机自-材-1-11有色金属

1、TE- PWenyun Ju第第 页页11-11 1-11 有色金属材料有色金属材料( (非铁金属材料非铁金属材料) )钢铁以外的金属材料钢铁以外的金属材料有色金属分类有色金属分类轻金属：铝、镁、钛、锂等轻金属：铝、镁、钛、锂等重金属：铜、铅、锌、汞等重金属：铜、铅、锌、汞等贵金属：金、银、铂、铑等贵金属：金、银、铂、铑等高熔点金属：钨、钼、锆、钒等高熔点金属：钨、钼、锆、钒等稀土金属：钪、钇、镧等稀土金属：钪、钇、镧等放射性金属：钋、镭、钍、铀等放射性金属：钋、镭、钍、铀等半导体：硅、硒、砷、硼等半导体：硅、硒、砷、硼等TE- PWenyun Ju第第 页页2有色金属的应用有色金属的应用合金

2、元素合金元素（冶炼合金钢、合金（冶炼合金钢、合金 铸铁时特意添加）铸铁时特意添加）结构材料结构材料（导电体、半导体、防（导电体、半导体、防 腐蚀层、包装箔等）腐蚀层、包装箔等）功能材料功能材料（光导、光吸收材料、（光导、光吸收材料、 形状记忆材料等）形状记忆材料等）常用有色金属材料常用有色金属材料铝及铝合金铝及铝合金铜及铜合铜及铜合金金轴承合金（滑动轴承）轴承合金（滑动轴承）镁合金和钛合金镁合金和钛合金TE- PWenyun Ju第第 页页31、特性：、特性：质轻，导电、导热性好，耐腐蚀，易加工质轻，导电、导热性好，耐腐蚀，易加工2、常用铝材：、常用铝材：防锈铝：防锈铝：LF5、LF11、LF

3、21 硬铝：硬铝：LY1、LY11、LY12 超硬铝：超硬铝：LC4、LC6 工业纯铝工业纯铝 L1、L2、L7（序号越大，纯度越低）（序号越大，纯度越低）锻铝：锻铝：LD5、LD6、LD7、LD10 铝硅合金：铝硅合金：ZL101、ZL102、 铝铜合金：铝铜合金：ZL201、ZL202、 铝镁合金：铝镁合金：ZL301、ZL302、 铝合金铝合金铸造铸造铝合金铝合金变形变形铝合金铝合金铝锌合金：铝锌合金：ZL401、ZL402、 一、铝及铝合金一、铝及铝合金TE- PWenyun Ju第第 页页4 纯铝为面心立方晶格，无同素异构转变，呈银白色。塑纯铝为面心立方晶格，无同素异构转变，呈银白色

4、。塑性好性好( (8080) )、强度低、强度低( ( b b8080100MPa)100MPa)，一般不能作为结，一般不能作为结构材料使用，可经冷塑性变形使其强化。铝的密度较小构材料使用，可经冷塑性变形使其强化。铝的密度较小( (约约2.72.7103Kg/m103Kg/m3 3) )，仅为铜的三分之一；熔点，仅为铜的三分之一；熔点660660；磁化率低，；磁化率低，接近非磁材料；导电导热性好，仅次于银、铜、金而居第四接近非磁材料；导电导热性好，仅次于银、铜、金而居第四位。铝在大气中其表面易生成一层致密的位。铝在大气中其表面易生成一层致密的Al2O3Al2O3薄膜而阻止进薄膜而阻止进一步的氧

5、化，故抗大气腐蚀能力较强。纯铝主要用于制作电一步的氧化，故抗大气腐蚀能力较强。纯铝主要用于制作电线、电缆，配制各种铝合金以及制作要求质轻、导热或耐大线、电缆，配制各种铝合金以及制作要求质轻、导热或耐大气腐蚀但强度要求不高的器具。气腐蚀但强度要求不高的器具。工业纯铝工业纯铝 TE- PWenyun Ju第第 页页5 1）变形铝合金牌号的表示方法）变形铝合金牌号的表示方法 变形铝合金按其主要性能特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝与锻变形铝合金按其主要性能特点可分为防锈铝、硬铝、超硬铝与锻铝等。通常由冶金厂加工成各种规格的型材（板、带、线、管等）铝等。通常由冶金厂加工成各种规格的型材（板、带、线、管等）

