有色金属及合金.ppt

第9章 有色金属及其合金 第一节 铝及铝合金 一、纯铝 1、性能 用量最大的有色金属、银白色； 面心立方晶体、塑性好；= 50%，= 80 %，适于形变加工；,熔点低660； 密度小（2.7g/cm3）为铁的1/3，是一种轻金属材料； 导电性和导热性较好，仅次于银和铜； 对大气有良好的耐蚀性（Al2O3），但对酸、碱、盐的耐蚀性差；,强度低：b = 80100MPa，冷塑变后提高到b = 150200MPa。 2、用途 很少用于制造机械零件，多用于制作电线、电缆及要求热导、抗蚀且受轻载的用品或器皿。,3、牌号 L + 数字 序号，数字愈大 其纯度愈低； “铝”,二、铝合金 定义：在铝中加入某些合金元素所形成的合金。 最大特点：比强度高（强度/密度之比），可用作受力构件和零件。,1、铝合金的分类 防锈铝合金 形变铝合金 硬铝合金 铝合金 超硬铝合金 锻造铝合金 铸造铝合金,2、铝合金的热处理 1）固溶热处理（淬火）： 目的在水中快速冷却，获得过饱和铜（或其它合金元素）的固溶体组织。,2）时效处理： 经固溶热处理的合金在室温（自然时效）或加热至一定温度放置（人工时效），随时间廷长因第二相（如CuAl2）的弥散析出，使强度提高、塑性降低的现象称为时效强化。,三、常用铝合金 1、形变铝合金 1）防锈铝合金（LF）-200MPa左右 成分：为Al-Mn系、Al-Mg系合金 Mn、Mg的主要作用是固溶强化和提高耐蚀性。,热处理：不能进行时效强化，常采用冷变形方法提高其强度； 代号：“LF + 序号” LF是“铝防”的汉语拼音字首； 例、LF5。 应用：主要用于制作蒙皮、容器和装饰等抗蚀构件。,2）硬铝（LY）-300480MPa 成分：Al-Cu-Mg系合金 加入元素铜、镁形成强化相； 热处理：固溶 + 自然时效； 性能：相当高的强度，故称“硬铝”；但抗蚀性差，采用“包铝”提高抗蚀性能；,代号：“LY + 序号”， “LY”是“铝硬”的汉语拼音字首； 例、LY11 应用：主要用于制作发动机叶片、滑轮等有一定强度要求的零件和构件。,3）超硬铝（LC）-600MPa 成分：Al-Cu-Mg-Zn系合金 加入元素铜、镁、锌形成更多的强化相； 热处理：固溶处理+人工时效。 性能：其室温强度最高；采用“包铝”提高抗蚀性能。,代号：“LC + 序号” “LC”是“铝超”的汉语拼音字首；例、LC4 应用： 多用于制造受力大的重要构件，如飞机大梁、起落架等。,4）锻铝（LD）-400MPa以上 成分：Al-Cu-Mg-Si系和 Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金； 特点：多元素少量； 性能:具有良好的热塑性和锻造性能，适合压力加工；,热处理：固溶处理+人工时效 代号：“LD + 序号” “LD”是“铝锻”汉语拼音字首例、LD5 应用：多用于制造受重载荷的锻件和模锻件。,2、铸造铝合金 1）成分：接近共晶点； 2）热处理 变质处理； 固溶处理（淬火）+ 自然（人工）时效。,3）代号：Z L（铸铝）+ 序号 （1-硅系；2-铜系；3-镁系；4-锌系） 例，ZL109：表示铸造铝硅合金。 4）常用铸造铝合金牌号、性能 和应用,第二节 铜及铜合金 一、纯铜（紫铜） 1、主要性能 1）物理性能： 呈紫红色；密度为8.9g/cm3； 熔点1083；导电性和导热性优良；无磁性；碰撞无火花；,2）很好的化学稳定性： 在大气、淡水、冷水中具有很好的耐腐蚀性； 但在海水、氨盐、氯化物、碳酸盐及氧化性酸中抗蚀性差，表面产生绿色的碱式碳酸铜薄膜，即铜绿。