材生產(chǎn)采用平輥軋制，基本工序?yàn)?a href="http://www.575zr.com/rezha/" target="_blank">熱軋、冷軋、熱處理和精整。對(duì)化學(xué)成分復(fù)雜的LY12、LC4等硬鋁合金，熱軋前應(yīng)進(jìn)行均勻化處理。處理溫度一般低于合金中低熔點(diǎn)相的共晶溫度10～15，保溫12～24小時(shí)。硬鋁合金的包鋁是將包鋁板放在經(jīng)過(guò)銑面的坯錠兩面，借助于熱軋焊合。包鋁層的厚度一般為板材厚度的4%。熱軋一般在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行。熱軋可在單機(jī)架可逆軋機(jī)上進(jìn)行，或在多機(jī)架上實(shí)行連軋。為提高成品率和生產(chǎn)效率發(fā)展大鑄錠軋制，錠重達(dá)10～15噸以上。年產(chǎn)量在10萬(wàn)噸以下的工廠，一般用四輥可逆熱軋和采用熱上卷工藝，熱軋帶材厚度為6～8毫米左右。產(chǎn)量10萬(wàn)噸以上的工廠，多在四輥可逆熱軋機(jī)開(kāi)坯后采用單機(jī)架或兩機(jī)架、三機(jī)架、五機(jī)架連軋，實(shí)行熱精軋，帶材厚度可達(dá)2.5～3.5毫米。熱軋帶材成卷后作為冷軋坯料。為保證金屬有最佳的塑性，應(yīng)在單相組織狀態(tài)下進(jìn)行熱軋。LY11、LY12等合金的熱軋開(kāi)坯溫度為400～455。前幾道道次變形率一般在10％以內(nèi)，以后逐漸增大。純鋁和軟鋁合金道次變形率可達(dá)50％，硬鋁合金則為40％左右。熱軋總變形率可達(dá)90％以上。

冷軋常在室溫下進(jìn)行，通過(guò)冷軋可獲得尺寸精確、表面光潔和平整的較薄的板材和帶材，并可獲得具有特定力學(xué)性能的加工硬化的板材和帶材。冷軋主要采用帶式法生產(chǎn)工藝，應(yīng)用四輥可逆軋機(jī)或四輥不可逆軋機(jī)進(jìn)行冷軋，當(dāng)前發(fā)展不可逆軋機(jī)進(jìn)行冷軋。軋機(jī)裝備有液壓壓下、液壓彎輥、厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)或測(cè)輥縫的厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)及板形控制儀，由微型電子計(jì)算機(jī)控制、記錄、儲(chǔ)存各種參數(shù)，以獲得尺寸精確、板形平整的板帶材，如0.18毫米帶材公差可達(dá)±5微米。小工廠也有塊式法生產(chǎn)板材的。退火后鋁的冷變形率可達(dá)90％以上。多相的硬鋁合金冷加工硬化明顯，需中間退火。中間退火后的冷變形率為60～70％。熱軋用乳液潤(rùn)滑，冷軋已由乳液發(fā)展為全油潤(rùn)滑。采用單獨(dú)控制噴嘴的多段冷卻系統(tǒng)，以減少鋁板和軋輥的摩擦，冷卻軋輥，控制輥型，洗除鋁粉及其他雜質(zhì)，以獲得良好的表面質(zhì)量及板形。

經(jīng)冷軋和熱處理后的帶卷常在輥式矯直機(jī)上或在拉彎連續(xù)矯直機(jī)列上進(jìn)行精整。平整淬火后的板片應(yīng)在時(shí)效孕育期內(nèi)進(jìn)行，一般在淬火后30～40分鐘內(nèi)完成。淬火板的平直壓光總變形量不應(yīng)超過(guò)2％。

1955年試驗(yàn)成功的鋁板帶連續(xù)鑄軋可生產(chǎn)薄板和鋁箔坯料。中國(guó)于70年代初開(kāi)始用此法生產(chǎn)薄板。

箔材生產(chǎn)鋁箔材可分為工業(yè)鋁箔和包裝鋁箔。工業(yè)鋁箔化學(xué)成分較純，厚度為0.005～0.2毫米，主要用作電氣工業(yè)和電子工業(yè)的電容器、絕熱材料、防濕材料等。包裝鋁箔厚度一般為0.007～0.1毫米，有平箔、印花箔、涂色印花箔和裱紙鋁箔等多種產(chǎn)品，主要用作食品、茶葉、紙煙等的包裝材料。鋁箔用帶式生產(chǎn)法生產(chǎn)的最小厚度可達(dá)0.0025毫米，寬度達(dá)1800毫米。鋁箔軋制為無(wú)輥縫軋制，軋輥始終處于彈性壓扁狀態(tài)。軋制時(shí)通過(guò)調(diào)整軋制力、軋制速度和控制張力來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)箔材厚度的控制。粗軋時(shí)，采用軋制力控制箔材厚度；精軋時(shí)，箔材的厚度隨著軋制速度的增加而減薄；張力愈大，厚度亦愈小；為了防止斷片，張力選擇通常為箔材的條件屈服強(qiáng)度的0.2～0.4。低速軋制時(shí)常在潤(rùn)滑油中加入“厚油”或“稀油”調(diào)整鋁箔的軋制厚度。潤(rùn)滑劑和軋輥狀態(tài)對(duì)箔材質(zhì)量有十分重要的影響。鋁箔坯料來(lái)自冷軋鋁卷，一般經(jīng)340～480預(yù)先退火，其厚度為0.4～0.7毫米。軋制時(shí)道次變形率為50％左右，總變形率可達(dá)95％以上。成品厚度小于0.01～0.02毫米的箔材應(yīng)進(jìn)行合卷、雙張疊軋。

