教学材料《材料》-项目十三

13.1铝及其合金铝合金是仅次于钢铁用量的金属材料。据调查，在铝合金市场中，有23%的用量消耗于建筑业和结构业，22%用于运输业，21%用于容器和包装，而电气工业占10%。在航空工业中，铝合金的用量占着绝对优势。下一页返回13.1铝及其合金13.1.1纯铝的性能简介1.纯铝具有的特点(1)铝很轻，它的密度为2.2g/cm3，大约是铁或铜的1/3。(2)导电性和导热性较好，仅次于银、铜和金，居第四位。室温时，铝的导电能力约为铜的62%;若按单位重量计算材料的导电能力，铝的导电能力约为铜的200%(3)具有面心立方晶格，塑性好(ψ=82%)，能通过冷热压力加工制成各种型材，如丝线箔等。(4)抗大气、海水腐蚀性能好，因为铝的表面能生成一层极致密的氧化铝薄膜，它能有效地隔绝铝和氧的接触，防止铝表面的进一步氧化。上一页下一页返回13.1铝及其合金(5)强度很低，抗拉强度仅为50MPa，虽然可通过冷作硬化的方法强化，但仍不能直接用于制作结构材料。2.纯铝的号牌及应用纯铝的牌号是用“铝”字的汉语拼音的第一个字母“L”后加顺序号表示。L04-L01为高纯铝;L0和L00为工业高纯铝，用于科学研究、化工工业及一些特殊场合;工业纯铝的纯度为99.0%~98.0%，其牌号为L1,L2……L7，编号越大，纯度越低，工业纯铝塑性好，可进行各种压力加工，制成板材、箔材、线材、带材及型材，但强度低。也适用于制造电缆、电器零件、蜂窝结构、装饰件及日常生活用品。上一页下一页返回13.1铝及其合金13.1.2铝合金的分类及应用为了提高铝的力学性能，在纯铝中加入合金元素配制成铝合金。铝合金不仅保持纯铝的熔点低、密度小、导热性良好、耐大气腐蚀以及良好的塑性、韧性和低温性能，且由于合金化，使铝合金大都可以实现热处理强化，某些铝合金强度可达400~600MPa。因此，广泛用于航空航天、机械制造、日常用品等领域。在Al中通常加入Cu,Mg,Zn,Si,Mn及稀土等元素，它们与Al所形成的相图大都具有二元共晶相图的特点。如图13-1所示，根据相图，铝合金可分为形变铝合金与铸造铝合金两大类。上一页下一页返回13.1铝及其合金1.形变铝合金形变铝合金是指由铝合金铸锭经冷、热加工后形成的各种规格的板、棒、带、丝、管等形状，由图13-1可知，成分位于D点左侧的合金，在加热时均能形成单相固溶体组织，合金塑性好，适于压力加工，故归为形变铝合金。此类合金又分为两部分。成分在F点左侧的合金，由于从室温到液相出现前，均为单相a固溶体，其成分不随温度变化而变化，故不能进行热处理强化，即它们是不能热处理强化的铝合金，但能通过形变强化(加工硬化)和再结晶处理来调整其组织性能。这类单相组织的合金具有良好的耐腐蚀性能，又称为防锈铝。上一页下一页返回13.1铝及其合金成分在F~D之间的铝合金，其固溶体的成分随温度而变化，可以通过热处理改变性能，即属于能热处理强化的铝合金。工程中常用的硬铝、超硬铝等便属于这类合金。(1)防锈铝合金。防锈铝合金包括铝一镁系和铝一锰系，编号采用“铝”和“防”二字的汉语拼音的第一个大写字母“LF”加顺序号表示，如LFS,LF21。这类铝合金的主要特性是具有优良的抗腐蚀性能，因此而得名。此外，还具有良好塑性和焊接性，适合于压力加工和焊接。这类合金不能进行热处理强化，即时效强化，因而力学性能比较低。为了提高其强度、可用冷加工方法使其强化。而防锈铝合金由于切削加工工艺性差，一般适用于制造焊接管道、容器、铆钉以及其他冷变形零件。上一页下一页返回13.1铝及其合金

