工程材料與熱加工基礎(chǔ)：第七章 有色金屬及其合金

1、1南京航空航天大學(xué)Nanjing University of Aeronautics and Astronautics2l在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把鐵及其合金稱為黑色金屬，把其它非鐵金屬及其合金稱為有色金屬。 347-1 鋁及鋁合金7-1-1 工業(yè)純鋁 p純鋁是一種銀白色的輕金屬，熔點為660，具有面心立方晶格，沒有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。純鋁的密度?。ㄖ挥?.72g/cm3）；導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅和金；導(dǎo)熱性好，比鐵幾乎大三倍。p純鋁化學(xué)性質(zhì)活潑，在大氣中極易與氧作用，在表面形成一層牢固致密的氧化膜，可以阻止進一步氧化，從而使它在大氣和淡水中具有良好的抗蝕性。 5鋁合金型材鋁鑄件鋁合金絲67鑄造鋁合金，則

2、是將熔融的合金液直接澆入鑄型中獲得成型鑄件，要求合金應(yīng)具有良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小、抗熱裂性高。形變鋁合金，是指合金經(jīng)熔化后澆成鑄錠，再經(jīng)壓力加工（鍛造、扎制、擠壓等）制成板材、帶材、棒材、管材、線材以及其它各種型材，要求具有較高的塑性和良好的工藝成型性能。87-1-3 鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理 9含4%Cu鋁合金的時效曲線 10鋁合金時效強化與其在時效過程中所產(chǎn)生的組織有關(guān)。以Al4%Cu合金為例：在室溫時的平衡組織為+CuAl2（CuAl2即為平衡相），加熱到固相線以上，第二相CuAl2完全溶入固溶體中，淬火后獲得在鋁中的過飽和固溶體，有自發(fā)分解的傾向。當(dāng)給予一定溫度與時間條

3、件時便要發(fā)生分解，包括以下四個階段： 11第一階段：在過飽和固溶體的某一晶面上產(chǎn)生銅原子偏聚現(xiàn)象，形成銅原子富集區(qū)（GP區(qū)），從而使固溶體產(chǎn)生嚴重的晶格畸變，位錯運動受到阻礙，合金強度提高。第二階段：隨時間延長，GP區(qū)進一步擴大，并發(fā)生有序化，便形成有序的富銅區(qū)，稱為GP區(qū)，其成分接近CuAl2（相），成為中間狀態(tài)，常用表示。的析出，進一步加重了相的晶格畸變，使合金強度進一步提高。第三階段：隨著時效過程的進一步發(fā)展，銅原子在GP區(qū)繼續(xù)偏聚。當(dāng)銅與鋁原子之比為1:2時，形成與母相保持共格關(guān)系的過渡相。相出現(xiàn)的初期，母相的晶格畸變達到最大，合金強度達到峰值。第四階段：時效后期，過渡相從鋁基固溶體中

4、完全脫落，形成與基體有明顯相界面的獨立的穩(wěn)定相CuAl2，稱為相。此時相與基體的共格關(guān)系完全破壞，共格畸變隨之消失，隨著相質(zhì)點聚集長大，合金明顯軟化，強度、硬度降低。 12Al4%Cu合金時效的基本過程可以概括為：合金淬火過飽和固溶體形成銅原子富集區(qū)（GP區(qū)）銅原子富集區(qū)有序化（GP區(qū)）形成過渡相析出平衡相（CuAl2）+平衡的固溶體。 137-1-4 鋁合金的牌號、性能及用途鋁合金的牌號、性能及用途 防銹鋁合金：LF+序號 硬鋁合金： LY +序號 超硬鋁合金：LC +序號 鍛鋁合金： LD +序號鋁合金波紋管鋁合金制品14衛(wèi)星天線（LF2）15汽化器(熱交換管為LF21)鋁小，強度比Al-

5、Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如制造管道、鉚釘及承受中等載荷的零件。16飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)機翼各翼面位置圖17飛機主起落架l常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主要用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件，如飛機的大梁、起落架等。18壓氣機葉片19美F-117隱身戰(zhàn)斗機（所用材料大部分是鋁合金）高比強鋁合金機翼2021Al-Si系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金又稱硅鋁明。其中又稱硅鋁明。其中ZL102（ZAlSi12）是含）是含12%Si的鋁的鋁硅二元合金，稱為簡單硅鋁明。硅二元合金，稱為簡單硅鋁明。在普通鑄造條件下，在普通鑄造條件下， 組織幾乎全部為組織幾乎全部為

6、共晶體共晶體，由粗針狀的硅晶體和由粗針狀的硅晶體和 固溶體組成，強度和塑性都較差固溶體組成，強度和塑性都較差。生產(chǎn)上通常用。生產(chǎn)上通常用鈉鹽鈉鹽變質(zhì)劑進行變質(zhì)劑進行變質(zhì)處理變質(zhì)處理，得到細小均，得到細小均勻的共晶體加一次勻的共晶體加一次 固溶體組織，以提高性能。固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理 經(jīng)變質(zhì)處理 ZL102的鑄態(tài)組織22活塞(裙部為鋁硅合金)23l主要用于制造在較高溫度下工作的高強零件，如內(nèi)燃機汽缸頭、汽車活塞等。汽缸頭24主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)25大型空壓機活塞(Z

7、L401)l常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。l主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機、儀器零件。267.2 鈦及鈦合金2728鈦鋼復(fù)合反應(yīng)釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔297-2-2 鈦的合金化純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的溫度隨加入的合金元素的性質(zhì)和含量而定。加入的合金元素通常按其對鈦的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變溫度的影響分成三類：擴大相區(qū)，使轉(zhuǎn)變的溫度升高的元素稱為相穩(wěn)定元素，如Al、O、N、C、B等；擴大相區(qū)，使轉(zhuǎn)變的溫度降低的元素稱為相穩(wěn)定元素，如Mo、V、Cr、Nb、Ta及稀土；對相變溫度影響不大的元素稱為中性元素，如Zr、Sn等。30鈦合金泵7-2-3 工業(yè)用鈦合金31鈦合金氫泵誘導(dǎo)輪鈦合金氫泵殼體32鈦合金衛(wèi)星框架 鈦合金液下泵33鈦合金管鈦合金管應(yīng)用34鈦合金棒鈦合金眼鏡架35鈦合金列管式換熱器36+鈦合金組織+鈦合金組織（電鏡）37飛機發(fā)動機葉片、盤渦噴13A發(fā)動機387-2-4 鈦及鈦合金的熱處理 主要熱處理方式：退火、淬火、時效。(1)