金属材料学 第11章 其他有色合金.ppt

第11章 其他有色合金,11.1 镁合金 镁资源十分丰富，镁在地壳中的含量为2.35。进入21世纪全球原镁生产能力已超过60万吨。镁及镁合金广泛应用于各个领域。镁合金具有优良的导热性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等特点，被誉为新型“绿色工程材料”，21世纪的“时代金属”。镁合金是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结构材料。,一、 镁及镁合金的特性 1、镁的基本性质, 相对原子质量为24.32，密排六方晶体结构。 20时1.738g/cm3，结构材料中最轻金属。 体积热容最低。20时为1781J/（dm3K）， 重要特性是升温与降温都比其他金属快。 化学活泼性高。在潮湿大气、海水等介质中 会引起剧烈腐蚀，但在干燥大气、汽油等介质中 却很稳定。 室温塑性很差。,2、镁合金的性能特点, 比强度、比刚度高。 弹性模量较低。受力时应力分布均匀, 应力集中。在弹性范围内承受冲击时，所吸收 的能量比铝高50%左右。适于制造承受猛烈撞 击的零件。受冲击或摩擦，不产生火花。 良好的减振性。在相同载荷下，减振性 是铝的100倍，钛合金的300500倍。 切削加工性优良，切削速度。 铸造性优良，所有铸造工艺都可采用。,二、 镁合金成分、组织和性能,分 类 与 牌 号,变形镁合金（MB）、铸造镁合金（ZM） 压铸镁合金（YM）和航空镁合金。,合金顺序号表示合金间化学成分差异。 如: 1号铸造镁合金用ZMl表示， 2号变形镁合金用MB2表示， 5号压铸镁合金用YM5表示， 5号航空铸造镁合金用ZM-5表示.,1、合金元素对组织和性能的影响 主要与晶体结构、原子尺寸、电负性等因素相关,（1）晶体结构因素。镁是HCP结构，但其他HCP 结构元素（如锌和铍）不能与镁形成无限固溶体,（2）原子尺寸因素。R15%时能形成无限固 溶体。约一半金属元素与镁可形成无限固溶体,（3）电负性因素。元素之间电负性相差越大，生 成的化合物越稳定,化合物往往具有Laves相结构， 同时其成分具有正常的化学价规律。,（4）原子价因素。元素间原子价相差越大，溶解 度越小。,合金元素有Al、Zn 、Mn等。 Fe、Ni、Cu等是有害元素。,2、变形镁合金组织和性能 常用的合金系为Mg-A1系与Mg-Zn-Zr系。,典型的合金为MB2、MB5及MB7。 Mg-A1合金具有良 好的强度、塑性和耐腐蚀等的综合性能，且价格较低， 所以是最常用的合金系列,Mg-Zn-Zr系是高强度镁合金，强度高，耐蚀性好，无 应力腐蚀倾向，工艺简单，但变形能力较差，焊接性差。 常用MB15，可制造形状复杂的大型构件,加入锂能获得超轻变形镁合金，其1.301.65g/cm3， 是最轻的金属结构材料，具有极优的变形性能和较好的 超塑性能，已应用在航天和航空器上,3、铸造镁合金的组织和性能 主要合金系为Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn及Mg-RE-Zr等。 大部分为含稀土元素的铸造镁合金 。,Mg-Al-Zn系 ：最典型和常用的镁合金是AZ91D 。,Mg-Zn-Zr系 ：加入稀土和氢化处理后，各类强度得 到，铸件致密，易铸造和焊接，可在170200 工作，用于飞机的发动机和导弹各种铸件,Mg-RE-Zr系 ：ZM6是性能最好的合金，热处理后室 温 、高温瞬时 和蠕变 高，可在250长期工作,4、镁合金的应用,汽 车 工 业, 显著减轻车重，降低油耗。, 降低零部件加工和装配成本；, 可极大改善噪声、振动现象。,目前在汽车上有60多个零部件采用了镁合金， 如方向盘轴、发动机阀盖、变速箱壳等。,航 空 领 域,ZM2、ZM3制造飞机发动机前支撑壳 体和壳体盖，前舱铸件； ZM5制造地空导弹舱体、战机机舱， ZM6扩大用于直升机发动机减速机匣、 歼击机翼肋等重要零件， 稀土超强镁合金MB25、MB26代替部分 中强铝合金，在歼击机上获得了应用。,家 用 电 器,各种便携式商品上（如数码相机、摄象 机、手机等）和播放器、电脑等产品上广 泛采用镁合金,镁合金开发与应用前途无量,压铸镁合金在北美产系列汽车中的使用情况,11.2 锌合金,1、 锌及锌合金的特性 锌的基本性质： （1）锌是密排六方晶体。 （2）纯锌在干燥大气中较耐蚀，在潮湿大气中 发生化学反应，腐蚀速度加快。高纯锌表面形成 保护性氧化膜后，有合格的抗蚀性。 （3）锌在淡水中相当稳定。锌与酸性有机物 (如食品)接触能产生有毒的盐类，不能用锌作食品 工业设备和用具。,锌合金主要特点：, 较低摩擦系数、较高承载能力、较高 耐磨性, 成本低, 仅为铜合金的1/3左右, 较高导电导热性, 可部分代铜/铝合金, 良好的铸造成形性能, 非磁性及抗火花性,2、锌合金的组织和性能,Zn-Cu系,Zn-Al-Cu系,Zn-Ti系,铜的固溶度和溶解度变比较高合金 强韧性和T再，但塑性和流动性,应用最广。+15%Cu 强度和