《汽车应用材料》-模块5 汽车用有色金属及其合金

2026年5月15日模块5汽车用非铁金属材料

现代汽车对节能、环保、安全和轻量化等方面不断提出新的要求，使得非铁金属的应用逐步扩大，产品的种类逐步增多。

目前，铝合金轮毂、发动机，镁合金方向盘等正在各类车辆中普及，我国一汽新开发的大红旗轿车，也已采用全铝车身框架结构（ASF），可降低车身重量30%以上。那么根据怎样的原则来选取非铁金属制造汽车零部件呢？【案例引入】2026年5月15日模块5汽车用非铁金属材料任务5.1铝及铝合金任务5.2铜及铜合金任务5.3滑动轴承合金任务5.4其他非铁金属简介2026年5月15日有色金属的分类有色金属的分类有色重金属Cu、Ni、Sn、Sb、Co、Hg有色轻金属Al、Mg、Ca、K、Na、Ba贵金属Au、Ag、铂族金属稀有金属约50余种（W、Mo、V、Ti、Nb、Zb）2026年5月15日钢铁材料（或黑色金属）或有色金属

2026年5月15日任务5.1铝及铝合金5.1.2铝合金5.1.1纯铝5.1.3铝及铝合金在汽车上的应用2026年5月15日纯铝的特性及应用:具有银白色金属光泽，为面心立方结构；密度低（2.7g/cm3）、强度低，但比强度高；具有良好的导电、导热性能；无磁性、耐腐蚀性好（空气）；加工性能好（易于铸造、塑性变形）。工业纯铝的应用:配制铝合金，制作电线、电缆及日用器皿等，汽车上常用于垫片、铭牌等。5.1.1纯铝牌号用“1A××”表示。后边两位数字表示最低铝的百分含量第2位字母A（或0）表示原始纯铝。如1A60表示铝含量为99.60%的原始纯铝。常见铝合金制造的汽车零件5.1.2铝合金

进气歧管离合器壳活塞气缸盖

散热器轮毂2026年5月15日

铝合金在汽车上可用于制造发动机零件——活塞、汽缸体、汽缸盖、连杆和进气歧管等。底盘零件——轮毂、离合器壳、转向器壳和变速器拔叉等。车身、车架等也开始采用铝合金制造。是实现汽车轻量化的理想材料。5.1.2铝合金2026年5月15日铝合金波纹管铝合金制品铝是可以回收利用的金属卫星天线（LF2）5.1.2铝合金2026年5月15日铝合金的分类:铝合金

形变铝合金

铸造铝合金防锈铝合金LF+序号铝硅合金（硅铝明）

ZL1+两位数字顺序号硬铝合金LY+序号超硬铝合金LC+序号锻铝合金LD+序号铝铜合金ZL2+两位数字顺序号铝镁合金ZL3+两位数字顺序号铝锌合金ZL4+两位数字顺序号5.1.2铝合金2026年5月15日2——Ｃu3——Ｍn4——Ｓi5——Ｍg6——Ｍg2Ｓi7——Ｚn5.1.2铝合金——变形铝合金性能合金元素含量较少，塑性较好，变形抗力较小，适合通过压力加工成型。牌号用“×A××”表示。牌号的第一、三、四位为数字，其中第一位数字是依主要合金元素Ｃu、Ｍn、Ｓi、Ｍg、Ｍg2Ｓi、Ｚn的顺序，表示变形铝合金的组别。分别标示为2、3、4、5、6、７，后两位数字表示同一组别中不同的序号。2026年5月15日——常用形变铝合金①防锈铝抗蚀性、焊接性能好，塑性及低温力学性能良好；易于变形加工，但强度较低，切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。主要用于焊接零件、构件、容器、管道、飞机蒙皮，以及深冲和弯曲件。在航空工业中应用广泛卫星天线（LF2）汽化器(热交换管为LF21)5.1.2铝合金2026年5月15日强度、硬度高，比强度与高强度钢接近。加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。可进行时效强化，也可进行变形强化。常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等.飞机翼梁(腹板为硬铝合金)硬铝合金——常用形变铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日室温强度最高的铝合金，Rm最高可达680MPa。热态塑性好，耐蚀性差。时效强化效果超过硬铝合金。主要用作工作温度较低、受力大的重要结构件和承受高载荷的零件。如飞机大梁、起落架等。超硬铝合金飞机主起落架——常用形变铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日具有优良的热塑性，适宜锻造；铸造性能、耐蚀性较好；力学性能高（与硬铝相近）。主要用作航空及仪表业中形状复杂、要求比强度高的锻件。如叶轮、框架、支杆等。锻铝合金压气机叶片——常用形变铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日超硬铝制造的飞机大梁、起落架——常用形变铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日

