第七章有色金屬

第七章有色金屬第一節(jié)鋁及鋁合金一、純鋁的性能特點(diǎn)及應(yīng)用：輕，密度低→配置鋁合金抗大氣腐蝕→包覆材料導(dǎo)電導(dǎo)熱性好→導(dǎo)線、電容加工性能好→包裝材料強(qiáng)度低→不能作為承受載荷的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用純鋁50MPa

二、工業(yè)純鋁牌號(hào)

鋁錠：

Al99.7、Al99.6、Al99.5、Al99.0、Al98.0

純度依次降低變形鋁：

107010601050…（L1L2L3…）

變形鋁表示方法：四位數(shù)字

“四位數(shù)字”體系表示規(guī)則

例如：1070表示純度為99.70%的工業(yè)純鋁三、鋁合金的合金化：向鋁中加入合金元素→鋁合金。常加的合金元素：主：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等；微：Ti,Zr,Cr,B等；

固溶強(qiáng)化：Zn、MgCu、Li、Mn、Si沉淀強(qiáng)化：固溶+時(shí)效過剩相強(qiáng)化：第二相細(xì)化晶粒強(qiáng)化：Ti、Zr、稀土等鋁合金的分類變形鋁合金（D以左）鑄造鋁合金（D以右）不能熱處理強(qiáng)化鋁合金能熱處理強(qiáng)化鋁合金四、鋁合金的分類共晶點(diǎn)合金元素五鋁合金的強(qiáng)化方式變形強(qiáng)化（加工硬化）

變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）：適合鑄造鋁合金

固溶強(qiáng)化：鋁合金都有

時(shí)效強(qiáng)化：（重點(diǎn)）可熱處理強(qiáng)化鋁合金。

1.時(shí)效強(qiáng)化(沉淀強(qiáng)化）：鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時(shí)間，隨時(shí)間延長其強(qiáng)度硬度顯著增加的現(xiàn)象。

時(shí)效強(qiáng)化的步驟：固溶處理（淬火）時(shí)效得到過飽和的相過飽和相中析出強(qiáng)化相自然時(shí)效人工時(shí)效1825年，奧斯特（他曾發(fā)現(xiàn)電和磁之間的相互關(guān)系）從礦石中分離出了少量不純的鋁。

1854年，法國化學(xué)家圣克萊爾德維爾終于設(shè)計(jì)出可較大量獲得純鋁的方法。1886年霍爾-埃魯方法使鋁成為一種便宜的金屬。1906年，德國冶金學(xué)家維爾姆在鋁中加入少許的銅與微量的鎂，制成一種堅(jiān)韌的合金，他把專利權(quán)賣給了德國的杜侖金屬工廠，他們稱該合金為杜拉鋁。

第一次世界大戰(zhàn)期間，德國人把杜拉鋁用于飛機(jī)，英國人由分析飛機(jī)碎片的合金知道了它的成分，這種新金屬的用途普及全世界。鋁及鋁合金的發(fā)展Al-4.5%Cu合金的脫溶維爾姆的故事脫溶分解對(duì)性能的影響脫溶分解對(duì)材料的力學(xué)性能有很大的影響，其作用決定于脫溶相的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布等因素。一般來說，均勻脫溶對(duì)性能有利，能起到明顯的強(qiáng)化作用，稱為“時(shí)效強(qiáng)化”或“沉淀強(qiáng)化”；而局部脫溶，尤其是沿著晶界析出（包括不連續(xù)脫溶導(dǎo)致的胞狀析出），往往對(duì)性能有害，使材料塑性下降，呈現(xiàn)脆化，強(qiáng)度也因此下降。時(shí)效曲線2.變質(zhì)處理：常用于鑄造鋁合金未變質(zhì)處理的組織變質(zhì)處理的組織六、常用的鋁合金變形鋁合金（D成分以左的合金）鑄造鋁合金（D成分以右的合金）1變形鋁合金（D’成分以左的合金）：制成各種型材、棒料、板、管、線、箔等。牌號(hào)：四位字符（2020）（第一位為數(shù)字，表示鋁合金組別2：銅（Cu）為主要合金元素的鋁合金

