底板材质的区别

小弟发现车辆的底盘材料基本为铝合金制,
但有的是7075 T6铝,有的是6061 T6铝
有什么区别?
哪个好?


小弟查了些资料,与大家共享:

材料的常用知识

　 首先了解一下金属材料的常用语。

应力以及变形

(1).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。
(2).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。
(3).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。

弹性率以杨氏弹性模量来表示。数据越大弹性率越高。
下表为各种材料的杨氏弹性模量。

用在自行车上的材料 杨氏弹性模量(GNm^-2)

铬钼钢 (低合金钢) 200-207
铝合金 69-79
钛 116
钛合金 80-130
碳纤 70-200
镁合金 41-45


从上表可知铬钼钢的弹性率最高，镁合金的弹性率最低。
弹性率将决定材料刚性的强弱，对车来说该数据是很重要的。

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。

材料的拉伸强度

材料拉伸强度(（MPa，N/mm＾２）

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

密度

　 密度是单位体积的重量。密度是决定车架的重量时重要因素之一。设计轻的车架时不可勿视的数据。但是密度小不等于车架轻。

材料 密度（g/cm＾3）
铬钼钢(低合金钢) 7.9
铝合金 2.6-2.9
钛 4.5
钛合金 4.3-5.1
碳纤 (CFRP) 1.5-1.6
镁合金 1.7

　 从上表可知铬钼钢密度最高，镁合金最低。密度低的话，可以制作轻车架，假若这样认为的话只讲对了一半。还要老虑拉伸强度、弹性率等因素。虽然密度低，但是强度不够的话也不行，密度低1/3不等于重量也轻1/3。

铝合金 （Al-Mg-Si, Al-Zn-Mg-(Cu)）
　
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，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。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


6061合金的机械特性

热处理 伸长强度(MPa) 耐力(MPa） 伸长（％） 剪断强度(MPa）布氏硬度 疲劳强度(MPa）

T5 190 148 12 119 60 67
T6 246 218 12 155 73 67
T83 260 246 11 155 82 -

7005，7075合金的机械特性

合金名称 热处理 伸长强度(MPa）耐力(MPa）疲劳强度(MPa）伸长（％）E(GPa）
7005 T53 345 305 130(7003) 10 74(7003)
7075 0 230 107 163 17 74
T6,T651 597 526 163 11 74

●铝合金车架的优点
　
(1).可以制作重量轻的车架

铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。

有7075标志的车零件，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。

(2)长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。
这种材料制造的车，使用次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！根据公开的数据，能提高140%。疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。

●铝合金车架的缺点
(1).铝是弹性率及刚性低的材料。
(2).需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。尤其是6000系的铝合金。


碳纤维(CERP)
　
碳纤维车架的特征是「轻、不弯曲、冲击吸收性好」，但是，充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作车架。虽然存在上述的现实问题，但是碳纤维车架还是具有其它素材所没有的优点，可以制造轻量车。
碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西。非常轻，但它是具有方向性的材料(拉伸强但容易断)，因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点。

●碳纤维车架的优点
(1).可以制作重量轻的车架
碳纤维车架是把碳纤维对着发生应力的方向层层叠而得到强度。碳纤维车架非常轻，这是它的密度和强的拉伸强度构成的。
(2).冲击吸收性好
利用它的吸收冲击力优异的性能，但是各个厂家之间的品质差异较大，有的很硬，因此这种车架使用后才能知道好或者不好。
(3).可以制造各种形状的车架
碳纤维的基本成型方法是，在模具上铺上纤维片然后流入树脂并烧固。可以制成各种形状的车架。

●碳纤维车架的缺点
(1).复杂的应力计算
构成碳纤维车架的是碳纤维，它的特点是拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算(纵刚性、横刚性)，根据计算把碳纤维片重叠成型。加工技术各厂家各异，应选择有经验而可靠厂家的制品是很重要的。
(2).难于更改尺寸
由于作好模具后成型，难于更改尺寸。
(3).老化？
使用树脂因此会不会老化？这是一个存在的课题，它放置在阳光下时会逐渐变白。当然这种现象关系到厂家的技术。最好不要放置在阳光下。
　

理想的车
　
●材料的选择
已经介绍了几种材料，总地来说，要轻的是铝制的，冲击吸收性最好的是碳纤。钛合金制的上述各种性能都不是最好的，但是为什么对它感兴趣呢？因为它是有前途的金属。

●铝是没有疲劳极限，为了降低应力应该增加厚度。但是为了单纯地谋求轻薄，使用强勒的新合金来制作车架。从外观来看这些制品使人引起很不错的错觉，但是疲劳寿命将是如何呢？铝的薄壁程度已经到了极限，不可能再薄下去。进一步来说，车摔时，因它塑性变形量少，破断时很可能发生一口气的脆性破坏。
●碳纤维制车是有前途的，通过应力计算会找到最适合的加工条件。另外是信心问题，假若厂家应该提供可信赖的割裂、耐用等数据时，需要量会增加。
●钛还有发展的余地，钛必定会夺去铝的"轻量王"的宝座。将来最理想的是钛制车？
选择的钛合金是下述的β合金Ti-15Mo-5Zr-3Al (在TI中添加15%的Mo，5%的Zr，3%Al)。

