有色金屬合金

1、,有色金屬合金,教學(xué)目的,通過(guò)本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用有色金屬的牌號(hào)、化學(xué)成分、性能特點(diǎn)和用途。,一、引言復(fù)習(xí),金屬材料的分類？,有色金屬及合金的應(yīng)用 航空及宇航業(yè)（飛機(jī)等）； 表面工程業(yè)（表面鍍Zn等）； 電氣工程業(yè)（電纜銅芯等）； 機(jī)械及輕工業(yè)（如機(jī)械加工中線切割Mo絲）等等，應(yīng)用廣泛。,力學(xué)性能：高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）； 物理性能：導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、無(wú)磁性、形狀記憶特性 化學(xué)性能：耐腐蝕,主要內(nèi)容,1 鋁及鋁合金,2 鈦及鈦合金,3 銅及銅合金,4 軸承合金,鋁及鋁合金,一、鋁及鋁合金的性能、用途和分類編號(hào),導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好、耐蝕性很好,純鋁：強(qiáng)度低、塑性好、密度小、熔點(diǎn)低,用途：電線 電

2、纜,解決辦法,在純鋁中加入適當(dāng)量的硅、銅、鎂、鋅、錳等合金元素制成鋁合金,鋁合金保持了純鋁的基本物化性能。如相對(duì)密度小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕性好等，且強(qiáng)度有了大幅度上升。,鋁合金：熱處理后強(qiáng)度高、密度小，因此，比強(qiáng)度高，是重要的航空材料 ,可通過(guò)變形或熱處理強(qiáng)化,鋁合金的分類？,鋁合金按其成分和生產(chǎn)工藝特點(diǎn)的不同，可分為：,共晶點(diǎn),變形鋁合金的分類？,根據(jù)性能特點(diǎn)和用途可分為：,硬鋁,防銹鋁,超硬鋁,不可熱處理強(qiáng)化。,可熱處理強(qiáng)化。,鍛 鋁,編 號(hào),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

3、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,形變鋁合金:根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定采用國(guó)際四位數(shù)字 體系牌號(hào);例如2014,5006,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。,識(shí)別牌號(hào): 2A11(LY11);7A04(LC4);2A50(LD5)3A21(LF21),鑄造鋁合金:,Al-Si合金,Al-Cu合金,Al- Mg合金,Al- Zn合金,鋁合金的用途,1防銹鋁 （鋁錳合金） 成分：ALMn（主）Mg；Mn、Mg的作用： 提高抗腐蝕性能及塑性，固溶強(qiáng)化。 性能：抗蝕性高，塑性和焊接性好，不能熱處理強(qiáng)化，可冷變形強(qiáng)化。 應(yīng)用：主用于制

4、作耐蝕性要求高的容器、管道、蒙皮及受力不大的結(jié)構(gòu)件，如油箱、導(dǎo)管、鉚釘（3A21）及生活器皿等。,變形鋁合金,衛(wèi)星天線（LF2）,鋁合金的用途,鋁合金的用途,2硬鋁 （鋁銅合金） 成分：AlCuMg(Mn) 元素作用： Cu、Mg:形成強(qiáng)化相（CuAL2、CuMgAL2），時(shí)效強(qiáng)化；Mn提高抗腐蝕性能；固溶強(qiáng)化。 性能：強(qiáng)度較高，塑性好，可時(shí)效強(qiáng)化（“淬火時(shí)效”后抗拉強(qiáng)度可達(dá) 420Mpa）；耐蝕性差，常在硬鋁材表面包覆一層純鋁，以增強(qiáng)耐蝕性。 應(yīng)用：在儀器、儀表及航空工業(yè)中廣泛應(yīng)用。如飛機(jī)構(gòu)件（飛機(jī)蒙皮(2A12)、擠壓成螺旋槳、葉片(2A11)等重要零件）,鋁合金的用途,鋁合金的用途,3超

5、硬鋁合金 （鋁鋅合金） 是在硬鋁基礎(chǔ)上再加入鋅，加入鋅后，經(jīng)淬火人工時(shí)效后，獲得抗拉強(qiáng)度為680MPa， 硬度為190HBS ，比硬鋁更高，故稱超硬鋁。 成分：AlZnCuMg 特點(diǎn)：強(qiáng)度很高（可達(dá)680MPa)，耐熱性、抗蝕性差。 應(yīng)用：主用于高強(qiáng)度構(gòu)件，多用于制造飛機(jī)中的受力件，如大梁、起落架（7A04）等。,鋁合金的用途,飛機(jī)主起落架,鋁合金的用途,4、鍛鋁合金（鋁鎂合金） 鍛鋁是鋁銅鎂硅系和鋁銅鎳鐵系合金，其性能與硬鋁接近，但耐蝕性上升，具有良好的鑄造性能和鍛造性能，更適于鍛造，故名鍛鋁，代號(hào)用“ LD” 順序號(hào)表示，用于制造形狀復(fù)雜的大型鍛件或模鍛件。,壓氣機(jī)葉片,鋁合金的用途,鑄造

6、鋁合金,特點(diǎn)：力學(xué)性能不如變形鋁合金，鑄造性能好，一般用制作質(zhì)輕、耐蝕、形狀復(fù)雜及要求有一定機(jī)性的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、氣缸體、儀表外殼等。,以Al-Si系鑄造鋁合金為例（鑄造性能和力學(xué)性能配合最佳）,鋁合金的用途,（1）簡(jiǎn)單硅鋁明：ZL102（ZALSi12） 組織：+Si 共晶體 性能：鑄造性能好，強(qiáng)度低。 用途：形狀復(fù)雜、受力不大的零件，如儀 表外殼等。,（2）復(fù)雜(特殊）硅鋁明：在AL-Si基礎(chǔ)上加入其它合金元素（Cu、Mn、Ni、Mg等） 強(qiáng)化方式（時(shí)效強(qiáng)化，并變質(zhì)處理（加入2-3 的變質(zhì)劑2/3NaF+1/3NaCl）。 性能：鑄造性能好，較高的強(qiáng)度和耐磨性、耐熱性。 應(yīng)用：用于制