管材、棒材、型材的生產(chǎn)通常的工序是：先采用熱擠壓制成坯料，再經(jīng)軋制（或拉伸）、精整和熱處理制成成品。也可用熱擠壓法直接制成成品，現(xiàn)已由短錠發(fā)展為長(zhǎng)錠擠壓，按擠壓機(jī)的擠壓力用統(tǒng)一直徑的鑄錠，由分流組合模和舌形模擠制各種型材、管材，制品長(zhǎng)度可達(dá)60米以上，經(jīng)拉伸矯直后，切成所要求的長(zhǎng)度。用于鋁材生產(chǎn)的最大擠壓機(jī)為20000噸。可擠成直徑為800毫米的帶肋管。建筑型材是60年代發(fā)展起來(lái)的擠壓制品，已占擠壓制品總量35％以上，其中80％用做門(mén)窗框。建筑型材幾乎全部采用鋁鎂硅系合金（LD30和LD31）。這種制品經(jīng)陽(yáng)極氧化和著色處理，表面形成各種顏色氧化膜，具有良好耐蝕性，制成門(mén)窗美觀耐用，密封性好。除熱擠壓外，還發(fā)展出冷擠壓，等溫?cái)D壓、無(wú)殘料擠壓和靜液擠壓等方法（見(jiàn)鋁的氧化著色）。

鋁和鋁合金的擠壓采用正向擠壓法和反向擠壓法。應(yīng)依據(jù)不同合金選擇適宜的擠壓速度。為獲得組織和性能良好的鋁合金擠壓制品，一次擠壓成品時(shí)，型材，棒材的擠壓系數(shù)（）大于8～12，供鍛造用坯料的大于5。擠壓模對(duì)擠壓產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。擠壓棒材、型材常用平模，管材則常用錐形模。擠壓形狀復(fù)雜的空心型材和管材，則廣泛使用分流組合模和舌形模。有的采用液氮冷卻擠壓模，延長(zhǎng)模子壽命和保證制品精度，一個(gè)模子可擠壓30噸鋁材。某些鋁合金的擠壓制品易出現(xiàn)“粗晶環(huán)”，即制品經(jīng)熱處理后，周邊出現(xiàn)一層粗大晶粒區(qū)。高溫?cái)D壓可以減輕這種現(xiàn)象。一些熱處理可強(qiáng)化的鋁合金擠壓制品經(jīng)固溶時(shí)效處理后，強(qiáng)度提高而塑性下降。

管材拉伸采用多條快速和盤(pán)筒拉伸，游動(dòng)芯頭盤(pán)管拉伸機(jī)卷筒直徑達(dá)630～2900毫米，拉伸管坯直徑可達(dá)40～50毫米。拉管拉伸力為16～18噸，拉伸速度為24米／分，道次加工率一般為25～40％，此種工藝生產(chǎn)管材長(zhǎng)度可達(dá)6000米。

線材生產(chǎn)主要采用拉伸工藝生產(chǎn)。產(chǎn)品有鉚釘線、焊條和導(dǎo)線。坯料用擠壓、軋制或連鑄連軋法生產(chǎn)。擠壓法生產(chǎn)坯料，靈活性較大，制品性能較好。軋制法和連鑄連軋法適于單一合金品種的坯料生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。

鍛件生產(chǎn)主要用于飛機(jī)和機(jī)器制造上。鍛件分自由鍛件和模煅件，其坯料采用鑄造和擠壓坯料。最大的模鍛水壓機(jī)為70000噸，鍛件最大尺寸的投影面積為4.5米。鋁合金的臨界變形率約為5～15％，為避免形成粗晶，模鍛的變形率一般應(yīng)大于15％。為減少不均勻變形，常采用多向自由鍛。

熱處理保證制品最終性能的熱處理稱為成品熱處理，包括成品退火、固溶處理、淬火、自然時(shí)效和人工時(shí)效處理；此外，還發(fā)展出分級(jí)時(shí)效和形變熱處理工藝。時(shí)效處理不僅改善制品的力學(xué)性能，而且改善制品的抗應(yīng)力腐蝕性能和斷裂韌性。固溶加熱后至淬火前的轉(zhuǎn)移時(shí)間一般應(yīng)控制在30秒以內(nèi)。淬火的冷卻速度，既要保證獲得過(guò)飽和固溶體，又要不使制品產(chǎn)生過(guò)大的淬火應(yīng)力和彎曲變形。帶卷和板材在強(qiáng)有力循環(huán)通風(fēng)的箱式爐、井式爐、立式板材連續(xù)退火爐或氣墊式連續(xù)退火爐中進(jìn)行退火，新式爐采用保護(hù)氣氛。淬火一般在鹽浴槽中進(jìn)行加熱，新工藝采用氣墊式連續(xù)淬火爐淬火。幾種常用變形鋁合金的固溶處理溫度和時(shí)效制度見(jiàn)表[常用變形鋁合金的固溶溫度和時(shí)效制度。

參考書(shū)目

輕金屬材料加工手冊(cè)編寫(xiě)組：輕金屬材料加工手冊(cè)，冶金工業(yè)出版社，北京，1979。