2×××系铝
合金是以铜为主要合金元素的铝合金，它包括了Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等，这些合金均属热处理可强化铝合金。合金的特点是强度高，通常称为硬铝合金，其耐热性能和加工性能良好，但耐蚀性不如大多数其他铝合金好，在一定条件下会产生晶间腐蚀，因此，
板材往往需要包覆一层纯铝，或一层对芯板有电化学保护的6×××系铝合金，以大大提高其耐腐蚀性能。其中Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金具有极为复杂的化学组成和相组成，它在高温下有高的强度，并具有良好的工艺性能，主要用于
锻压在150～250℃以下工作的耐热零件；Al-Cu-Mn合金的室温强度虽然低于Al-Cu-Mg合金2A12和2A14，但在225～250℃或更高温度下强度却比二者高，并且合金的工艺性能良好，易于焊接，主要应用于耐热可焊接的结构件及
锻件。该系合金广泛应用与航空和航天领域。
合金元素和杂志元素在2×××系铝合金中的作用
（1）Al-Cu-Mg合金。Al-Cu-Mg系合金的主要合金牌号有2A01、2A02、2A06、2A10、2A11、2A12等，主要添加元素有Cu、Mg和Mn，他们对合金的作用如下：
Cu、Mg含量对合金力学性能的影响：
当镁含量为1%～2%时，铜含量从1.0%增加到4%时，淬火状态的合金抗拉强度从200MPa提高到300MPa；淬火自然时效状态下合金抗拉强度从300MPa增加到48MPa。铜含量在1%～4%范围内，镁从0.5%增加到2.0%时，合金的抗拉强度增加；继续增加镁含量时，合金抗拉强度降低。
含4.0%Cu和2.0%Mg的合金抗拉强度值为**大，含3%～4%Cu和0.5%～1.3%Mg的合金，其淬火自然时效效果**大。试验指出，含4%～6%Cu和1%～2%Mg的Al-Cu-Mg三元合金，在淬火自然时效状态下，合金抗拉强度可达490～510MPa。
Cu、Mg含量对合金耐热性能的影响：
由含有0.6%Mn的Al-Cu-Mg合金在200℃和160MPa应力下的持久强度试验值可知，含Cu3.5%～6%和Mg1.2%～2.0%的合金，持久强度**大。这时合金位于Al-S（Al2CuMg）伪二元截面上或这一区域附近。远离伪二元截面的合金，即当镁含量小于1.2%和大于2.0%时，其持久强度降低。若镁含量提高到3.0%或更多时，合金持久强度将迅速降低。
在250℃和100MPa应力下试验，也得到了相似的规律。文献指出，在300℃下持久强度**大的合金，位于镁含量较高的Al-S二元界面以右的α+S相区中。
Cu、Mg含量对合金耐蚀性的影响：
铜含量为3%～5%的Al-Cu二元合金，在淬火自然时效状态下耐蚀性能很低。加入0.5%Mg，降低α固溶体的电位，可部分改善合金的耐蚀性。镁含量大于1.0%时，合金的局部腐蚀增加，腐蚀后伸长率急剧降低。
铜含量大于4.0%时，镁含量大于1.0%的合金，镁降低了铜在铝中的溶解度，合金在淬火状态下，有不溶解的CuAl2和S相，这些相的存在加速了腐蚀。铜含量为3%～5%和镁含量为1%～4%的合金，它们位于同一相区，在淬火自然时效状态腐蚀性相差不多。α-S相区的合金比α-CuAl2-S区域的耐蚀性能差。晶间腐蚀是Al-Cu-Mg系合金的主要腐蚀倾向。
Mn：Al-Cu-Mg合金中加锰，主要是为了消除铁的有害影响和提高耐蚀性。锰能稍许提高合金的室温强度，但是塑性有所降低。锰还能延迟和减弱Al-Cu-Mg合金的人工时效过程，提高合金的耐热强度。锰也是使Al-Cu-Mg合金具有挤压效应的主要因素之一。锰的添加量一般低于1.0%，含量过高，能形成粗大的（FeMn）Al6脆性化合物，降
低合金的塑性。
Al-Cu-Mg合金中添加的少量微量元素有Ti、Zr杂质主要是Fe、Si、Zn等，其影响如下：
Ti：合金中加钛能细化铸态晶粒，减少铸造是形成裂纹的倾向性。
Zr：少量的锆和钛有相似的作用，细化铸态晶粒，减少铸造和焊接裂纹的倾向性，提高铸锭和焊接
