非铁金属材料及其合金课件

1、 第五节 非铁金属及其合金主要内容铝及铝合金铜及铜合金钛及钛合金镁及镁合金轴承合金概 述1.定义 : 除黑色金属 ( 钢、铁 ) 以外的所 有金属。 2.性能特点:具有独特的物理、化学性能。3.分类重金属(密度3.5); Cu、Ni 等。轻金属(密度3.5); Al、Mg 等。贵重金属; Au、Ag、Pt 等。稀有金属; W、Ti、Nb 等。半金属; Si、Te、B 等。 工业纯铝物理性能：银白色光泽，密度小（2.7g/cm3），熔点低（660），为非磁性材料。 原子结构：固态铝具有面心立方晶体结构，无同素异构转变。因此铝具有良好的塑性和韧性，在0253之间塑性韧性不降低。分类：纯铝按其纯度分

2、为高纯，工业高纯和工业纯铝，纯度依次降低。应用：工业纯铝主要用作制备铝基合金；高纯铝用于科学试验，化学工业和其他特殊领域。此外纯铝还用于制作电线、铝箱、屏蔽壳体、反射器、包覆材料及化工容器等。 铝合金的分类铝合金的分类形变铝合金铸造铝合金不能热处理强化能热处理强化固溶处理： 时效处理自然时效人工时效 将铝合金加热至单相区恒温保持，然后快速冷却，可在室温下得到过饱和的 固溶体。 在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高。铝合金的热处理含4%Cu的铝合金的人工时效曲线*过时效：时效温度过高合金软化形变铝合金形变铝合金是指合金元素含量较低，可以通过压力加工制成各种型材及成形零件的一类铝合金。1

3、.防锈铝合金：LF(铝防）+顺序号（化学成分） 如LF5是Mg含量为（4.85.5）的防锈铝合金。这类合金主要有Al-Mg和Al-Mn系等，塑性好、耐腐蚀，可冷变形强化，多用于制造受力小、质轻、耐腐蚀的冲压件和焊接结构件等。常用的铝合金4.锻铝合金 ( LD ) :LD(锻铝）+顺序号（化学成分） 这类合金主要有Al-Cu-Mg-Si系合金，热塑性和耐蚀性较高，适于锻压成形。多用于制造形状复杂、比强度要求高的受力结构件。压气机叶片 铸造铝合金 合金含量较高，适于铸造成形。 牌号：ZL(铸铝）+ 三位数字 说明：第一位数字表示合金系列； 第二、三位数字表示合金序号（化学成分）。铸 造铝合金铝锌系

4、合 金铝镁系合 金铝铜系合 金铝硅系合 金铸造、机械性能良好高温强度高（耐热），易腐蚀强度、塑性高，耐腐蚀，铸造时易氧化强度高，易腐蚀，价格低汽缸头 铝铜合金大型空压机活塞铝锌合金活塞(裙部为铝硅合金)鼓风机用密封件铝镁合金 铜及铜合金 纯铜（紫铜）物理性能：紫红色光泽，密度8.9g/cm3，熔点1083，导电、导热性能良好，塑性好，耐蚀，强度低。 应用：工业上利用铜制造电线、导电零件、油管等；同时，还利用纯铜（逆磁性材料）不受磁场干扰的特性制备磁性仪器和其他防磁器械等。 纯铜通过合金化处理可以改善其机械性能，铜合金按其色泽的不同可分为黄铜、青铜、白铜三大类。复杂黄铜： 又称多元黄铜，在Cu-

5、Zn二元合金的基础上，加入Sn、Si、Pb、Fe等合金元素，改善和提高其性能。表示方法：H(黄）+主加元素符号（锌除外）+数字（铜含量）-数字（主加元素含量，其余为锌含量）例如：HPb60-1 青铜 除了以锌或镍为主加元素的铜合金外，其余铜合金外观多为棕绿色，通称为青铜。表示方法：Q(青）+ 主加元素符号 + 数字（主加元素含量）数字（其他合金元素平均含量）普通青铜： 普通青铜以锡为主加元素，又称锡青铜。它是人类历史上应用最早的合金，具有良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温韧性，但耐酸性差。 特殊青铜： 特殊青铜是不含锡的青铜合金。 铝青铜有良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性，应用最为广泛。铍青铜有

