机械工程材料 第2版 课件 高红霞 第9、10章 有色金属、新型金属材料

《工程材料》第9章有色金属

第9章有色金属§1、铝及其合金

一、纯铝1080（99.80%）、1070…1060（99.60%）

二、铝合金工业纯铝1A99（99.99%）、1A97、1A85（99.85%）工业高纯铝性能轻（γ2.7），塑性高（>50%），导电导热应用电线电缆，铝箔，日用品Al－Cu,Al－Mg,Al－Si,Al－Zn等1.成分α或α+θ2.组织αFα+θDLAl变形铝合金（D以左）铸造铝合金（D以右）3.分类防锈铝硬铝超硬铝锻铝＜FF－D＞D4.强化淬火+时效

（＞F）淬火（固溶处理）：加热→保温→水冷

淬火后得α过，硬度不太高

时效：淬后放置一定时间Rm、HBW升高

如4%Cu的Al-Cu合金，退火后Rm=200，

淬后250，自然时效4天400

时效后α过中析出强化相，强度硬度提高明显5.性能比强度大，导电导热，耐大气腐蚀6.应用轻型结构件（航空航天、交通运输、家电等）

如汽车火车飞机零件：以铝代钢是发展方向。自重↓→V↑，↑N，↓油耗发动机活塞、车身板、车轮、连杆等小轿车铝材用量：日本280Kg，中国150Kg。变质处理：铸造铝合金浇注前加入变质剂，可细化组织未变质处理的组织变质处理的组织三、铝合金牌号、性能、应用牌号组织性能应用防锈铝硬铝超硬铝锻铝铸铝5A05（LF5）

α

塑性好.耐蚀耐蚀容器.管道.油箱

2A11（LY11）α+θ

强度高螺钉.螺栓.车身板.飞机蒙皮.螺旋浆叶片7A04（LC4）α+θ

强度

更高飞机大梁，起落架

2A50（LD5）α+θ

强度高，热塑性内燃机活塞.连杆

ZL102（ZAlSi12）ZL301(ZAlMg10)α+(α+θ)

铸造性好，耐蚀水泵.电机壳.汽缸体.发动机活塞.车轮变形铝合金牌号前面的数字代表合金系：1纯铝，2铝铜，3铝锰，4铝硅，5铝镁，6铝镁硅，7铝锌铸造铝合金牌号前面的数字代表合金系：1铝硅，2铝铜，3铝镁，4铝锌油管水箱发电设备管道高效冷风机内防锈铝蒸发器§2、铜及其合金

一、纯铜（紫铜）T1，T2，T3，T4二、铜合金性能塑性好（面心），导电导热，耐蚀应用电线电缆，热交换器，热水泵，导电棒，导电座Cu-ZnCu-SnCu-AlCu-Be黄铜

锡青铜

铝青铜

铍青铜

1.成分牌号2.性能导电导热，耐蚀耐磨，弹性3.应用化工轴，齿轮，弹性元件，电气开关，接触器高导电紫铜排、紫铜棒建筑用冷热水管空调用紫铜管三、铜合金牌号、性能、应用牌号组织性能应用黄铜Cu-Zn