(2)硬铝合金。硬铝合金主要为Al-Cu-Mg系，加入铜和镁的目的是为了能生成强化相CuAl2(θ)和Al2CuMg，使其在时效时发生时效硬化作用。该合金的牌号用“铝”和“硬”的汉语拼音的第一个字母表示，如LY11,LY12等。硬铝具有相当高的强度和硬度，经自然时效后强度达到380MPa~490MPa(原始强度为290Mpa~300MPa，提高25%~30%，硬度也明显提高(由70HB~85HB提高到120HB。与此同时仍能保持足够的塑性。常用的硬铝合金有以下几类。①铆钉硬铝(如LY1,LY10等):合金中含铜量较低，固溶处理后冷态下塑性较好。时效强化速度慢。故可利用孕育期进行铆接，然后以自然时效提高强度，主要用作铆钉。上一页下一页返回13.1铝及其合金②标准硬铝(如LY11):含有中等数量的合金元素，通过淬火与自然时效可获得好的强化效果。常利用退火后良好的塑性进行冷冲、冷弯、轧压等工艺，以制成锻材、轧衬或冲压件等半成品。标准硬铝还用做大型铆钉、螺旋桨叶片等重要构件。③高强度硬铝(如LY12,LY6):是合金元素含量较高的一类硬铝。在这类合金中，镁的含量较LY11高(约1.5%，故强化相含量高，因而具有更高的强度和硬度，自然时效后

可达500MPa。但承受塑性加工能力较低，可以制作航空模锻件和重要的销轴等。硬铝合金有两个重要特性在使用或加工时必须注意。上一页下一页返回13.1铝及其合金①抗蚀性差:特别在海水中尤其明显。因此需要防护的硬铝部件，其外部都包一层高纯度铝，制成包铝硬铝材，但是包铝的硬铝热处理后强度较未包铝的低。②固溶处理温度范围很窄:LY11为505℃~510℃,LY12为495℃~503℃，低于此温度范围固溶处理，固溶体的过饱和度不足，不能发挥最大的时效效果;超过此温度范围，则容易产生晶界熔化。(3)超硬铝合金。A1-Zn-Mg-Cu系合金是变形铝合金中强度最高的一类铝合金，其强化相除CnAl2,和Al2CuMg外，还有相当强烈的强化相MgZn2,AIZnMgCn等，因而其时效强化效果比硬铝更高，一般均进行人工时效。上一页下一页返回13.1铝及其合金该合金的牌号用“铝”和“超”的汉语拼音的第一个字母表示，如LC5和LC6等。这类铝合金用于制造受力较大的结构件，如飞机大梁、起落架等。(4)锻铝合金。Al-Cn-Mg-Si系合金具有优良的热塑性，适于生产各种锻件或模锻件，故称锻造铝合金。其牌号是以“铝”和“锻”的汉语拼音的第一个字母表示，如LD5,LD7和LD10等。这类铝合金主要用于制造承受重载荷的锻件和模锻件，如航空发动机活塞、直升机的桨叶等。2.铸造铝合金铸造铝合金有良好的铸造性能，可浇注成各种形状复杂的铸件。铸造铝合金的种类很多，主要有Al-Si系、Al-Cu系、上一页下一页返回13.1铝及其合金Al-Mg系和Al-Zn系四类。铸造铝合金的代号用ZL(“铸铝”的汉语拼音字首)及三位数字表示。第一位数字表示主要合金类别，"1”表示铝一硅系，"2”表示铝一铜系，"3”表示铝一镁系，"4”表示铝一锌系;第二、第三位的数字表示顺序号，如ZL102,ZL401等。铸造铝合金的牌号由Z和基体元素化学符号、主要元素化学符号以及表示合金元素平均含量的百分数组成。(1)铝硅合金(又称硅铝明)。这类铝合金通常称硅铝明。它有优良的铸造性能(如流动性好，收缩及热裂倾向小)，一定的强度和良好的耐腐蚀性，应用广泛。ZL102(wSi=10%~13%)是一种典型的铝硅合金，属于共晶成分，上一页下一页返回13.1铝及其合金通常称为简单硅铝明，图13-2是铝硅合金相图。经铸造后的组织是硅溶于铝中形成的α固溶体和硅晶体组成的共晶体(α+Si)，由于硅本身脆性大，又呈粗大针状分布在组织中[图13-3(a)，暗色针状为硅晶体，亮色为α固溶体]，故使合金力学性能大为降低。为提高力学性能，常采用变质处理，即在浇注前向合金液中加入占合金重量2%~3%的变质剂(常用2/3NaF+1/3NaC的混合盐)，停留十多分钟后浇入铸型。因变质剂使共晶点移向右下方，故变质后为亚共晶合金，硅晶体变为细小粒状，均匀分布在铝基体上，并生成塑性好的初晶α