6、较高的弹性极限和疲劳强度，无磁，冲击无火花；强毒，限制生产。 另外，还有硅青铜、铅青铜等。钛及钛合金钛合金质量小，强度高，具有很高的耐蚀性和耐热性。熔点高、熔炼和浇注工艺复杂，价格昂贵。一、纯钛灰白色，熔点1668 ，固态有同素异构转变。焊接性好、强度低、塑性好、易于冷压加工。二、钛合金按退火和淬火状态组织不同：钛合金，钛合金和+钛合金 牌号：TA、TB、TC加上编号1、镁资源丰富，是地壳中仅次于铝、铁的第三种最为丰富的金属元素，其储量占地壳的2.5%；2、密度低，只有铝的2/3，使镁合金在许多性能上可与铝合金相媲美，在许多飞机零件和航天器中越来越多地使用镁合金 ；3、化学性质活泼，易氧化。镁

7、及镁合金 概述 工业纯镁 银白色，密度1.74g/cm3，熔点650，沸点1100。其晶体结构hcp，无同素异构转变，镁的电极电位较低，抗蚀能力很差，在潮湿的空气和海水中，易受到腐蚀。当温度升高，镁能被剧烈氧化以至燃烧。 物理性能 工业纯镁牌号用拼音字母M+顺序号表示。其主要用于制造镁合金和用于其他合金的添加元素，其次还常用作化工与冶金生产中的还原剂和烟火工业、钢铁脱硫等。 应 用 纯镁弹性模量小（室温下仅为45GPa），因此在外力作用下弹性变形功较大，镁合金可承受较大的冲击和振动载荷。 添加少量Zr和稀土元素：细化晶粒，提高耐热性并改善镁合金的工艺性能等多方面作用。 杂质元素：Fe、Ni、C

8、u等元素对Mg合金性能危害很大，作为杂质必须严格控制其在合金中的含量。 添加Zn：产生固溶强化，其沉淀析出相Mg2Zn3或MgZn2，强化效果不及Mg17Al12元素，故一般Zn元素用于配合其他合金元素来强化Mg； 镁合金分为形变镁合金和铸造镁合金两大类，其编号方法与铝合金类似，如MB1表示1号形变镁合金，ZM1表示1号铸造镁合金。 工业中常用镁合金主要集中于Mg-Al-Zn、Mg-Zn-Zr、Mg-RE-Zr、Mg-M等几个合金系列。 镁合金的分类 镁合金的分类和常用铝合金 我国目前的形变镁合金主要为Mg-Mn系，Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Zr系三类。 Mg-Mn系合金有良好的耐蚀性和

9、焊接性能，其板材用于制作蒙皮等焊接结构件，以及通过锻造制作外形复杂的耐蚀构件，且一般在退火状态使用； Mg-Al-Zn系合金强度较高，塑性好，多用于制造有中等力学性能要求的零件； Mg-Zn-Zr系强度最高，属高强镁合金，是在航空等工业应用最多的变形镁合金，使用时应进行人工时效强化。形变镁合金 我国八个牌号的铸造镁合金又分为高强度铸造镁合金和耐热铸造镁合金两大类。 高强度铸造镁合金有Mg-Al-Zn系（ZM5）和Mg-Zn-Zr系（ZM1，ZM2，ZM7，ZM8），其有高的室温强度，塑性好且工艺性能优异，但耐热性差（150使用），可用于制造飞机发动机，卫星中承受较高载荷的铸造结构件。 耐热铸造镁合金是Mg-RE-Zr系（ZM3、ZM4、ZM6）， 合金工艺