6、产品供应。产品供应。变形铝合牌号用（变形铝合牌号用（GB/T16474GB/T1647419961996规定）规定）2 28 8系列表示。系列表示。牌号第一位数字表示组别，按铜、锰、硅、镁、镁和硅、锌，其它元牌号第一位数字表示组别，按铜、锰、硅、镁、镁和硅、锌，其它元素的顺序来确定合金组别；牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况素的顺序来确定合金组别；牌号第二位的字母表示原始合金的改型情况。 如果牌号第二位的字母是如果牌号第二位的字母是A A，表示为原始合金，如果是，表示为原始合金，如果是BBY Y的其它字的其它字母，则表示为原始合金的改型合金；牌号的最后两位数字没有特殊母，则表示为原始合金的

7、改型合金；牌号的最后两位数字没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。变形铝合金变形铝合金TE- PWenyun Ju第第 页页6 防锈铝合金属于热处理不能强化的铝合金，防锈铝合金属于热处理不能强化的铝合金，常采用冷变形方法提高其强度。主要有常采用冷变形方法提高其强度。主要有A1-MnA1-Mn、A1-MgA1-Mg合金。锰的作用是固溶强化和提高抗蚀性能，合金。锰的作用是固溶强化和提高抗蚀性能，镁的作用是固溶强化与降低合金的密度。这类铝镁的作用是固溶强化与降低合金的密度。这类铝合金具有适中的强度、优良的塑性和良好的焊接合金具有适中的强度、优良的塑性和良

8、好的焊接性，并具有很好的抗蚀性，故称为防锈铝合金，性，并具有很好的抗蚀性，故称为防锈铝合金，常用于制造油罐、各式容器，防锈蒙皮等。常用常用于制造油罐、各式容器，防锈蒙皮等。常用牌号有牌号有5A055A05等。等。 防锈铝合金防锈铝合金TE- PWenyun Ju第第 页页7 硬铝、超硬铝都属于热处理能强化的铝合金，其硬铝、超硬铝都属于热处理能强化的铝合金，其中硬铝属于中硬铝属于A1-Cu-MgA1-Cu-Mg系，超硬铝属于系，超硬铝属于Al-Cu-Mg-ZnAl-Cu-Mg-Zn系。系。铝中加入铜、镁、锌等是为了得到热处理所必须的强铝中加入铜、镁、锌等是为了得到热处理所必须的强化相。牌号化相。

9、牌号2A012A01硬铝有很好的塑性，大量用于制造铆硬铝有很好的塑性，大量用于制造铆钉。飞机上常用铆钉的硬铝牌号为钉。飞机上常用铆钉的硬铝牌号为2A102A10。它比。它比2A012A01铜铜的含量稍高，镁的含量低，塑性好，且孕育期长，又的含量稍高，镁的含量低，塑性好，且孕育期长，又有较高的抗剪强度。牌号有较高的抗剪强度。牌号2A112A11硬铝既有相当高的硬度硬铝既有相当高的硬度又有足够的塑性，在仪器、仪表及飞机制造成中获得又有足够的塑性，在仪器、仪表及飞机制造成中获得广泛的应用。牌号为广泛的应用。牌号为7A047A04超硬铝，多用于制造飞机上超硬铝，多用于制造飞机上受力大的结构零件，如起落

10、、大梁等。受力大的结构零件，如起落、大梁等。硬铝、超硬铝硬铝、超硬铝TE- PWenyun Ju第第 页页8 锻铝合金大多是锻铝合金大多是A1-Mg-Si-CuA1-Mg-Si-Cu系，含合系，含合金元素较少，有良好的热塑性和耐蚀性，适金元素较少，有良好的热塑性和耐蚀性，适于用压力加工来制造各种零件，有较高的机于用压力加工来制造各种零件，有较高的机械性能。一般锻造后再经固溶处理和时效处械性能。一般锻造后再经固溶处理和时效处理。理。锻铝合金锻铝合金TE- PWenyun Ju第第 页页9 铸造铝合金牌号的表铸造铝合金牌号的表示方法示方法铸造铝合金中有一定数量的共晶组织，故具有良铸造铝合金中有一定