固溶体[13-3(b)，暗色基体为细粒状共晶体，亮色为初晶α

固溶体]。变质后，合金力学性能显著提高，上一页下一页返回13.1铝及其合金由原来的σb=140MPa,δ=3%，提高到

σb=180MPa,δ=8%。但ZL10的致密性较差，且不能热处理强化。为提高铝硅合金的强度，常加入能产生时效硬化(或时效强化)的铜、镁等合金元素，称此合金为特殊硅铝明。这种合金在变质处理后还可通过固溶热处理和时效进一步强化合金。铝硅合金广泛用于制造重量轻、形状复杂、耐腐蚀和强度要求不高的铸件。如内燃机活塞、汽缸体等，常用代号有ZL102,ZL104,ZL105等。(2)铝铜合金。这类合金的wCu=4%~14%。由于铜在铝中有较大的溶解度，且随温度发生变化，因此可进行时效上一页下一页返回13.1铝及其合金硬化。铝铜合金耐热性好，但铸造性能和耐腐蚀性差。主要用来制造要求较高强度或高温下不受冲击的零件，常用代号有ZL201、ZL202、ZL203等。(3)铝镁合金。这类合金密度小(<2.55g/cm3、耐腐蚀性好、强度高、铸造性能差、耐热性低，时效硬化效果甚微。主要用于制造在腐蚀性介质中工作的零件，常用代号有ZL301和ZL302等。(4)铝锌合金。这类合金铸造性能好，经变质处理和时效处理后强度较高，价格便宜，但耐腐蚀性、耐热性差，主要用于制造结构形状复杂的汽车、仪表、飞机零件等，常用代号有ZL401和ZL402等。上一页下一页返回13.1铝及其合金13.1.3铝合金的热处理铝合金的强化热处理包括固溶处理和时效处理。1.固溶强化由Al-Cu,Al-Mg,Al-Mn,Al-Si和Al-Zn等二元合金相图可知，靠近Al端均能形成有限固溶体，并且都有较大极限溶解度，而且其溶解度是随温度下降而降低的(见表13-1)。由于Cu,Mg,Mn,Si和Zn等元素在Al中的极限溶解度均大于1%，具有较强的固溶强化效果，因而它们都是铝合金的主加元素。2.时效处理上一页下一页返回13.1铝及其合金淬火后的铝合金强度和硬度随时效时间增长而发生显著升高的现象，称为时效硬化现象。时效处理分为自然时效和人工时效。在室温下进行的时效，称为自然时效;在加热条件下进行的时效，称为人工时效。自然时效时，铝合金放置4天，强化即可达到最大值。铝合金的时效强化效果取决于α固溶体的浓度、时效温度和时效时间。一般来说，α固溶体的浓度越高，时效效果越好。提高时效温度可以显著加快时效硬化速度，但显著降低时效获得的最高硬化值。时效温度过高，时效时间过长，将使合金软化，称为过时效。图13-4所示的是Al-4Cu合金在自然时效时的硬化曲线，由图可见，该合金经4~5d时效后，其抗拉强度较淬火状态有了显著提高，大约由σb=250MPa上升到σb=400MPa。上一页返回13.2铜及其合金铜及铜合金具有优良的导电性能、导热性能、抗腐蚀性能和良好的成形性能，在电气、化工、机械、动力、交通等工业部门得到广泛的应用。下一页返回13.2铜及其合金13.2.1纯铜的性能简介纯铜又称紫铜。纯铜有良好的导电性、导热性、抗蚀性和抗磁性。纯铜熔点为1083℃，结晶后具有面心立方晶格，无同素异构转变，塑性高而强度低，δ=50%，强度