锡青铜

Cu-Sn

铝青铜Cu-Al

铍青铜Cu-Be

铅青铜Cu-Pb

H70

H62ZCuZn31Al2

QBe2

ZCuPb10Sn10α+β´强硬度较高高级弹性元件.齿轮.轴套.高速高压轴承α

α+β´复杂散热器.弹壳.钟表件

蜗轮.轴承塑性好.一定强度铸造性好

QSn4-3

QSn6.5ZCuSn10Zn2

α

α+β´复杂弹簧.衬垫.管配件阀门.泵壳.齿轮.蜗轮塑性好.强度较高铸造性好

QAl5QAl7ZCuAl9Mn2

α

α+β´复杂同上塑性好.强度

较高铸造性好

轴承铜合金型材零件铜合金铸造零件热锻黄铜阀黄铜过滤器铜泵铜轴承§3、轴承合金

滑动轴承，轴瓦内衬性能强，韧，耐蚀耐磨，导热组织软基+硬质点牌号韧强耐磨ZChSnSb11-6（或ZSnSb11Cu6）

α+SnSb+Cu6Sn5汽轮机.发动机等大型高速轴承ZChPbSb16-16-2（或ZPbSb16Sn16Cu2）

(α+SnSb)+SnSb+Cu2Sb汽车、拖拉机曲轴.低速轴承ZSnSb12Pb10Cu4组织ZPbSb16Sn16Cu2钢背-铜铅合金双金属衬套本章重点内容1.铝合金性能特点及应用铝合金比强度大，导电导热，耐大气腐蚀，铝合金主要用于轻型结构件（航空航天、交通运输、家电等）。变形铝合金塑性较高，主要用作耐蚀容器、管道、油箱等；铸造铝合金液态流动性较高，主要用作水泵、电机壳、汽缸体、活塞、车轮等。2.铜合金性能特点及应用铜合金耐蚀耐磨，弹性高、导电导热性好，用于化工设备的轴及齿轮等、弹性元件，电气开关，接触器等。《工程材料》第10章新型金属材料§1、粉末烧结合金工艺方法主要工序：制粉、压制、烧结后续工序：整形、浸渍、复压复烧

粉末冶金工艺流程图组织孔隙度使烧结合金抗拉强度、延伸率、冲击值、疲劳强度因应力集中显著下降。便于贮存润滑油，可提高抗磨性能。性能应用范围结构件：缝纫机零件、油泵转子、油泵齿轮、锁配件及转动盘、齿轮、含油轴承、过滤器、刹车片等工具件：车刀铣刀等耐热件：加热体、热电偶丝等晶粒与晶界。原来粉末颗粒的周界消失成分高熔点、难熔金属：W、Mo及耐热合金等。高硬度材：高速钢、硬质合金、铁基和铜基摩擦材料。多孔材：铅基、锡基、铜基轴承合金、铜基过滤器等。复合材：金属基和陶瓷基等复合材料。

粉末冶金零件§2、非晶态合金工艺方法液相急冷法气相沉积法组织无成分铁、镍、钴等金属与硼、磷、硅等非金属组成的合金。较高的强度和硬度。缺口敏感性很低，韧性很高。高耐蚀性、高导磁率、高磁感、低铁损等。性能应用范围主要用作变压器及电动机铁芯材料、磁头材料、焊料、也可用作高强材料、高耐腐蚀材料。

铁基非晶铁芯§3、高温合金组织固溶体及强化相成分铁基、镍基、钴基。较高高温强度、抗高温氧化及抗高温热腐蚀性、疲劳性能、韧性和塑性、高温持久及蠕变性能。性能应用范围发动机燃烧室、发动机的涡轮盘、叶片和高温下的紧固件等。

GH49镍基合金时效组织镍基高温合金燃气轮机涡轮零件§4、耐热单晶合金工艺方法定向凝固技术：单晶制造原理图组织高温蠕变强度和热疲劳强度性能应用范围高温受力零件，如燃气涡轮发动机的涡轮叶片。也可作为热交换器、加热炉部件等一般耐热材料一个晶粒，无晶界成分镍基高温合金，通常含有Cr，Co，W等起到固溶强化、第二相强化和晶界强化等作用。§5、超塑性合金超塑性微细晶粒超塑性、相变超塑性组织共析或共晶两相组织，或单相固溶体组织。超塑性变形后晶粒大小及形状不变，仍为等轴晶，成分铝基合金、镁基合金、钛基合金、铜基合金、锌铝合金、铁铬镍合金、低碳钢、不锈钢等高的延伸率性能应用范围塑性成形件、焊接件。

§6、形状记忆合金初形处理将轧制或拉丝后的合金成形，在400～500℃保温使之记住形状；或将处于高温退火状态的合金成形，在200～300℃保温使之记住形状；或

将合金在800～1000℃