11、数量的共晶组织，故具有良好的铸造性能，但塑性差，常采用变质处理和热好的铸造性能，但塑性差，常采用变质处理和热处理的办法提高其机械性能。铸造铝合金可分为处理的办法提高其机械性能。铸造铝合金可分为A1-SiA1-Si系、系、A1-CuA1-Cu系、系、A1-MgA1-Mg系和系和A1-ZnA1-Zn系四大类。系四大类。 铸造铝合金代号用铸造铝合金代号用“ZL”ZL”（铸铝）及三位数字表示。第一（铸铝）及三位数字表示。第一位数字表示合金类别（如位数字表示合金类别（如1 1表示铝表示铝- -硅系，硅系，2 2表示铝表示铝- -铜系，铜系，3 3表示铝表示铝- -镁系，镁系，4 4表示铝表示铝- -锌系

12、等）；后两位数字为顺序锌系等）；后两位数字为顺序号，顺序号不同，化学成分不同。号，顺序号不同，化学成分不同。铸造铝合金铸造铝合金A1-SiA1-Si系铸造铝合金又称硅铝明，是铸造铝合金中应用最广泛的系铸造铝合金又称硅铝明，是铸造铝合金中应用最广泛的一类。这种合金流动性好，熔点低，热裂倾向小，耐蚀性和耐一类。这种合金流动性好，熔点低，热裂倾向小，耐蚀性和耐热性好，易气焊。但粗大的硅晶体严重降低合金的机械性能。热性好，易气焊。但粗大的硅晶体严重降低合金的机械性能。因此生产中常采用因此生产中常采用“变质处理变质处理”提高合金的机械性能。提高合金的机械性能。 A1-CuA1-Cu铸造铝合金耐热性好，但

13、由于其铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，铸造铝合金耐热性好，但由于其铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性差，比强度低于一般优质硅铝明，故有被其它铸造铝合金取代的趋耐蚀性差，比强度低于一般优质硅铝明，故有被其它铸造铝合金取代的趋势。常用牌号有势。常用牌号有ZL201ZL201、ZL202ZL202。A1-MgA1-Mg铸造铝合金耐蚀性好，强度高，密度小铸造铝合金耐蚀性好，强度高，密度小( (为为2.552.55103kg/m103kg/m3 3) )，但其，但其铸造性能差，耐热性低，熔铸工艺复杂，时效强化效果小，常用牌号有铸造性能差，耐热性低，熔铸工艺复杂，时效强化效果小，常用牌号有ZL301Z

14、L301，ZL302ZL302。A1-ZnA1-Zn铸造铝合金铸造性能好，铸态下可自然时效，是一种铸态下高强度铸造铝合金铸造性能好，铸态下可自然时效，是一种铸态下高强度合金，价格是铝合金中最便宜的，但耐蚀性差，热裂倾向大，有应力腐蚀合金，价格是铝合金中最便宜的，但耐蚀性差，热裂倾向大，有应力腐蚀断裂倾向，密度大。常用牌号有断裂倾向，密度大。常用牌号有ZL40lZL40l、ZL402ZL402。 TE- PWenyun Ju第第 页页10合金1合金2+（+）+ 代表变形铝合金 代表不能热处理铝合金 代表能热处理铝合金 代表铸造铝合金TE- PWenyun Ju第第 页页111、特性：、特性：优良

15、的导电、导热性和耐腐蚀，易加工优良的导电、导热性和耐腐蚀，易加工2、常用铜材：、常用铜材：紫铜（工业纯铜）：紫铜（工业纯铜）：T1、T2、 （ TU1、TP1 ）无氧铜无氧铜磷脱氧铜磷脱氧铜黄铜（铜锌合金）：黄铜（铜锌合金）：H68、H96、青铜（青铜（原指铜锡合金，现指黄铜和白铜外的铜合金）原指铜锡合金，现指黄铜和白铜外的铜合金）白铜（铜镍合金）：白铜（铜镍合金）：B10、B30、注意：黄铜和青铜都有压力加工用和铸造用之分，注意：黄铜和青铜都有压力加工用和铸造用之分，区别在于牌号，如区别在于牌号，如H68、QSn4-3用于压力加工，用于压力加工，ZCuZn40Pb2、ZCuSn10Zn2分别

16、为铸造黄铜和铸分别为铸造黄铜和铸造锡青铜。造锡青铜。二、铜及铜合金二、铜及铜合金TE- PWenyun Ju第第 页页12铜是贵重有色金属。工业纯铜又称紫铜，密度为铜是贵重有色金属。工业纯铜又称紫铜，密度为8.968.96103kg/m3103kg/m3，熔点为，熔点为l083l083。纯铜具有良好的导。纯铜具有良好的导电、导热性，其晶体结构为面心立方晶格，因而塑性电、导热性，其晶体结构为面心立方晶格，因而塑性好，容易进行冷热加工。同时纯铜有较高的耐蚀性，好，容易进行冷热加工。同时纯铜有较高的耐蚀性，在大气、海水中及不少酸类中皆能耐蚀。但其强度低，在大气、海水中及不少酸类中皆能耐蚀。但其强度低

