kookfly 发表于 08-1-27 19:33:39

关于铝合金材料的一些资料

首先了解一下金属材料的常用语。
应力以及变形
应力的定义=σ=负荷/断面积 (即:单位面积上所能承受的重量)
虽然负荷大,但是可以增加厚度来降低断面积上的应力。从这里也可知为什么铬钼钢、铝、钛管的厚度不同。
受应力之后,用于车架的材料会变形。其变形可分为弹性变形和塑性变形。
弹性变形:虽然变形,但是除去应力后恢复原状。
塑性变形:变形后除去应力也无法恢复原状。
弹性率:弹性率所指的是像弹簧一样变形的材料的低抗程度。弹性率高的材料硬,承受负荷后变形也少;弹性率低的材料较软,承受负荷后变形较多。作为自行车的材料,有些部位需要变形多些,有些部位需要变形少些。
弹性率以杨氏弹性模量来表示。数据越大弹性率越高。下表为自行车的各种材料的杨氏弹性模量。
屈服强度、拉伸强度
屈服强度:是弹性变形的极限,也叫屈服点。增加应力到一定程度时成为塑性变形,也就是变弯了。
拉伸强度:指的是增加应力到一定程度时不单是成为塑性变形,还被拉断
拉伸强度((MPa,N/mm^2)

这是重点:铝合金 (Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-(Cu))

很久以前就有用铝合金制作的车架。轻而价格低是它的优点。但是从「轻」来说,当前与铁素材比较相差并不大。老车手对它的反应是「虽轻但易弯曲 」。虽然经过多次改进,但是始终克服不了杨氏弹性模量低的缺点。最近的铝合金车架,为了提高杨氏弹性模量,加大管道外径,使用扁平管,或者对铝管进行热处理等,制造出轻而有刚性的车架,这种最新的铝合金车架对车手来说,具有足够的轻量与刚性。
铝合金是纯铝中加入Mg,Zn,Si,Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点,加入其他金属后显著提高了机械性能。自行车所使用的铝合金多数为6000系(Al-Mg-Si)和7000系(Al-Zn-Mg-Cu)两种,经过热处理(铝耐高温,在高温下能改变性质)可以制成名种各样的材料。
6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。下表表示使用最多的6061合金的机械强度。
7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝(制造飞机的材料),但是它的焊接难度大,耐腐蚀性差(会发白)等。下表表示使用最多的7005和7075合金的机械特性。表中的有关热处理以如下数字来表示:
-0:完全退火
-T5:人工时效(无溶体化处理)
-T6:溶体化处理后人工时效
-T7:溶体化处理后稳定化处理
-T8:溶体化、硬化加工、人工时效
各种材料 杨氏弹性模量(GNm^-2)

6061合金的机械特性

热处理   T6
伸长强度 (MPa) 246
耐力 (MPa)218
伸长(%) 12
剪断强度(MPa) 155
布氏硬度 73
疲劳强度(MPa)67


7075合金的机械特性
合金名称
热处理 T651
伸长强度(MPa)597
耐力 (MPa)526
疲劳强度(MPa)163
伸长(%)11
E (GPa)74



SCM415 (铬钼钢) 834以上

6061 (6000系铝合金) 无热处理的场合 100以上
有热处理的场合(T6) 246以上

7005 (7000系铝合金) 有热处理的场合(T6) 345以上

7075 (特超硬铝,飞机合金) 无热处理的场合 230以上
有热处理的场合(T6) 597以上

CPTi (纯钛) 有热处理的场合(T6) 597以上
用的较多的纯钛为如下:
PTT800 800
Grade4 588~753
UTT75 753

3-2.5Ti (3%Al-2.5V Ti合金) 685以上

6-4Ti (6%Al-4V Ti合金) 有热处理的场合 (时效)1160
无热处理的场合 980
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