鋁合金型材課件

有色金屬合金南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院繆強(qiáng)緒論回顧發(fā)展史與現(xiàn)狀作用與地位問題與趨勢發(fā)展戰(zhàn)略未來展望緒論第一節(jié)金屬的分類已知的元素109種，22種非金屬，87種為金屬。在22種非金屬中，有5種準(zhǔn)金屬（B、Si、As、Se、Te）在金屬中Ge、Sb、Po也是準(zhǔn)金屬，嚴(yán)格說，金屬有84種。周期表的右側(cè)，B向右下方畫線延伸到砹（At）的斜線，將元素分為金屬和非金屬兩部分，斜線的右上方大部分是非金屬，斜線左下方為金屬，斜線附近為準(zhǔn)金屬。第一節(jié)金屬的分類黑色金屬（鐵、鉻、錳）有色金屬(除黑色金屬外的金屬）輕金屬重金屬稀有金屬貴金屬非鐵金屬Non-ferrous

Metals具有獨(dú)特的性能和功能，如半導(dǎo)體功能、形狀記憶功能、介電功能、光，磁、熱、化學(xué)和核功能等。金屬第一節(jié)金屬的分類1.輕有色金屬指密度<4.5g/cm3

的有色金屬包括：K、Na、Ca、Mg、Al、Sr、Ba。特點(diǎn)：密度小，0.53~4.5g/cm3,

化學(xué)性質(zhì)活潑，與氧、硫、碳和鹵素的化合物都相當(dāng)穩(wěn)定。第一節(jié)金屬的分類2.重有色金屬指密度>4.5g/cm3

的有色金屬包括：Cu、Ni、Sn、Pb、Cd、Hg、Co、Bi等。特點(diǎn)：大多數(shù)易形成配合物。第一節(jié)金屬的分類3.貴金屬包括：金、銀和鉑族—鋨、銥、鉑、釕、銠、鈀。特點(diǎn)：（1）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（2）密度大：10.4~22.4g/cm3（3）熔點(diǎn)高：1200~3300K由于它們在地殼中含量少，開采和提取比較困難，價格貴，稱為貴金屬。第一節(jié)金屬的分類4.準(zhǔn)金屬

指性質(zhì)介于金屬與非金屬間的元素。包括：B、Si、Se、Te(碲)、As、Ge、Sb、Po。它們在周期表中B→At（砹）這條斜線附近，常稱為對角線。第一節(jié)金屬的分類5.稀有金屬在自然界含量少或分布稀散、發(fā)現(xiàn)晚，難提取或制備應(yīng)用較晚的金屬。包括：鋰、銣、銫、鈹、鎢、鉬；釩、鈮；鈦、鉿；鎵、銦、鉈、鍺和稀土元素（即周期表中第三副族中的鈧、釔和鑭系元素共17種）以及人造超鈾元素等。第一節(jié)金屬的分類第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀材料的發(fā)展史，就是人類社會的發(fā)展史。石器時代→陶器時代→青銅器時代→鐵器時代。信息技術(shù)生物工程現(xiàn)代社會三大技術(shù)支柱新材料第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀石器時代青銅時代鐵器時代多元材料時代第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀四羊方尊

青銅敦三星堆縱目人面像吳王夫差矛越王勾踐劍第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀一、輝煌的華夏青銅文明

湖北擂鼓墩二號墓出土戰(zhàn)國編鐘一套，其件數(shù)和規(guī)模僅次于曾侯乙編鐘.音律準(zhǔn)確，音色優(yōu)美，基本與C大調(diào)七聲音階結(jié)構(gòu)相同，總音域達(dá)5個8度以上，五人合作演出，眾聲齊發(fā)，交響疊鳴。無愧為古代音樂之絕響。

第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀二、有色金屬在現(xiàn)代社會中的作用和地位◆材料是國民經(jīng)濟(jì)、社會進(jìn)步和國家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)?！粝冗M(jìn)有色金屬材料具有強(qiáng)烈的基礎(chǔ)性、支撐性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)價值和迫切戰(zhàn)略需求。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀1、國防支撐材料鋁材是飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，占重量比的50~80％，民用飛機(jī)鋁材料用量在70％以上。鈦及其合金在新型飛機(jī)上用作結(jié)構(gòu)材料，飛機(jī)越先進(jìn)，鈦用量就越大。導(dǎo)彈與火箭的構(gòu)件基本上采用鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金、鎂合金和部分難熔金屬合金。鈦、鋁及其合金成為艦船耐壓殼體、核動力系統(tǒng)、武備系統(tǒng)、聲納系統(tǒng)等的主要材料。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀航空航天的物質(zhì)基礎(chǔ)衛(wèi)星發(fā)射，節(jié)省1公斤重量將降低費(fèi)用$20000。一次發(fā)射節(jié)約費(fèi)用20%。鍛鋁2014（LD10）的力學(xué)性能

鋁的理論強(qiáng)度4700MPa，當(dāng)今高強(qiáng)鋁合金強(qiáng)度沒超過1000MPa。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀B-3高超音速轟炸機(jī)概念設(shè)計(jì)圖X-45無人作戰(zhàn)飛機(jī)F/A-22猛禽（四代機(jī)典型代表）B-2幽靈戰(zhàn)略轟炸飛第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀F119發(fā)動機(jī)（F/A-22用）自從1907年12月17日萊特兄弟將第一雙人類翅膀送上天空后，各種飛機(jī)不斷快速發(fā)展，對制造飛機(jī)零部件的材料的要求越來越高，主要是比強(qiáng)度高、耐高溫、耐疲勞等。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀

美國正研制6倍音速的太空戰(zhàn)機(jī)，從太空上攻擊地球目標(biāo)。

美國太空武器想象圖美國ABL機(jī)載激光武器系統(tǒng)第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀

世界上第一架載人太空飛船

世界上第一位太空人第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀“原子時代第一金屬”的鋯，是核動力潛艇不可替代材料，80％的鋯材用作核動力堆的燃料包殼、容器管、壓力管、格架、端塞和其它堆芯結(jié)構(gòu)材料。“核時代金屬”鈹，在核武器中對增大爆炸威力起關(guān)鍵作用。鈹?shù)谋葎偠却?，在?dǎo)航系統(tǒng)中用作制造精密陀螺儀，對增加射程、提高命中精度起關(guān)鍵作用。鈾、鈹、鉭、鎢、鉑族金屬、鍺…，被許多國家儲存作為戰(zhàn)略物資。美國對鎢以鎢精礦形式，鉭和鈹以純金屬形式進(jìn)行儲備，鉑和鈀被列為特殊戰(zhàn)略金屬。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀2、高技術(shù)關(guān)鍵材料鈮、鈦、錫、鉍、釔等都是制取超導(dǎo)材料的基本組元，NbTi、Nb3Sn實(shí)用低溫超導(dǎo)材料已商品化。表面工程和技術(shù)，有相當(dāng)部分是稀有金屬薄膜、半導(dǎo)體材料薄膜和貴金屬薄膜。21世紀(jì)中葉聚變能和太陽能將成為主要能源，可控核聚變反應(yīng)堆工程需要大量鋰、鉬、鋯、鈦等。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀稀土元素的特殊電子層結(jié)構(gòu)使其在光、電、磁、化學(xué)上表現(xiàn)出奇異性能，已出現(xiàn)的一大批功能材料，如稀土磁性材料、稀土發(fā)光材料、稀土尾氣凈化材料、稀土儲氫性材料、高溫超導(dǎo)材料等，2l世紀(jì)稀土將在功能材料中處于主體地位。美國公布的22種金屬高科技材料中，稀土金屬被列為第三位。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀中東有石油，中國有稀土。3、國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)材料電線、電纜占銅材總消耗量的50％，鋁材總消耗量的量的33％,沒有材料可替代?！靶铍姵亟饘佟便U的60－－70％消費(fèi)在蓄電池中。鎳是制造鎳氫電池、鎳鎘電池的原材料。車輛中以鋁代鋼，減重50％，增加運(yùn)載量10％，節(jié)能9.6－12.5％，日常檢修工時減少45％。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀

金屬材料的發(fā)展使汽車、飛機(jī)的性能發(fā)生了突變“協(xié)和”超音速客機(jī)水陸兩用汽車磁懸浮列車第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀鈦的極好耐蝕性在化工、海洋工程、冶金、能源等部門的得以廣泛應(yīng)用，我國氯堿行業(yè)在5000多臺電解槽上使用鈦陽極代替石墨陽極，年節(jié)電4億多度。鉭的高純化使鉭電容器向輕、薄、小型化、可靠化方向發(fā)展。稀有金屬的碳化物、氮化物廣泛用于制造切削刀具、鉆頭、耐磨工件、模具和耐磨涂層。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀電冰箱、電視機(jī)、錄相機(jī)、洗衣機(jī)等對有色金屬提出了更高要求。鋁材已進(jìn)入建筑行業(yè)，約占鋁耗量的20％以上，在我國占30％以上。鋁用于制造剛性、柔性包裝、復(fù)合材料容器和密封片蓋等，美國包裝用鋁約占鋁消耗總量的20％，我國占我國占8~12％。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀

紐約世貿(mào)大廈基本上是用鋁合金貼面，在9.11事件中雖毀于一旦，但它作為大量使用鋁合金貼面的雄偉建筑已載入史冊。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀在世界金和鉑的需求量中，90％以上的金和36~39％的鉑消費(fèi)在飾品方面，我國是世界鉑首飾第二大消費(fèi)國。鋁合金管是農(nóng)業(yè)噴灌地面、地下管網(wǎng)的材料，鋁制糧倉與鋼筋混凝土糧倉相比，建設(shè)勞動強(qiáng)度下降90％左右，基建投資減少50~60％。第二節(jié)歷史與現(xiàn)狀第三節(jié)問題與展望4、新世紀(jì)對材料提出新的要求第三節(jié)問題與展望未來對材料和技術(shù)的要求環(huán)境和能源因素放在很重要的位置第三節(jié)問題與展望2004年提出了循環(huán)型社會的材料產(chǎn)業(yè)——材料產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展第三節(jié)問題與展望循環(huán)材料產(chǎn)業(yè)適應(yīng)時代需要，把生態(tài)環(huán)境意識貫穿到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝的中，提高材料的利用率，降低生產(chǎn)和使用過程的環(huán)境負(fù)擔(dān)。形成資源—材料—環(huán)境良性循環(huán)的產(chǎn)業(yè)。第三節(jié)問題與展望動力機(jī)械工作溫度愈高，比強(qiáng)度和比剛度愈高，效率愈高。飛機(jī)及航空發(fā)動機(jī)性能的改進(jìn)，分別為2／3和1／2靠材料性能提高。衛(wèi)星和飛船能減重1公斤就能帶來極高的效益。汽車節(jié)油有37％靠材料的輕量化，40％靠發(fā)動機(jī)的改進(jìn)，而絕熱發(fā)動機(jī)（不需水冷）主要靠材料性能的提高。第三節(jié)問題與展望金屬在結(jié)構(gòu)材料中仍占主要位置，鋼鐵在今后幾十年內(nèi)的產(chǎn)量不會下降,目前全世界產(chǎn)量7~8億噸。銅、鉛、鋅的資源接近枯竭