σb=240Mpa。工业纯铜分冶炼产品(铜锭)及加工产品(铜材)两种。铜锭按杂质含量分为一号铜、二号铜、三号铜、四号铜，它们的代号分别是Cu-1,Cu-2,Cu-3,Cu-4，代号中数字越大，铜的杂质越多。铜锭中杂质主要有铅、秘、氧、硫、砷等。工业纯铜按氧的含量和生产方法的不同可分为如下三种。上一页下一页返回13.2铜及其合金1.韧铜含氧量为0.02%~0.1%的纯铜，用符号“T”加数字表示，常有T1,T2T3,T4等，其中顺序号越大，纯度越低。T1,T2主要用作导电材料和熔制高纯度铜合金，T4用作一般铜材。2.无氧铜这种铜是在碳和还原性气体保护下进行熔炼和铸造的，含氧量极低，不大于0.003%。牌号有TU1,TU2,"U”表示无氧，1号和2号无氧铜主要用于电真空器件。3.脱氧铜用磷或锰脱氧的铜，分别称为磷脱氧铜或锰脱氧铜，用符号TUP或TUMn表示，前者主要用于焊接结构方面，后者主要用于真空器件方面。用真空去氧得到的无氧铜，称真空铜(TK)。上一页下一页返回13.2铜及其合金13.2.2铜合金的分类及应用铜合金是以铜为基体，加入合金元素形成的合金。铜合金与纯铜比较，不仅强度高，而且具有优良的物理性能和化学性能，故工业中广泛应用的是铜合金。根据化学成分，铜合金分为黄铜、白铜、青铜三类;根据加工方法可分为压力加工铜合金和铸造铜合金。1.黄铜黄铜是以锌作为主要添加元素的铜合金，具有美观的黄色，统称黄铜。黄铜按含合金元素种类分为普通黄铜和特殊黄铜两种。上一页下一页返回13.2铜及其合金

(1)普通黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。普通黄铜用“黄”字的汉语拼音的第一个字母“H”表示，其后附以数字表示平均含铜量。如H62表示平均铜的质量分数为62%的普通黄铜。工业上应用较多的是H62黄铜、H68黄铜和H80黄铜。其中H62黄铜被誉为“商业黄铜”，广泛用于制作水管、油管、散热器垫片及螺钉等;H68黄铜强度较高，塑性好，适于经冷深冲压或冷深拉制造各种复杂零件，曾大量用于制造弹壳，有“弹壳黄铜”之称;H80黄铜因色泽美观，故多用于镀层及装饰品。黄铜的抗腐蚀性能与纯铜相近，在大气和淡水中是稳定的，但在海水、氨、铰盐和酸类存在的介质中抗蚀性较差。上一页下一页返回13.2铜及其合金黄铜最常见的腐蚀形式是“脱锌”和“季裂”。脱锌是指黄铜在酸性或盐类溶液中，由于锌优先溶解受到腐蚀，使工件表面残存一层多孔(海绵状)的纯铜，合金因此受到破坏。季裂是指黄铜零件在潮湿大气中，特别在含铰盐的大气、汞和汞盐溶液中受腐蚀而产生的破坏现象。这种现象一般发生在多雨的春季，因此得名。产生季裂的原因主要是零件内部存在残余的加工应力，并产生应力腐蚀破坏造成的。防止季裂的措施是加工后的黄铜零件应在260℃~300℃进行去应力退火或用电镀层(如镀锌、镀锡)加以保护。上一页下一页返回13.2铜及其合金(2)特殊黄铜。在普通黄铜的基础上，再加入Al,Mn,Si和Pb等元素的黄铜，称为特殊黄铜。特殊黄铜牌号的表示方法是用“H”+主加合金元素符号+Cn的质量分数+主加合金元素的质量分数，若后边还有其他数字，则表示其他合金元素的质量分数。例如，HMn58-2表示wCu=58%和wMn=2%的锰黄铜;ZHA166-6-3-2表示wCu

=66%，wAl

=6%、wFe=3%和wMn

=2%的铸造铝黄铜。特殊黄铜具有比普通黄铜更高的强度、硬度、抗腐蚀性能和良好的铸造性能。锰黄铜、铝黄铜、锰铁黄铜等常用来制造螺旋桨、压紧螺母等许多重要的船用零件及其他耐磨零件，在造船、电机及化学工业中得到广泛应用。常用黄铜的牌号、成分、力学性能及用途见表13-2。上一页下一页返回13.2铜及其合金2.青铜青铜分为锡青铜和无锡青铜，无锡青铜又称特殊青铜。青铜的牌号以“青字汉语拼音字首“Q”表示，其后附上主添加元素的元素符号和除铜以外所加元素的成分数字组。如QSn4-3，表示含wSn

