1-11 有色金属材料.ppt

第十二节有色金属材料 钛及钛合金 轴承合金 铝及铝合金 铜及铜合金 有色金属的分类 一 铝及铝合金 纯铝的特点 具有银白色金属光泽 为面心立方结构 密度低 2 7g cm3 强度低 但比强度高 具有良好的导电 导热性能 无磁性 耐腐蚀性好 加工性能好 易于铸造 塑性变形 工业纯铝的应用 配制铝合金 制作电线 电缆及日用器皿等 铝合金 铝及铝合金 合金化 纯铝强度很低 不能用作结构材料 铝合金 Cu Mn Si Mg Zn 铝合金的分类 铝及铝合金 常用形变铝合金 防锈铝合金 主要是Al Mn和Al Mg系合金 抗蚀性 焊接性能好 塑性及低温力学性能良好 强度较低 易于变形加工 但切削性能差 不能进行热处理强化 常利用加工硬化提高其强度 主要用于焊接零件 构件 容器 管道 飞机蒙皮 以及深冲和弯曲件 在航空工业中应用广泛 卫星天线 LF2 汽化器 热交换管为LF21 主要是Al Cu Mg系合金 并含少量Mn 强度 硬度高 比强度与高强度钢接近 加工性能好 耐蚀性低于防锈铝 可进行时效强化 也可进行变形强化 常用硬铝合金如LY11 2A11 LY12 2A12 等 用于制造冲压件 模锻件和铆接件 如螺旋桨 梁 铆钉等 常用形变铝合金 硬铝合金 室温强度最高的铝合金 b最高可达680MPa 热态塑性好 耐蚀性差 时效强化效果超过硬铝合金 主要用作工作温度较低 受力大的重要结构件和承受高载荷的零件 如飞机大梁 起落架等 常用形变铝合金 超硬铝合金 属Al Zn Mg Cu系合金 并含有少量Cr和Mn 飞机主起落架 具有优良的热塑性 适宜锻造 铸造性能 耐蚀性较好 力学性能高 与硬铝相近 主要用作航空及仪表业中形状复杂 要求比强度高的锻件 如叶轮 框架 支杆等 常用形变铝合金 锻铝合金 Al Cu Mg Si系合金 Al Cu Mg Fe Ni系耐热锻铝合金 压气机叶片 常用铸造铝合金 常用铸造铝合金 常用铸造铝合金 活塞 裙部为铝硅合金 汽缸头Al Cu 鼓风机密封件等 ZL102 301 大型空压机活塞 ZL401 美F 117隐身战斗机 所用材料大部分是铝合金 高比强铝合金机翼 航空用最多的材料 铝合金 铝是可以回收利用的金属 二 钛及钛合金 钛及钛合金的特点 重量轻 强度 比强度都非常高 耐热性好 抗腐蚀性能优异良好低温韧性等在地球中的储量丰富 加工工艺复杂 价格昂贵 钛的化学性质非常活泼 熔炼 浇注 焊接和部分热处理都要在真空中进行 主要用作航空 航天 化工 造船等重要的结构材料 美F 22战机约36 重量的零件用钛合金制造 分类 纯钛 型钛合金 型钛合金 型钛合金 工业纯钛 TA1 TA3 密度小 4 58g cm3 熔点高 1668 具有同素异构转变 工业纯钛具有良好的力学性能 强度不是很高 但比强度高 塑性及低温韧性好 耐腐蚀性能非常好 氧化性介质 海水 酸 碱和大多数有机酸 但在氢氟酸中会被腐蚀 钛及钛合金 钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢 纯钛 用来制造在350 以下工作的 强度要求不高的零件 如石油化工用热交换器 反应器 海水净化装置及舰船零部件 型钛合金 TA5 TA7 钛及钛合金 主加元素为Al Sn B等 通常在退火状态下使用 组织为单相 固溶体 不能热处理强化 可通过冷变形强化 室温强度低于另两类钛合金 但高温强度 500 600 比他们高 抗蠕变性好 在300 500 具有优良的耐热性和抗氧化性 焊接性能好 低温韧性及耐蚀性优越 使用温度不超过500 主要用于制造导弹的燃料罐 超音速飞机的涡轮机匣等 型钛合金 TB2 TB3 TB4 钛及钛合金 主加元素为Mn Cr Mo V等 可通过淬火和时效进行强化 