接头的塑性。加锆不影响含锰合金冷变形制品的强度，对无锰合金强度稍有提高。
Si：镁含量低于1.0%的Al-Cu-Mg合金，硅含量超过0.5%，能提高人工时效的速度和强度，而不影响自然时效能力。因为硅和镁形成了Mg2Si相，有利于人工时效效果。但镁含量提高到1.5%时，经淬火自然时效或人工时效处理后，合金的强度和耐热性能随硅含量的增加而下降。因而，硅含量应尽可能地降低。除此以外，硅含量增加将使2A12、2A06等合金铸造形成裂纹倾向性增加，铆接时塑性降低。因此，合金中的硅含量一般限制在0.5%一下。要求塑性高的合金，硅含量应更低些。
Fe：Fe和Al形成FeAl3化合物；Fe并溶入Cu、Mn、Si等元素形成的化合物中，这些不溶入固溶体的粗大化合物，降低了合金的塑性，变形时合金容易开裂。并使强化效果明显降低。而少量的Fe（小于0.25%）对合金力学性能影响和小，改善了铸造、焊接裂纹的形成倾向，但使自然时效速度降低。为获得更高塑性的材料，合金中的Fe、Si含量应尽量低些。
Zn：少量的Zn（0.1%～0.5%）对Al-Cu-Mg合金的室温力学性能影响很小，但使合金耐热性降低。合金中Zn含量应限制在0.3%一下。
（2）Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金的主要合金牌号有2A70、2A80、2A90等，各合金元素的作用如下。
Cu和Mg：Cu、Mg含量对上述合金室温强度和耐热性能的影响与Al-Cu-Mg合金的相似。由于该系合金中Cu、Mg含量比Al-Cu-Mg合金低，使合金位于α+S（Al2CuMg）两相区中，因而合金具有较高的室温强度和良好的耐热性；另外，Cu含量较低时，地浓度的固溶体分解倾向小，这对合金耐热性是有利的。
Ni：Ni与合金中的Cu可以形成不溶解的三元化合物，Ni含量低时形成（AlCuNi），含Ni高时形成Al3（CuNi）2因此Ni的存在，能降低固溶体中Cu的浓度，对淬火状态晶格常数的测定结果也证明了合金固溶体中Cu溶质原子的贫化。当Fe含量很低时，Ni含量增加能降低合金的硬度，减少合金的强化效果。
Fe：Fe和Ni一样，也能降低固溶体中Cu的浓度。当镍含量很低时，合金的硬度随Fe含量的增加，开始时是明显降低，但当Fe含量增加到某一数值后，又开始提高。
Ni和Fe：在AlCu2.2Mg1.65合金中同时添加Fe和Ni时，淬火自然时效、淬火人工时效、淬火和退货状态下的硬度变化特点相似，均在Ni、Fe含量相近的部位出现一个**大值，相应的在此处其淬火状态下的晶格常数出现一极小值。
当合金中Fe含量大于Ni含量时，会出现Al7Cu2Fe相。相反，当合金中Ni含量大于Fe含量时，则会出现AlCuNi相，上述含Cu三元相的出现，降低了固溶体中Cu的浓度，只有当Fe、Ni含量相等时，则全部生成Al9FeNi相。在这种情况下，由于没有过剩的Fe和Ni去形成不相溶解的含Cu相，则合金中的Cu除形成S（Al2CuMg）相外，同时也增加了Cu在固溶体中的浓度，这有助于提高合金强度及其耐热性。
Fe、Ni含量可以影响合金耐热性。Al9FeNi相是硬脆的化合物，在Al中溶解度极小，经锻造和热处理后，当它们弥散分布于组织中时，能够显著的提高合金的耐热性。例如在AlCu2.2Mg1.65合金中含1.0%Ni，加入0.7%～0.9%Fe的合金持久强度值**大。
Si：在2A80合金中加入0.5%～1.2%Si提高了合金的室温强度，但是合金的耐热性降低。
Ti：2A70合金中加入0.02%～0.1%Ti，细化铸态晶粒，提高锻造工艺性能，对耐热性有利，但对室温性能影响不大。
（3）Al-Cu-Mn合金。Al-Cu-Mn系合金主要合金牌号有2A16、2A17等，其主要合金元素的**用如下。
Cu：在室温和高温下，随着Cu含量提高，合金强度增加。Cu含量达到5.0%时，合金强度接近**大值。另外，Cu能改善合金的焊接性能。