ZL

×

××

合金顺序号（01、02、03……）

1：AI-Si

合金类别2：AI-Cu 3：AI-Mg

铸铝4：AI-Zn——铸造铝合金5.1.2铝合金牌号Z+基体元素符号+主要合金元素符号+合金元素的百分含量ZAISi7MgZAISi12ZAICu5MnZAIMg10代号2026年5月15日①应用——质轻、壁薄，形状复杂，强度不高的铸件。

汽车发动机活塞、汽缸体和风扇叶片，仪表外壳、飞机零件等。②典型的——ZL102（ZAISi12）活塞(裙部为铝硅合金)铸造铝合金的应用

——常用铸造铝合金5.1.2铝合金AI-Si合金（硅铝明）：铸造性能最好，密度小、

导热性和耐蚀性好。2026年5月15日AI-Cu合金——强度较高，耐热性好。

但铸造性、耐蚀性不如AI-Si合金。①应用——高温（＜300℃）条件工作的构件。

汽车、摩托车发动机活塞，内燃机汽缸盖、活塞等。②典型——ZL201（ZAICu5Mn）汽缸头5.1.2铝合金——常用铸造铝合金2026年5月15日AI-Mg合金——比重最小，强度高，耐腐蚀，

但铸造性差、耐热性低。①应用——在腐蚀性介质中工作，形状不太复杂的构件。氨用泵体、船舰配件等。②典型——ZL301（ZAIMg10）鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)——常用铸造铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日AI-Zn合金——其比重大，强度高，铸造性好，

价格便宜。但耐热、耐腐蚀性差。①应用——形状复杂的零件。汽车、拖拉机发动机零件，飞机构件、医疗器械等。②典型的——ZL401大型空压机活塞(ZL401)——常用铸造铝合金5.1.2铝合金2026年5月15日活塞(裙部为铝硅合金)汽缸头Al-Cu鼓风机密封件等(ZL102、301)大型空压机活塞(ZL401)——铸造铝合金制品5.1.2铝合金2026年5月15日美F-117隐身战斗机

(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼——上天用得最多的材料铝合金铝是可以回收利用的金属2026年5月15日铝具有比强度高、耐腐蚀、适合多种成型方法等优点，是汽车工业应用较多的轻量化金属材料。由铝合金制造的零件已经遍及汽车的发动机、底盘、车身等各个部分。

发动机——活塞、汽缸体、汽缸盖、连杆等；

底盘——轮毂、离合器壳、转向器壳、变速器拔叉

车身、车架等5.1.3铝及铝合金在汽车上的应用2026年5月15日任务5.2铜及铜合金5.2.2铜合金5.2.1纯铜5.2.3铜及铜合金在汽车上的应用2026年5月15日纯铜的特性及应用:呈玫瑰红色金属光泽，为面心立方结构；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，强度低，低温下塑性、韧性好；工业纯铜的应用:汽车上用于制作电线、电缆和电气接头等电气元件及散热器等导热元件。此外，还可用于汽缸垫、进排气管垫、轴承衬垫和油管等。5.2.1纯铜牌号用“T+顺序号”表示，如T1、T2、T3、T4等牌号，数字越大则纯度越低。2026年5月15日铝合金的分类:铝合金