,3）机械性能： 强度较低，但塑性极好，可加工成铜箔； 但纯铜加工硬化指数高，故通过冷变形强化效果好；而且其低温韧性好，焊接性能优良。,2、应用 主要用于导电导热及兼有耐蚀性要求的结构件，如电机、电器、电线电缆、电刷、防磁机械、化工换热及深冷设备等； 用于配制各种性能的铜合金。,3、牌号 按其纯度不同有四个牌号: T1（99.95%Cu）、T2（99.90%Cu） T3（99.7%Cu）、T4（99.5%Cu），其常用作导电，一般铜材及制铜合金。,二、铜合金 1、铜的合金化 目的：通过合金元素固溶、淬火时效和形成过剩相来强化材料，提高合金的性能。 固溶强化元素Zn、Sn、Al、Mn、Ni等； 沉淀强化元素Be、Ti、Zr、Cr等。,2、铜合金的分类 按成形方法分类： 变形铜合金及铸造铜合金。 按化学成分分类： 黄铜、青铜和白铜三大类。,1、黄铜 在铜中主要加入合金元素锌所形成的合金。 1）分类 按其成分不同可分为普通黄铜和特殊黄铜； 普通黄铜:铜和锌二元合金称；,特殊黄铜： 在普通黄铜中加入其它合金元素组成的多元合金。 按其加工方法不同，黄铜又分为压力加工黄铜和铸造黄铜。,2）合金元素对黄铜性能的影响 （1）Zn的影响 当Zn32%时，黄铜组织为单相固溶体，Zn%强度、塑性，可进行冷、热加工；,当32%45%时，Zn% 强度、塑性。,（2）黄铜具有良好的耐海水和大气腐蚀的能力。 但经冷加工的黄铜制品存在残余应力，易发生应力腐蚀开裂，需进行去应力退火； 加入Al、Sn、Ni、Mn等进一步提高合金强度和耐蚀性； 加入Si、Pb等可提高耐磨性。,3）黄铜的牌号 普通黄铜： H 70 含铜量的百分数 “黄”,特殊黄铜： H Pb 59-1 主加合金元素含 量的百分数1%Pb 含铜量的百分数 主加合金元素 “黄”,铸造黄铜： Z Cu Zn 38 含Zn38% 普通黄铜合金 “铸”,4）黄铜的性能和应用 （1）b320600MPa，50%，价格便宜，因此日用品都用黄铜； （2）工程上制造弹壳、散热器、冷凝器的管道等构件；,（3）特殊黄铜可用于制造防海水浸蚀的船舶机械零件； 如轴承、齿轮、螺旋桨叶和仪表，化工用耐蚀零件等。,二、青铜 是指黄铜和白铜（铜镍合金）以外的其它铜合金。 其中铜锡合金称为锡青铜； 其它青铜称特殊青铜。,一般说，青铜的耐磨性比黄铜好； 所以在机械制造中，青铜用的比较多。,1）牌号 （1）压力加工的青铜： Q + 主加合金元素符号及其含量 + 其它合金元素含量 例、Sn6.5-0.1代表Sn=6.5%，P=0.1%的锡青铜。,（2）铸造的青铜合金： Z + 主加合金元素符号及其含量 + 其它合金元素含量 例如、 ZCuSn10Pb1,2）青铜分类、性能及应用 （1）锡青铜 在大气、淡水、海水和水蒸汽中具有良好的耐蚀性，但在酸类及氨水中其耐蚀性较差；,Sn 7%时，由于塑性差，只适于铸造加工，且铸造性能一般（流动性差，易形成疏松，组织不致密，但收缩小）；,锡青铜的耐磨性好； 压力加工锡青铜多用于制造导电弹性元件和轴瓦、轴套等耐磨零件； 铸造锡青铜一般用于铸造气密性要求不高的铸件和艺术品。,（2）铝青铜 主加合金元素为铝。 比黄铜和锡青铜具有更高的强度、耐磨性和耐蚀性； 易于获得致密的铸件；,Al = 5%7%的铝青铜塑性好，一般为压力加工铝青铜。 Al= 8%10%的铝青铜塑性低，一般为铸造铝青铜。,如ZCuAl9Mn2主要用作强度和耐磨性较高的耐磨零件，如齿轮、蜗杆、轴套等。 主要用作仪器、仪表中的