Mn：Mn是提高耐热合金的主要元素，它提高固溶体中原子的激活能，降低溶质原子的扩散系数和固溶体的分解速度。当固溶体分解时，析出T相（Al20Cu2Mn3）的形成和长大过程也非常缓慢，所以合金在一定高温下长时间受热时性能也很稳定。添加适当的Mn（0.6%～0.8%），能提高合金淬火和自然时效状态下的室温强度和持久强度。但Mn含量过高，T相增多，使界面增加，加速了扩散作用，降低了合金的耐热性。另外，Mn也能降低合金焊接时的裂纹倾向。
Al-Cu-Mn合金中添加的微量元素有Mg、Ti和Zr，而主要杂质元素有Fe、Si、Zn等，其影响如下。
Mg：在2A16合金中Cu、Mn含量不变的情况下，添加0.25%～0.45%而成为2A17合金。Mg可以提高合金的室温强度，并改善150～250℃一下的耐热强度。然而，温度再升高时，合金的强度明显降低。但假如Mg能使合金的焊接性能变坏，故在用于耐热可焊接的2A16合金中，杂质Mg的含量应不大于0.05%。
Ti：Ti能细化铸态晶粒，提高合金的再结晶温度，降低过饱和固溶体的分解倾向，使合金高温下的组织稳定。但Ti含量大于0.3%时，形成粗大针状
晶体TiAl3化合物，使合金的耐热性有所降低。合金的Ti含量规定为0.1%～0.2%。
Zr：在2219合金中加入0.1%～0.25%Zr时，能细化晶粒，并提高了合金的耐热性，并改善了合金的焊接性和焊缝的塑性。但Zr含量高时，能形成较多的脆性化合物ZrAl3。
Fe：合金中的Fe含量超过0.45%时，形成不溶解相Al7Cu2Fe，能降低合金淬火时效状态的力学性能和300℃时的持久强度。所以Fe含量应限制在0.3%以下。
Si：少量Si（0.4%）对室温力学性能影响不明显，但降低300℃时的持久强度。Si含量超过0.4%时，还降低室温力学性能。股Si含量限制在0.3%以下。
Zn：少量Zn（0.3%）对合金室温性能没有影响，但能加快Cu在Al中的扩散程度，降低合金300℃时的持久强度，故限制在0.1%以下。
2×××系铝合金
2×××系铝合金是以铜为主要合金元素的铝合金，它包括了Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金和Al-Cu-Mn合金等，这些合金均属热处理可强化铝合金。合金的特点是强度高，通常称为硬铝合金，其耐热性能和加工性能良好，但耐蚀性不如大多数其他铝合金好，在一定条件下会产生晶间腐蚀，因此，板材往往需要包覆一层纯铝，或一层对芯板有电化学保护的6×××系铝合金，以大大提高其耐腐蚀性能。其中Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金具有极为复杂的化学组成和相组成，它在高温下有高的强度，并具有良好的工艺性能，主要用于锻压在150～250℃以下工作的耐热零件；Al-Cu-Mn合金的室温强度虽然低于Al-Cu-Mg合金2A12和2A14，但在225～250℃或更高温度下强度却比二者高，并且合金的工艺性能良好，易于焊接，主要应用于耐热可焊接的结构件及锻件。该系合金广泛应用与航空和航天领域。
合金元素和杂志元素在2×××系铝合金中的作用
（1）Al-Cu-Mg合金。Al-Cu-Mg系合金的主要合金牌号有2A01、2A02、2A06、2A10、2A11、2A12等，主要添加元素有Cu、Mg和Mn，他们对合金的作用如下：
Cu、Mg含量对合金力学性能的影响：
当镁含量为1%～2%时，铜含量从1.0%增加到4%时，淬火状态的合金抗拉强度从200MPa提高到300MPa；淬火自然时效状态下合金抗拉强度从300MPa增加到48MPa。铜含量在1%～4%范围内，镁从0.5%增加到2.0%时，合金的抗拉强度增加；继续增加镁含量时，合金抗拉强度降低。
含4.0%Cu和2.0%Mg的合金抗拉强度值为**大，含3%～4%Cu和0.5%～1.3%Mg的合金，其淬火自然时效效果**大。试验指出，含4%～6%Cu和1%～2%Mg的Al-Cu-Mg三元合金，在淬火自然时效状态下，合金抗拉强度可达490～510MPa。
Cu、Mg含量对合金耐热性能的影响：
