非铁金属材料课件

机械工程材料,MechanicalEngineeringMaterials,非铁金属材料,1铝及铝合金1.1工业纯铝1.2铝合金及其应用2铜及铜合金2.1工业纯铜2.2铜合金及其应用3钛及钛合金3.1工业纯钛3.2钛合金及其应用4滑动轴承合金4.1滑动轴承合金的工作条件及性能要求4.2滑动轴承合金的组织特征4.3常用的滑动轴承合金5粉末冶金材料5.1粉末冶金材料的生产5.2常用的粉末冶金材料,1铝及铝合金,1.1工业纯铝1.纯铝的主要特性铝的熔点为660.4,密度低,铝的导电性和导热性好;铝的化学活泼性极高;铝的无磁性;在淡水、食物中也具有很好的耐蚀性.纯铝的强度低，b仅为70Mpa，可进行冷热压力加工,可通过冷加工强化或加入合金元素及其热处理强化.纯铝中的主要杂质是Fe和Si，其次尚有Cu、Zn、Mn、Ni、Ti等.,2.纯铝的牌号及应用工业纯铝纯度为98.0%99.0%,字母“L”表示，数字越大，纯度越低,如：L1、L2、L3.。用途：L1、L2、L3：用于高导电体、电缆、导电机件和防腐机械。L4、L5、L6：用于器皿、管材、棒材、型材和铆钉等。L7：用于日用品。工业高纯铝纯度为99.9099.99的铝。用途：用作电解电容器用的阳极箔、电容器引线、集成电路导线、真空蒸发材料、超导体的稳定导体、磁盘合金和高断裂韧性铝合金的基体金属。,1.1工业纯铝,一、铝合金的分类,1.2铝合金及其应用,图1-2晶格参数,可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类.,铝合金分类示意图,三、常用铝合金牌号、性能及用途,1、变形铝合金变形铝及铝合金牌号表示方法根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。,GB3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为:防锈铝合金：LF+序号硬铝合金：LY+序号超硬铝合金：LC+序号锻铝合金：LD+序号,铝合金波纹管,LD31铝合金型材,2.1铜及铜合金,2.1工业纯铜,一、铜及铜合金性能特点纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。纯铜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。塑性好。二、工业纯铜的牌号及应用工业纯铜：用“T”作为铜的汉语拼音字头，数字表示顺序号。数字越大，纯度越低。无氧铜：用“T”和“W”加上序号表示，如TW1、TW2。在TW后加脱氧剂化学元素符号表示，如TWP、TWMn。,铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性.铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。,2.2铜合金及其应用,二、黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。,1、普通黄铜铜与锌的二元合金称为普通黄铜。,普通黄铜,适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。,2、特殊黄铜在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黄铜。蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。,特殊黄铜,主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。,特殊黄铜,青铜,三、青铜除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。,青铜制品,锡青铜,1、锡青铜是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为314%。,主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。,铝青铜,2、铝青铜以铝为主加元素的铜合金，铝含量为511%。,大型水力发电设备中的抗磨环,主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。,铍青铜,3、铍青铜以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%。,用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件.,铍青铜制品,白铜,四、白铜以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分普通白铜和特殊白铜。,白铜件,3钛及钛合金,一、工业纯钛纯钛密度小，熔点高。882.5发生同素异构转变-Ti-Ti,由体心立方-Ti转变为密排六方-Ti.纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。,美F-22战机约36%重量的零件用钛合金制造,纯钛主要用于350以下工作、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。,二、钛合金纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度.,按退火组织，钛合金可分为型钛合金、型钛合金和+型钛合金三类，它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号表示。如TA5、TB2、TC4等。其中TA0TA3为工业纯钛。,钛合金泵,1、型钛合金主加元素为铝，还有锡、硼等。,主要用于制造500以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。,-Ti合金组织,2、型钛合金加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。这类合金强度高，但冶炼工艺复杂，难于焊接,应用受到限制。,主要用于350以下工作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。,3、+型钛合金,钛合金列管式换热器,+型钛合金主要用于制造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.,4轴承合金,4轴承合金,制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑,作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。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。,5粉末冶金材料,粉末冶金（P/M）是一种制取金属粉末，以及采用成形和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成制品的工艺技术。基本过程:,采用PM技术制备材料/产品的优点：成形体的致密度可控；多孔材料晶粒细小、显微组织均匀、无成分偏析近型成形，原材料利用率高95%，切削加工仅4050%材料组元可控，利于制备复合材料制备难熔金属、陶瓷材料与核材料,粉末冶金零件,5.1、粉末成形与烧结（1）成形过程,（2）烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下(0.67-0.8k熔点)的热处理,目的在于通过颗粒间的冶金结合提高其强度。,烧结过程,4.粉末冶金非铁金属机械零件（1）烧结铜及铜合金常用的烧结铜基合金有青铜（铜-锡）和黄铜（铜-锌），还有铜-镍-锌、铜-镍、铜-铝等合金系。铜基材料具有耐腐蚀的特点，有一定的强度和韧性，较容易进行加工，采用一般的压制烧结工艺即可生产。烧结铜基合金多用于制造含油轴承、摩擦材料、电器接点才材料及发汗材料的渗透金属，作为高密度机械零件常用于制作小型齿轮、凸轮、垫圈、螺母等，也可用粉末轧制的方法生产带材。,（2）铝烧结制品铝基材料与铁基、铜基材料的性能相近，但质量轻，节约能源。铝烧结制品与其压铸件相比尺寸精度高、组织均匀，粉末锻造铝基材料的抗拉强度和屈服强度均高于普通铝锻件。铝烧结材料可用做精密机械零件、多孔含油轴承和过滤材料，在