形变铝合金

铸造铝合金防锈铝合金LF+序号铝硅合金（硅铝明）

ZL1+两位数字顺序号硬铝合金LY+序号超硬铝合金LC+序号锻铝合金LD+序号铝铜合金ZL2+两位数字顺序号铝镁合金ZL3+两位数字顺序号铝锌合金ZL4+两位数字顺序号5.2.2铝合金2026年5月15日铜合金分类:……黄铜青铜白铜5.2.2铜合金纯铜强度低,不宜作结构材料加入合金元素铜合金2026年5月15日5.2.2铜合金——黄铜黄铜——即Cu-Zn合金。分普通黄铜（Cu-Zn

）和特殊黄铜。性能强度、塑性较纯铜高，耐腐蚀性和压力加工性能较好。牌号用“H+数字表示”H为“黄”字拼音字首，数字表示铜的质量分数例如：H68表示平均WCu=68%，其余为锌的普通黄铜。2026年5月15日

H80——含铜量高的黄铜，具有良好的耐蚀性，可用作装饰品、电镀、散热器管等。H70、H68——塑性好，适于形状复杂、耐腐蚀的冲压件，如弹壳、散热器外壳、导管等。H62、H59——强度较高，热加工性能好，适合热变形加工，可制造一般机器零件，如铆钉、垫圈、螺钉、螺帽等。5.2.2铜合金——黄铜2026年5月15日法兰阀闸阀常用的黄铜应用金奖黄铜---H90-镀层及装饰弹壳黄铜---H70(H68)日用黄铜---H62(H59)冷凝器管汽车机油泵衬套5.2.2铜合金——黄铜2026年5月15日黄铜铸件黄铜棒5.2.2铜合金——黄铜2026年5月15日5.2.2铜合金——黄铜特殊黄铜——在Cu-Zn基础上再加入其它元素的铜合金性能力学性能、耐腐蚀性和某些工艺性都得到了改善。如：加AI提高黄铜的强度、硬度和耐磨性；加Si提高黄铜的强度、硬度和铸造性能；加Mn提高黄铜的力学性能和耐腐蚀性；加Pb改善黄铜的切削加工性能等。牌号用“H+主加合金元素符号+铜的平均质量分数+合金元素平均质量分数”表示。例如：HPb59-1表示平均WCu=59%、WPb=1%，其余为锌的铅黄铜。2026年5月15日特殊黄铜制品5.2.2铜合金——黄铜2026年5月15日5.2.2铜合金——黄铜2026年5月15日5.2.2铜合金——黄铜铸造黄铜牌号用“Z+铜和合金元素符号+合金元素平均质量百分数”表示。例如：ZCuZn38表示WZn=38%，其余为铜的铸造普通黄铜；ZCuZn16Si4表示WZn=16%、WSi=4%，其余为铜的铸造硅黄铜。2026年5月15日组别牌号化学成分（%）力学性能主要用途Cu其他Rm（Mpa）A(%)普通黄铜H9088.0-91.0Zn245/39535/3

双金属片、供水和排水管、证章、艺术品H6867.0-70.0Zn294/39240/13

冷凝管、散热器及导电零件、轴套等H6260.5-63.5Zn294/41240/10机械、电气零件，铆钉、螺冒、垫圈、散热器及焊接件、冲压件特殊黄铜HSn62-161.0-63.00.7-1.1Sn余量Zn249/39235/5

与海水和汽油接触的船舶零件HMn58-257.0-60.01.0-2.0Mn余量Zn382/58830/3船舶零件及轴承等耐磨零件HPb59-157.0-60.00.8-1.9Pb余量Zn343/44125/5