17、，强度经冷变形后可以提高，但塑性显著下降。强度经冷变形后可以提高，但塑性显著下降。工业纯铜按杂质含量可分为工业纯铜按杂质含量可分为T1T1、T2T2、T3T3、T4T4四种。四种。“T”T”为铜为铜的汉语拼音字头，其后数字越大，纯度越低。如的汉语拼音字头，其后数字越大，纯度越低。如T1T1的的 CuCu99.9599.95，而，而T4T4的的 CuCu99.5099.50，余为杂质含量。，余为杂质含量。纯铜一般不作结构材料使用，主要用于制造电线、电缆、导纯铜一般不作结构材料使用，主要用于制造电线、电缆、导热零件及配制铜合金。热零件及配制铜合金。1、工业纯铜（紫铜）、工业纯铜（紫铜） TE- P

18、Wenyun Ju第第 页页13黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。 按化学成分分为普通黄铜和特殊黄铜两类：按化学成分分为普通黄铜和特殊黄铜两类：普通黄铜由铜与锌组成的二元合金。它的色泽美普通黄铜由铜与锌组成的二元合金。它的色泽美观，对海水和大气腐蚀有很好的抗力。黄铜的力观，对海水和大气腐蚀有很好的抗力。黄铜的力学性能与含学性能与含ZnZn量有关。量有关。 常用的常用的 单相黄铜有单相黄铜有H80H80、H70H70等。等。“H”H”为为“黄黄”的汉语拼的汉语拼音字首，数字表示平均含音字首，数字表示平均含CuCu量。量。H80H80色泽好，可以用来制造装饰色

19、泽好，可以用来制造装饰品。品。H70H70强度高、塑性好，可用深冲压的方法制造弹壳、散热器、强度高、塑性好，可用深冲压的方法制造弹壳、散热器、垫片等零件。常用的垫片等零件。常用的 + + 双相黄铜有双相黄铜有H62H62、H59H59，它们具有较高的，它们具有较高的强度与耐蚀性，且价格便宜，主要用于热压、热轧零件。强度与耐蚀性，且价格便宜，主要用于热压、热轧零件。2、黄铜、黄铜 TE- PWenyun Ju第第 页页143、青铜、青铜 青铜原指青铜原指Cu-SnCu-Sn合金。但逐渐地把除锌以外的其合金。但逐渐地把除锌以外的其它元素的铜基合金，也称为青铜。它元素的铜基合金，也称为青铜。 青铜包

20、含有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜包含有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜和铅青铜等。青铜和铅青铜等。青铜牌号的表示方法青铜牌号的表示方法青铜的代号为：青铜的代号为：“Q(Q(青青)+)+主加元素符号及其质量分数主加元素符号及其质量分数+ +其它元素符号及质量分数其它元素符号及质量分数”铸造青铜则在代号（牌号）前加铸造青铜则在代号（牌号）前加“ZCu”ZCu”。TE- PWenyun Ju第第 页页153、青铜、青铜 2）锡青铜）锡青铜 以以SnSn为主加入元素的铜合金。锡青铜的机械性能与含为主加入元素的铜合金。锡青铜的机械性能与含SnSn量有量有关。当关。当 Sn5Sn56 6时，随着含时，随着

21、含SnSn量的增加，合金的强度和塑性量的增加，合金的强度和塑性都增加。当都增加。当 SnSn6 6时，强度还继续增高，但塑性急剧下降。时，强度还继续增高，但塑性急剧下降。当含当含SnSn量大于量大于2020时，强度显著下降，合金变得很脆，故工业用时，强度显著下降，合金变得很脆，故工业用锡青铜的锡青铜的 SnSn一般等于一般等于3 31414。 Sn5Sn5的锡青铜具有良好的的锡青铜具有良好的塑性和一定的强度，适于压力加工。塑性和一定的强度，适于压力加工。 Zn10Zn10的锡青铜，由于的锡青铜，由于塑性差只适于铸造。塑性差只适于铸造。 锡青铜的耐腐蚀性比纯铜和黄铜都高，特别是锡青铜的耐腐蚀性比