由含有0.6%Mn的Al-Cu-Mg合金在200℃和160MPa应力下的持久强度试验值可知，含Cu3.5%～6%和Mg1.2%～2.0%的合金，持久强度**大。这时合金位于Al-S（Al2CuMg）伪二元截面上或这一区域附近。远离伪二元截面的合金，即当镁含量小于1.2%和大于2.0%时，其持久强度降低。若镁含量提高到3.0%或更多时，合金持久强度将迅速降低。
在250℃和100MPa应力下试验，也得到了相似的规律。文献指出，在300℃下持久强度**大的合金，位于镁含量较高的Al-S二元界面以右的α+S相区中。
Cu、Mg含量对合金耐蚀性的影响：
铜含量为3%～5%的Al-Cu二元合金，在淬火自然时效状态下耐蚀性能很低。加入0.5%Mg，降低α固溶体的电位，可部分改善合金的耐蚀性。镁含量大于1.0%时，合金的局部腐蚀增加，腐蚀后伸长率急剧降低。
铜含量大于4.0%时，镁含量大于1.0%的合金，镁降低了铜在铝中的溶解度，合金在淬火状态下，有不溶解的CuAl2和S相，这些相的存在加速了腐蚀。铜含量为3%～5%和镁含量为1%～4%的合金，它们位于同一相区，在淬火自然时效状态腐蚀性相差不多。α-S相区的合金比α-CuAl2-S区域的耐蚀性能差。晶间腐蚀是Al-Cu-Mg系合金的主要腐蚀倾向。
Mn：Al-Cu-Mg合金中加锰，主要是为了消除铁的有害影响和提高耐蚀性。锰能稍许提高合金的室温强度，但是塑性有所降低。锰还能延迟和减弱Al-Cu-Mg合金的人工时效过程，提高合金的耐热强度。锰也是使Al-Cu-Mg合金具有挤压效应的主要因素之一。锰的添加量一般低于1.0%，含量过高，能形成粗大的（FeMn）Al6脆性化合物，降低合金的塑性。
Al-Cu-Mg合金中添加的少量微量元素有Ti、Zr杂质主要是Fe、Si、Zn等，其影响如下：
Ti：合金中加钛能细化铸态晶粒，减少铸造是形成裂纹的倾向性。
Zr：少量的锆和钛有相似的作用，细化铸态晶粒，减少铸造和焊接裂纹的倾向性，提高铸锭和焊接接头的塑性。加锆不影响含锰合金冷变形制品的强度，对无锰合金强度稍有提高。
Si：镁含量低于1.0%的Al-Cu-Mg合金，硅含量超过0.5%，能提高人工时效的速度和强度，而不影响自然时效能力。因为硅和镁形成了Mg2Si相，有利于人工时效效果。但镁含量提高到1.5%时，经淬火自然时效或人工时效处理后，合金的强度和耐热性能随硅含量的增加而下降。因而，硅含量应尽可能地降低。除此以外，硅含量增加将使2A12、2A06等合金铸造形成裂纹倾向性增加，铆接时塑性降低。因此，合金中的硅含量一般限制在0.5%一下。要求塑性高的合金，硅含量应更低些。
Fe：Fe和Al形成FeAl3化合物；Fe并溶入Cu、Mn、Si等元素形成的化合物中，这些不溶入固溶体的粗大化合物，降低了合金的塑性，变形时合金容易开裂。并使强化效果明显降低。而少量的Fe（小于0.25%）对合金力学性能影响和小，改善了铸造、焊接裂纹的形成倾向，但使自然时效速度降低。为获得更高塑性的材料，合金中的Fe、Si含量应尽量低些。
Zn：少量的Zn（0.1%～0.5%）对Al-Cu-Mg合金的室温力学性能影响很小，但使合金耐热性降低。合金中Zn含量应限制在0.3%一下。
（2）Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金的主要合金牌号有2A70、2A80、2A90等，各合金元素的作用如下。
Cu和Mg：Cu、Mg含量对上述合金室温强度和耐热性能的影响与Al-Cu-Mg合金的相似。由于该系合金中Cu、Mg含量比Al-Cu-Mg合金低，使合金位于α+S（Al2CuMg）两相区中，因而合金具有较高的室温强度和良好的耐热性；另外，Cu含量较低时，地浓度的固溶体分解倾向小，这对合金耐热性是有利的。
Ni：Ni与合金中的Cu可以形成不溶解的三元化合物，Ni含量低时形成（AlCuNi），含Ni高时形成Al3（CuNi）2因此Ni的存在，能降低固溶体中Cu的浓度，对淬火状态晶格常数的测定结果也证明了合金固溶体中Cu溶质原子的贫化。当Fe含量很低时，Ni含量增加能降低合金的硬度，减少合金的强化效果。
Fe：Fe和Ni一样，也能降低固溶体中Cu的浓度。当镍含量很低时，合金的硬度随Fe含量的增加，开始时是明显降低，但当Fe含量增加到某一数值后，又开始提高。