=4%

,wZn

=3%的锡青铜。

(1)锡青铜。以锡为主加元素的铜合金称为锡青铜。锡青铜的力学性能与合金中的含锡量有密切关系，Sn的质量分数为5%~7%的锡青铜，塑性最好，适于冷、热加工。Sn的质量分数大于10%的锡青铜，强度较高，适于铸造。由于锡青铜的结晶温度区间大，流动性差，易产生偏析和形成分散缩孔，因此铸造性能较差。上一页下一页返回13.2铜及其合金但锡青铜铸造收缩率很小，是有色有色金属中铸造收缩率最小的合金，可用来生产形状复杂、气密性要求不太高的铸件。锡青铜在大气、海水、淡水和蒸汽中的抗蚀性比黄铜高。广泛用于蒸汽锅炉、海船的铸件，但锡青铜在亚硫酸钠、氨水和酸性矿泉水中极易被腐蚀。表13-3是常见青铜的牌号、成分、力学性能及用途。(2)铝青铜。以铝为主加元素的铜合金称为铝青铜。Al的质量分数5%~7%的铝青铜，塑性最好，适于冷加工。Al的质量分数为10%左右的铝青铜，强度最高，常以热加工或铸态使用。铝青铜的液固相线间隔极小，因此有很好的铸造流动性，缩孔集中，容易获得致密的铸件。铝青铜具有优良的耐蚀性，在大气、海水、碳酸以及大多数有机酸溶液中有比黄铜和锡青铜高的耐蚀性。上一页下一页返回13.2铜及其合金

(3)被青铜。以被为主加元素的铜合金称为被青铜，被青铜是含被量为1.7%~2.5%的铜合金。被青铜经热处理后，可以获得很高的强度和硬度，σb=1250~1500MPa,HBS=350~400，远远超过其他所有铜合金。与此同时，被青铜的弹性极限、疲劳极限、抗磨性、抗蚀性也都很优异。此外，被青铜的导热性、导电性、低温韧性也非常好，同时还有抗磁、受冲击时不产生火花等特殊性能。工业被青铜的主要牌号有QBe2,QBe2.5,QBe1.7,QBe1.9。被青铜主要用于制造各种重要用途的弹簧、弹性元件、钟表齿轮和航海罗盘仪器中的零件、防爆工具和电焊机电极等。被青铜主要缺点是价格太贵，上一页下一页返回13.2铜及其合金生产过程中有毒，故应用受到很大的限制。一般被青铜是在压力加工之后固溶处理态供应，机械制造厂使用时可不再进行固溶处理而仅进行时效即可。3.白铜白铜是以铜为基的Cu-Ni合金和Cu-Ni-Zn合金。铜一镍二元合金，称为简单白铜或普通白铜，牌号用“B"(“白”字的汉语拼音第一个大写字母)加含镍量表示。如B5表示含镍量为5%。简单白铜，具有高的抗腐蚀疲劳性，也具有高的抗海水冲蚀性和抗有机酸的腐蚀性。另外，还具有优良的冷、热加工性能。常用的简单白铜有BS,B19和B30等牌号，广泛用于制造在蒸汽、海水和淡水中工作的精密仪器、仪表零件和冷凝器、蒸馏器及热交换器管等。上一页下一页返回13.2铜及其合金在铜一镍二元合金的基础上加入其他合金元素的铜基合金，称为特殊白铜。牌号用“B”加特殊合金元素的化学符号，符号后的数字分别表示镍和特殊合金元素的百分含量。如BMn3-12表示含wNi=3%和wMn

=12%的锰白铜。上一页返回13.3钛及其合金钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。下一页返回13.3钛及其合金13.3.1纯钛的性能简介钛是银白色的金属，密度小(4.5g/cm3),熔点高(1668℃，热膨胀系数小，热导性差，塑性很好(δ=40%、ψ=60%)，强度、硬度低(σb=290MPa,100HBS)o钛的化学活性很强，在高温状态极易与氢、氧、氮、碳等元素发生作用，使钛的表层污染。因此，钛的熔炼以及其他一些热加工工艺过程，应在真空或惰性气体中进行。钛具有同素异构转变，低于882℃为密排六方晶格，称为