22、纯铜和黄铜都高，特别是在大气、海水等环境中。抗磨性能也高，多用在大气、海水等环境中。抗磨性能也高，多用于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。于制造轴瓦、轴套等耐磨零件。 TE- PWenyun Ju第第 页页163、青铜、青铜3）铝青铜）铝青铜 铝青铜是以铝为主加元素的铜合金，它不仅价格低廉，铝青铜是以铝为主加元素的铜合金，它不仅价格低廉，且强度、耐磨性、耐蚀性及耐热性比黄铜和锡青铜都高，还且强度、耐磨性、耐蚀性及耐热性比黄铜和锡青铜都高，还可进行热处理可进行热处理( (淬火、回火淬火、回火) )强化。当含强化。当含A1A1量小于量小于5 5时，强度时，强度很低，塑性高；当含很低，塑性高；当含A1A1量

23、达到量达到1212时，塑性已很差，加工困时，塑性已很差，加工困难。故实际应用的铝青铜的难。故实际应用的铝青铜的 AlAl一般在一般在5 51010之间。当之间。当 AlAl5 57 7时，塑性最好，适于冷变形加工。当时，塑性最好，适于冷变形加工。当 AlAl1010左右时，左右时，常用于铸造。常用于铸造。铝青铜在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中具有比黄铜和铝青铜在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中具有比黄铜和锡青铜更高的抗蚀性。因此铝青铜是无锡青铜中应用最广的锡青铜更高的抗蚀性。因此铝青铜是无锡青铜中应用最广的一种，也是锡青铜的重要代用品，缺点是其焊接性能较差。一种，也是锡青铜的重要代用品，缺点

24、是其焊接性能较差。铸造铝青铜常用来制造强度及耐磨性要求较高的摩擦零件，铸造铝青铜常用来制造强度及耐磨性要求较高的摩擦零件，如齿轮、轴套、蜗轮等。如齿轮、轴套、蜗轮等。TE- PWenyun Ju第第 页页173、青铜、青铜 4）铍青铜）铍青铜 铍青铜的含铍青铜的含BeBe量很低，约量很低，约 BeBe1.71.72.52.5，BeBe在在CuCu中的溶解度随温度而变化，故它是唯一可中的溶解度随温度而变化，故它是唯一可以固溶时效强化的铜合金，经固溶处理及人工时以固溶时效强化的铜合金，经固溶处理及人工时效后，其性能可达效后，其性能可达bb1200MPa1200MPa， 2 24 4，3303304

25、00HBS400HBS。 铍青铜还有较高的耐蚀性和导电、导热性，无磁性。铍青铜还有较高的耐蚀性和导电、导热性，无磁性。此外，有良好的工艺性，可进行冷、热加工及铸造成型。此外，有良好的工艺性，可进行冷、热加工及铸造成型。通常制作弹性元件及钟表、仪表、罗盘仪器中的零件，通常制作弹性元件及钟表、仪表、罗盘仪器中的零件，电焊机电极等。电焊机电极等。TE- PWenyun Ju第第 页页18 镁合金是实际应用中镁合金是实际应用中最轻最轻的金属结构材料，它具的金属结构材料，它具有密度小、比强度和比模量高、阻尼性、导热性、切有密度小、比强度和比模量高、阻尼性、导热性、切削加工性、铸造性能好、电磁屏蔽能力强、

26、尺寸稳定、削加工性、铸造性能好、电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富、容易回收等一系列优点，因此，在汽车工资源丰富、容易回收等一系列优点，因此，在汽车工业、通信电子业和航空航天业等领域具有广泛的应用业、通信电子业和航空航天业等领域具有广泛的应用前景。前景。 但镁合金在熔炼加工过程中极易氧化燃烧，生产但镁合金在熔炼加工过程中极易氧化燃烧，生产难度很大难度很大, ,生产技术还不成熟和完善生产技术还不成熟和完善, ,目前主打产品是目前主打产品是镁合金压铸件。而且现有工业镁合金的耐蚀性较差、镁合金压铸件。而且现有工业镁合金的耐蚀性较差、高温强度低，限制了镁合金在高温（高温强度低，限制了镁合金在高温（150150350350）场）场合的应用合的应用。三、镁合金和钛合金三、镁合金和钛合金TE- PWenyun Ju第第 页页19 钛合金是近来快速发展的材料。其密度小、强钛合金是近来快速发展的材料。其密度小、强度大大高于钢，尤其是比强度和比模量突出；