Ni和Fe：在AlCu2.2Mg1.65合金中同时添加Fe和Ni时，淬火自然时效、淬火人工时效、淬火和退货状态下的硬度变化特点相似，均在Ni、Fe含量相近的部位出现一个**大值，相应的在此处其淬火状态下的晶格常数出现一极小值。
当合金中Fe含量大于Ni含量时，会出现Al7Cu2Fe相。相反，当合金中Ni含量大于Fe含量时，则会出现AlCuNi相，上述含Cu三元相的出现，降低了固溶体中Cu的浓度，只有当Fe、Ni含量相等时，则全部生成Al9FeNi相。在这种情况下，由于没有过剩的Fe和Ni去形成不相溶解的含Cu相，则合金中的Cu除形成S（Al2CuMg）相外，同时也增加了Cu在固溶体中的浓度，这有助于提高合金强度及其耐热性。
Fe、Ni含量可以影响合金耐热性。Al9FeNi相是硬脆的化合物，在Al中溶解度极小，经锻造和热处理后，当它们弥散分布于组织中时，能够显著的提高合金的耐热性。例如在AlCu2.2Mg1.65合金中含1.0%Ni，加入0.7%～0.9%Fe的合金持久强度值**大。
Si：在2A80合金中加入0.5%～1.2%Si提高了合金的室温强度，但是合金的耐热性降低。
Ti：2A70合金中加入0.02%～0.1%Ti，细化铸态晶粒，提高锻造工艺性能，对耐热性有利，但对室温性能影响不大。
（3）Al-Cu-Mn合金。Al-Cu-Mn系合金主要合金牌号有2A16、2A17等，其主要合金元素的**用如下。
Cu：在室温和高温下，随着Cu含量提高，合金强度增加。Cu含量达到5.0%时，合金强度接近**大值。另外，Cu能改善合金的焊接性能。
Mn：Mn是提高耐热合金的主要元素，它提高固溶体中原子的激活能，降低溶质原子的扩散系数和固溶体的分解速度。当固溶体分解时，析出T相（Al20Cu2Mn3）的形成和长大过程也非常缓慢，所以合金在一定高温下长时间受热时性能也很稳定。添加适当的Mn（0.6%～0.8%），能提高合金淬火和自然时效状态下的室温强度和持久强度。但Mn含量过高，T相增多，使界面增加，加速了扩散作用，降低了合金的耐热性。另外，Mn也能降低合金焊接时的裂纹倾向。
Al-Cu-Mn合金中添加的微量元素有Mg、Ti和Zr，而主要杂质元素有Fe、Si、Zn等，其影响如下。
Mg：在2A16合金中Cu、Mn含量不变的情况下，添加0.25%～0.45%而成为2A17合金。Mg可以提高合金的室温强度，并改善150～250℃一下的耐热强度。然而，温度再升高时，合金的强度明显降低。但假如Mg能使合金的焊接性能变坏，故在用于耐热可焊接的2A16合金中，杂质Mg的含量应不大于0.05%。
Ti：Ti能细化铸态晶粒，提高合金的再结晶温度，降低过饱和固溶体的分解倾向，使合金高温下的组织稳定。但Ti含量大于0.3%时，形成粗大针状晶体TiAl3化合物，使合金的耐热性有所降低。合金的Ti含量规定为0.1%～0.2%。
Zr：在2219合金中加入0.1%～0.25%Zr时，能细化晶粒，并提高了合金的耐热性，并改善了合金的焊接性和焊缝的塑性。但Zr含量高时，能形成较多的脆性化合物ZrAl3。
Fe：合金中的Fe含量超过0.45%时，形成不溶解相Al7Cu2Fe，能降低合金淬火时效状态的力学性能和300℃时的持久强度。所以Fe含量应限制在0.3%以下。
Si：少量Si（0.4%）对室温力学性能影响不明显，但降低300℃时的持久强度。Si含量超过0.4%时，还降低室温力学性能。股Si含量限制在0.3%以下。
Zn：少量Zn（0.3%）对合金室温性能没有影响，但能加快Cu在Al中的扩散程度，降低合金300℃时的持久强度，故限制在0.1%以下。
上海赫川
金属制品有限公司是华东地区**大的一家专业从事
工业铝材批发与零售的企业之一。公司主要经营国内外各种优质铝板、铝棒、铝管、锻造军工铝等产品，品种繁多，规格齐全，价格合理。主要铝厂有：(国内)西南铝、东轻、中国铝业、日本神户、日本住友、美国（ALCOA）、加铝（ALCUN）、韩铝等。产品广泛应用于：五金、机械、电器、电子、电力、汽车、交通、轻工、化工、石油、船舶、航空、航天、军工等行业！