有较高的强度 b可达1372 1470MPa 优良的冲压性能 耐热性差 工作温度一般不超过200 冶炼工艺复杂 难于焊接 应用受到限制 一般在350 以下使用 适于制造压气机叶片 轴 轮盘等重载的回转件 以及飞机构件等 钛合金眼镜架 钛合金棒 型钛合金 TC1 TC4 TC6 TC9 钛及钛合金 主加元素为Al Cr Mo V等 可进行热处理强化 强度高 具有良好的热强性 塑性好 容易锻造 压延和冲压 有良好的耐蚀性和低温韧性 用于制造400 以下工作的飞机压气机叶片 火箭发动机外壳 火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等 生物医用材料 飞机压气机叶片 三 铜及铜合金 铜及铜合金的特点 导电 导热性能好 耐腐蚀 是抗磁材料 加工性能好 容易冷热成形 铸造铜合金铸造性能好 具有某些特殊力学性能 如优良的减摩性和耐磨性 高的弹性极限和疲劳强度等 色泽美观 分类 紫铜 黄铜 青铜 白铜 常用铜合金 纯铜 紫铜 T1 T2 T3 T4 呈紫红色 具有面心立方晶格 无同素异构转变 具有抗磁性 铜制仪器不受外来磁场的干扰 具有优良的导电性和导热性 在大气 淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性 塑性高 强度低 低温下塑性 韧性好 主要用于制作电导体及配制合金 纯铜的强度低 不宜作结构材料 常用铜合金 黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金 常用铜合金 黄铜制品 常用铜合金 白铜 以镍为主要合金元素的铜合金称白铜 白铜线是国际上应用比较广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料 常用铜合金 白铜制品 白铜件 白铜型材 铝白铜 白铜一帆风顺船 康铜热偶 常用铜合金 青铜 除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜 如锡青铜 铝青铜 铍青铜 硅青铜 铅青铜等 常用铜合金 铍青铜制品 抗磨环 铝青铜 锡青铜管 船用青铜软管快速接头阀 锡青铜阀体 阀盖 青铜制品 制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金 与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大 工作平稳 无噪音及拆装方便等优点 当轴高速旋转时 轴瓦与轴颈发生强烈摩擦 承受轴颈施加的交变载荷和冲击力 四 轴承合金 性能要求 工作条件 足够的强韧性 以承受轴颈施加的交变冲击载荷 较小的热膨胀系数及良好的导热性和耐蚀性 以防止轴与轴瓦之间咬合 较小的摩擦系数及良好的耐磨性和磨合性 以减少轴颈磨损 保证轴与轴瓦良好的耦合 以锡为主并加入少量锑 铜等元素组成的合金 熔点较低 是软基体硬质点组织类型的轴承合金 具有较高的耐磨性 导热性 耐蚀性和嵌藏性 摩擦系数和热膨胀系数小 疲劳强度较低 工作温度 150 价格高 广泛用于重型动力机械的高速轴瓦 如气轮机 涡轮机和内燃机等 常用轴承合金 锡基轴承合金 锡基巴氏合金 是以铅为主加入少量锑 锡 铜等元素的合金 强度 硬度 耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金 成本低 高温强度好 有自润滑性 常用于低速 低载条件下工作的设备 如汽车 拖拉机曲轴的轴承等 常用轴承合金 铅基轴承合金 铅基巴氏合金 铅青铜 具有高的疲劳强度和承载能力 优良的耐磨性 导热性和低的摩擦系数 能在较高温度 250 下正常工作 可制