其他材料如镁、不锈钢等不在此记述。这些材料也许将来会有新的突破也说不定。

在此例出各素材的拉伸强度，从下表可知笔者所选的钛合金是多么优秀。
合金名称 拉伸强度（MPa） 伸长（％）
PTT800(纯Ti) 800（通常纯Ti为550） ＞18
Ti-3Al-2.5V 685 ＞20
Ti-6Al-4V 1160 10
SCM415 ＞830 ＞16
Ti-15Mo-5Zr-3Al 1470 14

铝合金 （Al-Mg-Si,  Al-Zn-Mg-(Cu)）
　
      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，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。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


6061合金的机械特性

热处理  伸长强度(MPa)  耐力(MPa）  伸长（％） 剪断强度(MPa）布氏硬度  疲劳强度(MPa）

T5         190                148           12            119                 60               67
T6         246                218           12            155                 73               67
T83       260                246            11            155                82                 -

7005，7075合金的机械特性

合金名称 热处理 伸长强度(MPa）耐力(MPa）疲劳强度(MPa）伸长（％）E(GPa）
7005       T53          345            305            130(7003)      10         74(7003)
7075        0             230            107            163                17        74
             T6,T651     597            526            163                11        74

小弟查了些资料,与大家共享:

材料的常用知识

　 首先了解一下金属材料的常用语。

应力以及变形

(1).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。
(2).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。
(3).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。

弹性率以杨氏弹性模量来表示。数据越大弹性率越高。
下表为各种材料的杨氏弹性模量。

用在自行车上的材料 杨氏弹性模量(GNm^-2)

铬钼钢  (低合金钢)     200-207
铝合金                      69-79
钛                             116
钛合金                       80-130
碳纤                         70-200
镁合金                        41-45

理想的车
　
●材料的选择
      已经介绍了几种材料，总地来说，要轻的是铝制的，冲击吸收性最好的是碳纤。钛合金制的上述各种性能都不是最好的，但是为什么对它感兴趣呢？因为它是有前途的金属。

●铝是没有疲劳极限，为了降低应力应该增加厚度。但是为了单纯地谋求轻薄，使用强勒的新合金来制作车架。从外观来看这些制品使人引起很不错的错觉，但是疲劳寿命将是如何呢？铝的薄壁程度已经到了极限，不可能再薄下去。进一步来说，车摔时，因它塑性变形量少，破断时很可能发生一口气的脆性破坏。
●碳纤维制车是有前途的，通过应力计算会找到最适合的加工条件。另外是信心问题，假若厂家应该提供可信赖的割裂、耐用等数据时，需要量会增加。
●钛还有发展的余地，钛必定会夺去铝的"轻量王"的宝座。将来最理想的是钛制车？
选择的钛合金是下述的β合金Ti-15Mo-5Zr-3Al  (在TI中添加15%的Mo，5%的Zr，3%Al)。

其他材料如镁、不锈钢等不在此记述。这些材料也许将来会有新的突破也说不定。

在此例出各素材的拉伸强度，从下表可知笔者所选的钛合金是多么优秀。
合金名称           拉伸强度（MPa）          伸长（％）
PTT800(纯Ti)    800（通常纯Ti为550）  ＞18
Ti-3Al-2.5V        685                            ＞20
Ti-6Al-4V           1160                          10
SCM415            ＞830                         ＞16
Ti-15Mo-5Zr-3Al      1470                          14

　

从上表可知铬钼钢的弹性率最高，镁合金的弹性率最低。
弹性率将决定材料刚性的强弱，对车来说该数据是很重要的。  
        
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。

   材料的拉伸强度

材料拉伸强度(（MPa，N/mm＾２）

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

都知道了还问？

那还用问？当然7075啦！强度搞韧性好！哈哈！

密度

　 密度是单位体积的重量。密度是决定车架的重量时重要因素之一。设计轻的车架时不可勿视的数据。但是密度小不等于车架轻。

材料                     密度（g/cm＾3）
铬钼钢(低合金钢)    7.9
铝合金                  2.6-2.9
钛                        4.5
钛合金                  4.3-5.1
碳纤  (CFRP)          1.5-1.6
镁合金                  1.7

　 从上表可知铬钼钢密度最高，镁合金最低。密度低的话，可以制作轻车架，假若这样认为的话只讲对了一半。还要老虑拉伸强度、弹性率等因素。虽然密度低，但是强度不够的话也不行，密度低1/3不等于重量也轻1/3。

●铝合金车架的优点
　
(1).可以制作重量轻的车架
      
      铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。

有7075标志的车零件，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。

(2)长时间使用外观不怎么变化
      铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。
这种材料制造的车，使用次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！根据公开的数据，能提高140%。疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。

●铝合金车架的缺点
(1).铝是弹性率及刚性低的材料。
(2).需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。尤其是6000系的铝合金。

●铝合金车架的优点
　
(1).可以制作重量轻的车架
      
      铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。

有7075标志的车零件，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。

(2)长时间使用外观不怎么变化
      铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。
这种材料制造的车，使用次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！根据公开的数据，能提高140%。疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。

●铝合金车架的缺点
(1).铝是弹性率及刚性低的材料。
(2).需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。尤其是6000系的铝合金。