3：錳（Mn)為主要合金元素的鋁合金4:硅（Si）為主要合金元素的鋁合金5：鎂（Mg）為主要合金元素的鋁合金6：鎂和硅（Mg/Si)為主要合金元素的鋁合金7:鋅（Zn）為主要合金元素的鋁合金第二位：A/（0）原始合金其它字母表示改型合金第三、四位：區(qū)分同一組的不同合金。無特殊意義變形鋁及其合金表示規(guī)則——四位數(shù)字體系四位數(shù)字體系XXXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分?jǐn)?shù)小數(shù)點(diǎn)后的兩位數(shù)鋁合金：用來識(shí)別同一組鋁合金中的不同序號(hào)

純鋁：表示雜質(zhì)元素的控制情況鋁合金：表示改型情況（“0”為原始合金；“1-9”為改型合金，允許與原始合金有一定的成分偏差）表示組別：1-純鋁，2-鋁，3-鋁錳合金，4-鋁硅合金，5-鋁鎂合金，6-鋁鎂硅合金，7-鋁鋅合金，8-其他鋁合金，9-備用數(shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字?jǐn)?shù)字變形鋁合金（種類與表示）變形鋁合金種類

防銹鋁合金（代號(hào)LF）硬鋁合金（代號(hào)LY）超硬鋁合金（代號(hào)LC）鍛鋁合金（代號(hào)LD）變形鋁合金牌號(hào)表示方法用四位字符表示

四位字符表示規(guī)則例如：2A11表示主要合金元素為銅的11號(hào)Al-Cu原始鋁合金

防銹鋁合金防銹鋁合金(LF):

成分：

Al–Mn

系：例如:LF21Al–Mg系：例如:LF2、LF6

性能：不能用時(shí)效強(qiáng)化，加鎂或錳固溶強(qiáng)化提高鋁合金的強(qiáng)度抗蝕性比純鋁好防銹鋁合金應(yīng)用：用于高耐腐蝕性的薄板容器（如焊接油箱）、防銹蒙皮、客車裝飾條、窗框、燈具等用于制造受力小、輕質(zhì)、耐腐蝕的結(jié)構(gòu)件，如油管、鉚釘鋁合金門窗（一般用材6063）硬鋁合金、超硬鋁合金硬鋁合金(LF):

成分：

Al–Cu–Mg，常用LY1、LY11、LY12

性能：能通過時(shí)效強(qiáng)化提高強(qiáng)度耐蝕性不高，構(gòu)件表面包鋁可改善耐蝕性超硬鋁合金(LC):

成分：

Al–Cu–Mg–Zn，常用LC4、LC9

性能：通過時(shí)效強(qiáng)化顯著提高強(qiáng)度耐蝕性不高，構(gòu)件表面包鋁可改善耐蝕性

硬鋁和超硬鋁應(yīng)用：飛機(jī)翼梁飛機(jī)主起落架中等強(qiáng)度的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)零件如飛機(jī)鉚釘、大梁、桁條、隔框、蒙皮、空氣螺旋槳葉片等鍛鋁合金鍛鋁合金成分：Al–Mg–Si–Cu。常用LD5、LD6、LD10

性能：固溶+時(shí)效處理后力學(xué)性能與硬鋁合金相當(dāng)經(jīng)軟化退火后熱塑性和耐腐蝕良好，適合于鍛造成形，

鍛鋁合金應(yīng)用：形狀復(fù)雜的中等負(fù)荷零件，如壓縮機(jī)葉片，飛機(jī)槳葉

壓氣機(jī)葉片鑄造鋁合金（分類與牌號(hào)表示）分類

鑄造Al–Si合金鑄造Al–Cu合金鑄造Al–Mg合金鑄造Al–Zn合金代號(hào)