α-Ti，高于882℃为体心立方晶格，称为β-Ti。上一页下一页返回13.3钛及其合金钛的力学性能与其纯度有很大关系。微量的杂质能使钛的塑性、韧性急剧降低。氢、氧、氟对钛都是有害的杂质元素。工业纯钛和一般纯金属不同，它具有相当高的强度，因此可以直接用于航空产品，常用来制造350℃以下工作的飞机构件，如超音速飞机的蒙皮、构架等。上一页下一页返回13.3钛及其合金13.3.2钛合金的分类及应用在纯钛中加入Al,Mo,Cr,Sn,Mn和V等元素形成钛合金，按退火组织可分为α型、β型和(α+β)型钛合金，分别用TA,TB,TC加顺序号表示。钛合金和其他金属比较有以下优点:(1)比强度高。比强度是材料在断裂点的强度(通用拉伸强度)与其密度之比。钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60%，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。上一页下一页返回13.3钛及其合金

(2)热强度高。由于钛的熔点高，再结晶温度也高，因而钛合金具有较高的热强度。目前，钛合金已正式在500℃下长期工作，并向600℃的温度发展，它的耐热性能可以和一般的耐热钢相媲美。(3)抗蚀性高。由于钛合金表面能形成一层致密、牢固的由氧化物和氮化物组成的保护膜，所以具有很好的抗蚀性能。钛合金在潮湿大气、海水、氧化性酸(硝酸、硫酸等)和大多氨有机酸中，其抗蚀性相当于或超过不锈钢。因此，钛及钛合金作为一种高抗蚀性材料已在化工、造船及医疗等部门得到广泛应用。基于上述原因，钛合金的用途日益广泛。

(4)低温性能好。钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。上一页下一页返回13.3钛及其合金低温性能好，间隙元素极低的钛合金，如TA7，在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。钛合金的主要缺点:(1)一切削加工性能差:原因是钛的导热性差(仅为铁的1/5，铝的1/13),摩擦系数大，切削时容易升温，也容易黍占刀。因此降低了切削速度，缩短了刀具寿命，影响了表面粗糙度。(2)热加工工艺性能差:原因是加热到600℃以上时，钛及其合金极易吸收H2,N2,O2等气体而使其性能变脆。因此，对铸造、锻压、焊接和热处理都带来一定的困难。故热加工工艺过程只能在真空或保护气氛中进行。上一页下一页返回13.3钛及其合金(3)冷压加工性能差:由于钛及其合金的屈强比值较高，冷压加工成形时回弹较大，因此冷压加工成形困难，一般需采用热压加工成形。(4)硬度较低，抗磨性较差，因此不宜用来制造承受磨损的零件。表13-4是一些常用钛合金的牌号及力学性能。1.

α型钛合金加入铝可使钛合金的同素异晶转变温度提高，在室温和工作温度下获得单相α组织，故称为α

钛合金。α钛合金有良好的热稳定性、热强性和焊接性，但室温强度比其他钛合金低，塑性变形能力也较差，且不能热处理强化，主要是固溶强化，通常在退火状态下使用。其牌号有TA4,TAS,TA6,TA7,TA8等。上一页下一页返回13.3钛及其合金TA7是典型牌号，可制作在500℃以下工作的零件，如导弹燃料罐，超音速飞机的涡轮机匣，发动机压气机盘和叶片等。2.β型钛合金在钛中加入钥、妮、钒等稳定β相的合金元素，可获得稳定的β相组织，故称为β钛合金。β钛合金淬火后具有良好的塑性，可进行冷变形加工。经淬火时效后，使合金强度提高，焊接性好，但热稳定性差。其牌号有TB1,TB2，适于制作在350℃以下使用的重载荷回转件(如压气机叶片、轮盘等)以及飞机构件等。上一页下一页返回13.3钛及其合金3.α+β型钛合金在钛中加入稳定的刀相元素(Mn,Cr,V等)，再加入稳定

α相(Al)，在室温下即获得(α+β)双相组织，故称为(α+β)钛合金。(α+β)钛合金具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工。(α+β)钛合金通过固溶处理及时效进行强化，但由于在较高温度使用时，固溶处理并时效后的组织不如退火后的组织稳定。因此在航空工业中，这类合金多在退火状态下使用。