7、造形狀復(fù)雜中等強(qiáng)度的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等（代號(hào)ZL109)。,鋁合金的用途,鋁合金強(qiáng)化的主要方式有：,1變形強(qiáng)化（加工硬化）： 對(duì)不能熱處理強(qiáng)化的防銹鋁合金施以冷壓力加工，產(chǎn)生加工硬化而強(qiáng)化。,2 變質(zhì)處理（細(xì)晶強(qiáng)化）： 適合鑄造鋁合金,3 固溶強(qiáng)化： 鋁合金都有，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶體。,4時(shí)效強(qiáng)化： 可熱處理強(qiáng)化鋁合金（重點(diǎn)）,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(zhǎng)其強(qiáng)度硬度顯著增加的現(xiàn)象，稱為時(shí)效強(qiáng)化。,“淬火時(shí)效”處理是鋁合金強(qiáng)化的主要途徑。,鈦及鈦合金(了解內(nèi)容）,（一）純鈦 純鈦密度小，熔點(diǎn)高。882

8、.5發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 -Ti-Ti, 由體心立方-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)槊芘帕?Ti. 純鈦比強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好。,美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造,純鈦主要用于 350 以下工作、強(qiáng)度要求不 高的零件，如石油化工 用熱交換器、反應(yīng)器， 海水凈化裝置及艦船零 部件。,（二）鈦合金 純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有鋁。鋁能提高鈦合金的強(qiáng)度、比強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度.,鈦合金泵,銅的分類：紫銅、黃銅、白銅和青銅,銅及銅合金,銅合金,純銅,性質(zhì)：呈紫紅色，故又稱紫銅，熔點(diǎn)為10830C ，面心立方晶格結(jié)構(gòu) 性能特點(diǎn)： （1）良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，僅次于銀居第二位； （2）塑性好，

9、鑄造性能好，可冷熱壓力加工； （3）較高的抗蝕性，如大氣、水中不受腐蝕； （4）具有抗磁性； （5）減摩性耐磨性好； （6）色澤美觀。,一、純銅,銅合金分類：黃銅（銅鋅合金）、白銅（銅鎳合金）、青銅（銅錫合金），應(yīng)用最廣的為黃銅和青銅。,黃銅：,當(dāng)含鋅量小于39%時(shí)，鋅能溶于銅內(nèi)形成單相固溶體，稱為單相黃銅，塑性好，適于冷熱加壓加工。 當(dāng)含鋅量大于39%時(shí)，除相外，合金中還出現(xiàn)以銅鋅為基的固溶體，稱為雙相黃銅。相的出現(xiàn)使合金的強(qiáng)度升高，塑性下降，只適于熱變形加工。,二、銅合金,二、銅合金,工業(yè)黃銅代號(hào)用“ H 數(shù)字”表示， H 表示黃銅，數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 如H68， 表示含銅量為 68%

10、、含鋅量為 32%的黃銅 H90、H80屬于單相黃銅，金黃色，故有金色銅之稱，常作鍍層、裝飾品、獎(jiǎng)?wù)碌取?H68、H59屬于雙相黃銅，廣泛用于電器上的結(jié)構(gòu)件，如螺栓、螺母、墊圈、彈簧等。 一般情況下，冷變形加工用單相黃銅，熱變形加工用雙相黃銅。,二、銅合金,除黃銅、白銅外，其余的銅的合金統(tǒng)稱青銅，青銅又可分為錫青銅和特殊青銅（即無(wú)錫青銅）兩類。 代號(hào)表示方法為“Q + 主加元素符號(hào)及含量 + 其它元素含量”所組成。 適于制造儀表上要求耐蝕及耐磨件，彈性件，抗磁件及機(jī)器中滑動(dòng)軸承，軸套等。 常用的有QSn4-3 、QSn6.5-0.1、QAL7、QAL5,青銅,Q +主加元素符號(hào)及其平均百分含量

11、+其他元素平均百分含量,船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋),鋁青銅 以鋁為主加元素的銅合金，鋁含量為5-11%。,主要用于制造船舶、飛機(jī)及儀器中的高強(qiáng)、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。,大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán),軸承合金,制造滑動(dòng)軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金稱為軸承 合金。 滑動(dòng)軸承是許多機(jī)器設(shè)備中對(duì)旋轉(zhuǎn)軸起支撐作用的重要部件，由軸承體和軸瓦兩部分組成。, 足夠的強(qiáng)度和硬度，以承受軸徑較大的單位壓力。 足夠的塑性和韌性，以承受軸頸施加交變沖擊載荷. (3)良好的磨合能力，以防止軸與軸瓦之間咬合。 (4)高耐磨性，以減少軸頸磨損，保證軸與軸瓦良好的跑合。 (5)良好的導(dǎo)熱性和耐蝕性，較小的膨脹系數(shù)，防止因摩擦升溫而發(fā)生咬合。,對(duì)軸承合金的性能要求：,為滿足上述性能要求,軸承合金的組織應(yīng)是軟的基體上分布著硬的質(zhì)點(diǎn)或硬的基體上分布著軟的質(zhì)點(diǎn).,工業(yè)上常用的是錫基、鉛基軸承合金, 又稱巴氏合