第四节　铝合金的应用

铝合金是工业中应用最广泛的有色金属材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。纯铝的强度很低，不宜作结构材料。铝合金是在纯铝中加入一些合金元素并运用热处理等方法进行强化，使其在保持质轻等优点的同时还具有较高的强度。

铝合金具有密度小（质量密度2650～2820kg/m3）、强度不比其他钢材低、低温冲击韧性好、耐腐蚀等优点，在起重运输机金属结构中是一种很有发展前途的材料。

采用轻金属制造起重运输机金属结构是减轻结构自重的有效方法之一。国外用铝合金制造桥式起重机主梁和轮式起重机动臂，使起重机金属结构自重下降40％以上。

铝合金的缺点是：弹性模数小（E=0.71×105MPa），只有钢的1/3，因此用它制造的结构弹性变形大、线膨胀系数高（α=22×10-6～24×10-6℃-1），约为钢的2倍，因此温度增高时易变形。而且铝合金的可焊性较差，疲劳强度低，价格昂贵。

目前我国起重运输机金属结构尚无整体采用铝合金的实践，但某些起重设备在局部结构中采用了铝合金，如某桥梁检查车起重臂端部的举升工作斗、桁架伸缩式悬臂工作平台等结构采用铝合金材料，可有效减轻结构自重，减小倾覆力矩。

起重机结构所用铝合金应符合GB/T 3190-2008《变形铝及铝合金化学成分》的规定。

铝合金的牌号采用国际四位数字体系及四位字符体系两种方法命名（GB/T 16474-2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》），如4032、3A21等。四位字符体系牌号是为保留国内现有的与国际四位数字体系牌号不完全吻合的一些老牌号的铝及铝合金而采用的命名方法。四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义为：1×××—纯铝；2×××～7×××分别代表以某种元素为主的铝合金，依次为Al-Cu、Al-Mn、Al-Si、Al-Mg、Al-Mg-Si、Al-Zn合金；8×××—其他合金；9×××—备用组。表2-7为部分铝合金的主要性能。

表2-7　国内及苏联铝合金牌号及主要性能示例

由于铝合金塑性好，可以加工成各种型材。目前国内建筑用铝合金型材可以根据需要挤压成各种复杂的截面形状。图2-4为苏联金属结构用的铝合金型材。

图2-4　轧制铝材

苏联在50～500kN的通用桥式起重机上采用铝合金AMr-6和16-T制造桥架结构，其自重GM和起重量Q的比值下降的情况如图2-5（a）所示。和用Q235钢制造的桥架相比，自重下降显著［图2-5（b）]，车轮轮压大为减小［图2-5（c）]，从而可提高起重机的起重量［图2-5（d）]。

图2-5　用Q235钢（虚线）与铝合金制造的桥架（实线）比较

（a）自重GM与起重量Q的比值下降情况；（b）与用Q235钢相比，自重下降的百分数；

（c）动轮轮压下降的百分数；（d）起重量增加的百分数。