鑄造Al–Si合金：ZL1××，如ZL102表示2號(hào)鑄造鋁硅合金

鑄造Al–Cu合金：ZL2××，ZL201表示1號(hào)鑄造鋁銅合金

鑄造Al–Mg合金：ZL3××，ZL303表示3號(hào)鑄造鋁鎂合金

鑄造Al–Zn合金：ZL4××，ZL401表示4號(hào)鑄造鋁鋅合金

牌號(hào)例：ZAlMg10表示鑄造鋁鎂合金，鎂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%鑄造鋁硅合金（俗稱硅鋁明）特性鑄造性能優(yōu)良（流動(dòng)性好、收縮率小、熱裂傾向?。┟芏刃?、強(qiáng)度較高耐腐蝕性和導(dǎo)熱性良好

變質(zhì)處理變質(zhì)劑：氟化鈉和氯化鈉的復(fù)合鹽目的：使共晶體中的硅呈細(xì)密分布，細(xì)化組織，提高強(qiáng)度變質(zhì)處理性能變化：變質(zhì)后強(qiáng)度可提高30%~40%

常用牌號(hào)（ZL102

）、應(yīng)用制造質(zhì)量輕、形狀復(fù)雜、耐蝕、但強(qiáng)度要求一般的結(jié)構(gòu)件如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸頭及油泵殼體活塞(裙部為鋁硅合金)其他鑄造鋁合金應(yīng)用鼓風(fēng)機(jī)用密封件(ZL102)及航空架件(ZL301)大型空壓機(jī)活塞(ZL401)汽缸頭（鋁銅合金）一、工業(yè)純銅第二節(jié)銅及其合金特性物理：密度8.9g.cm-3，熔點(diǎn)為1083℃；導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性良好；抗磁性化學(xué)：化學(xué)性能穩(wěn)定，在大氣、淡水中具有良好的耐腐蝕性能力學(xué)：強(qiáng)度、硬度并不高，塑性、韌性良好。低溫性能好工藝性：焊接性良好，適宜于進(jìn)行各種冷熱加工未加工產(chǎn)品（銅錠或電解銅）：代號(hào)為Cu-1、Cu-2純銅金相組織表示方法加工產(chǎn)品：T1、T2、T3

純度依次降低應(yīng)用應(yīng)用于電氣工業(yè)，制造電線、電纜、電刷、銅管及通信器材、深冷凍的主要材料二、銅合金分類黃銅:Cu–Zn

白銅:Cu–Ni

青銅:除黃銅和白銅外的所有銅合金按化學(xué)成分按制造方法加工銅合金鑄造銅合金黃銅——普通黃銅普通黃銅

Cu-Zn二元合金，性能與含鋅量有關(guān)表示方法：常用牌號(hào)及應(yīng)用

H80、H92：藝術(shù)裝飾品、紀(jì)念章、鍍層、散熱器、雙金屬片

H68：冷沖壓管、套類零件，如彈殼、冷凝器管、散熱器管

H62：工業(yè)上應(yīng)用較多，散熱器、油管、墊片、螺釘、彈簧等

H90含銅量WCu=90%黃銅黃銅應(yīng)用示例法蘭閥閘閥冷凝器管冷凝器管冷凝器管黃銅中鋅對(duì)組織和力學(xué)性能的影響50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wZn)黃銅——特殊黃銅特殊黃銅

——在銅中主要加入鋅，還加入鉛、錫、鋁、錳、硅等合金元素的銅合金。特性：優(yōu)良的切削加工性能、耐腐蝕性、鑄造性能

表示方法：：HAl59-3含鋁量WAl=3%含銅量WCu=59%鋁黃銅海軍黃銅---HSn62-1易切削黃銅---HPb59-1常用特殊黃銅青銅種類普通青銅(錫青銅)

特殊青銅(鋁青銅、鈹青銅、鉛青銅、錳青銅、硅青銅等)表示方法：ZQSn10–1主加元素錫其含量為WSn=10%青銅鑄造錫青銅特性

比黃銅的強(qiáng)度、硬度和耐磨性好力學(xué)性能與錫含量有關(guān)應(yīng)用

主要用于耐磨、耐蝕及彈性元件如滑動(dòng)軸承、彈簧、蝸輪、絲杠螺母等錫青銅中錫對(duì)組織和力學(xué)性能的影響371014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ特殊青銅(無錫青銅)鋁青銅:QAl7

特性：比錫青銅具有更高的強(qiáng)度、硬度、