上一页下一页返回13.3钛及其合金钛合金在航空、航天、航海、化工等工业部门获得日益广泛的应用，例如，美国的B-1轰炸机的机体结构材料中，钛合金约占21%，主要用于制造机身、机翼、蒙皮和承力构件。F-15战斗机的机体结构材料，钛合金用量达7000kg，约占结构重量的34%。前苏联制造的“台风号”核潜艇，就是钛壳核潜艇。用钛板制艇壳，除抗蚀性强之外，还具有无磁性、质量小等优点。由于钛及其合金优异的抗蚀性能，良好的力学性能，以及合格的组织相溶性，所以，它被用做制作假体装置等生物材料。上一页返回13.4镁及其合金镁是在1828年被发现的银白色轻金属，见图13-5，无磁性，在地壳中的储藏量非常丰富，仅次于铝和铁而占第三位。由于镁的化学性质很活泼，难于冶炼，所以镁及合金在工业上的应用比较晚。下一页返回13.4镁及其合金13.4.1纯镁的性能简介镁的密度小1.74g/cm3，是铝的2/3，钢铁的1/4，是最轻的工程金属。镁抗蚀性很差，在潮湿的大气、淡水、海水及绝大多数酸、盐溶液中易受腐蚀。镁的化学活性很强，在空气中容易氧化，尤其在高温，如氧化反应放出的热量不能及时散失，则很容易燃烧。上一页下一页返回13.4镁及其合金13.4.2镁合金的分类及应用镁合金是目前工业应用中最轻的工程材料，比强度和比刚度高，均优于钢和铝合金，可满足航空、航天、汽车及电子产品轻量化和环保的要求，被誉为“21世纪的绿色工程结构材料”。镁合金的性能特点如下:(1)比强度、比刚度高。镁合金的比强度明显高于铝合金和钢，比刚度与铝合金和钢相当，而远远高于工程塑料，为一般塑料的10倍。(2)重量轻。镁合金比重在所有结构用合金中属于最轻者，它的比重为铝合金的68，锌合金的27，钢铁的23，它除了做3C产品的外壳、内部结构件外，还是汽车、飞机等零件的优秀材料。上一页下一页返回13.4镁及其合金(3)减振性好。由于镁合金弹性模量小，当受外力作用时，弹性变形功较大，即吸收能量较多，所以能承受较大的冲击或振动载荷。飞机起落架轮毅多采用镁合金制造，就是发挥镁合金减振性好这一特性。(4)抗蚀性差。镁合金使用时要采取防护措施，如氧化处理、涂漆保护等。镁合金零件与其他高电位零件(如钢铁零件、铜质零件)组装时，在接触面上应采取绝缘措施(如垫以浸油纸)，以防彼此因电极电位相差悬殊而产生严重的电化学腐蚀。

(5)切削加工性好。镁合金具有优良的切削加工性能，可采用高速切削，也易于进行研磨和抛光。上一页下一页返回13.4镁及其合金

(6)电磁屏蔽性佳。3C产品的外壳(手机及计算机)要能够提供优越的抗电磁保护作用，而镁合金外壳能够完全吸收频率超过100dB的电磁干扰。此外，镁合金还有散热性好，可回收性好、压铸成型性能好等优点，图13-6为镁合金铸件。镁合金根据加工工艺可分为铸造镁合金(ZM)与变现镁合金(MB)。常用的镁合金的力学性能及用途如表13-5所示。1.铸造镁合金铸造镁合金主要用于汽车零件、机件壳罩和电气构件等，如表13-5所示。上一页下一页返回13.4镁及其合金

ZM1流动性较好，但热裂倾向大，不易焊接;抗拉强度和屈服强度高，力学性能、耐蚀性较好，一般应用于要求抗拉强度、屈服强度大，抗冲击的零件，如飞机轮毅、轮缘、隔框及支架等。

ZM2流动性好，不易产生热裂纹，焊接性能好，高温性能好、耐蚀性能好，但力学性能比ZM1低，用于200℃以下工作的发动机零件及要求屈服强度较高的零件，如发动机机座、蒸馏舱、电机机壳等。

ZM3流动性稍差，形状复杂零件的热裂倾向较大，焊接性较好，其高温性能、耐蚀性也较好，一般用于高温工作和要求高气密性的零件，如发动机增压机匣、扩散器壳体等。上一页下一页返回13.4镁及其合金ZM5流动性，热裂倾向小，焊接性良好，力学性能较高，但耐蚀性较差。一般用于飞机、发动