热冲压及切削加工零件，如销、螺钉、轴套等铸造黄铜ZCuZn3860.0-63.0余量Zn295/29530/30

一般结构件,如螺杆、螺母、法兰、阀座、日用五金等。ZCuZn31Al260.0-68.02.0-3.0Al余量Zn295/39012/15压力铸造件，如电机、仪表等以及造船和机械制造中的耐蚀零件ZCuZn40Mn257.0-60.01.0-2.0Mn余量Zn345/39020/25在空气、淡水、海水、蒸汽（＜300℃）和各种液体、燃料中工作的零件表5-3常用黄铜的牌号、化学成分、力学性能及用途2026年5月15日青铜——除黄铜和白铜（Cu-Ni）以外的所有铜合金5.2.2铜合金——青铜分类锡青铜、铝青铜、硅青铜、铍青铜等。牌号加工青铜用Q+主加元素符号及平均含量+其它元素的平均含量表示。例如：QSn4-3表示含WSn＝4％、WZn＝3％的锡青铜。铸造青铜与铸造黄铜相同例如：ZCuSn5Zn5Pb5

表示含WSn＝5％、WZn＝5％、Wpb＝5％。2026年5月15日锡青铜——即Cu-Sn合金。5.2.2铜合金——青铜性能耐蚀、耐磨、强度高、弹性好、铸造性能好，特别适合于铸造形状复杂的铸件。如：青铜器应用常用锡青铜QSn4-3、ZCuSnl0P1等，主要用于弹性元件、耐磨及耐蚀零件。汽车上常用于发动机摇臂衬套、活塞销衬套等。活塞销衬套摇臂衬套2026年5月15日司母戊大方鼎越王勾践青铜剑5.2.2铜合金——青铜锡青铜制品2026年5月15日铝青铜——即Cu-AI合金。5.2.2铜合金——青铜性能强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，但其铸造性能、焊接性能较差，不适宜作形状复杂的零件。应用常用铝青铜QAI7、QAI9-2等，主要用于汽车上的轴套、齿轮、蜗轮、管路配件等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件以及弹簧等耐腐蚀的弹性零件。2026年5月15日铅青铜——即Cu-Pb合金。5.2.2铜合金——青铜性能减磨性好，疲劳强度高并有良好的热传导性，是一种重要的高速重载滑动轴承合金。应用常用铅青铜ZCuPb30、ZCuPb10Sn10、

ZCuPb15Sn8等。主要用作高压、高速条件下工作的耐磨零件。2026年5月15日铍青铜——即Cu-Be合金。5.2.2铜合金——青铜性能很高的强度、硬度、疲劳强度和弹性极限，且耐蚀、耐磨，导电、导热性好，铸造性能好。但铍青铜价格较贵，所以应用受到限制。应用常用的铍青铜有QBe2、QBe1.5等。用于高精密的弹性元件：如弹簧、导电弹簧片等；特殊要求的耐磨零件：如钟表的齿轮和发条。2026年5月15日铍青铜制品5.2.2铜合金——青铜2026年5月15日白铜——是Cu-Ni合金。分普通白铜（Cu-Ni）和特殊白铜5.2.2铜合金——白铜性能具有较高的耐腐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。牌号用“B+镍的平均百分含量”表示。如B5，表示含Ni量为5％的普通白铜。应用常用牌号有B5、B19等，用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械、仪表零件及冷凝器，蒸馏器，热交换器等。2026年5月15日特殊白铜——在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al

等，分别称锌白铜、锰白铜、铝白铜5.2.2铜合金——白铜性能耐蚀性、强度和塑性高，成本低。牌号用“B+第二合金元素符号+镍的含量-第二合金元素含量”表示，如：BMn3-12表示含Ni3％、Mn12％、Cu85％的锰白铜应用常用BMn40-1.5（康铜）、BMn43-0.5（考铜）。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。2026年5月15日康铜热偶白铜型材5.2.2铜合金——白铜白铜制品2026年5月15日铜及铜合金在汽车上主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、电器元件、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。H68——利用其导热性，制作散热器夹片、散热器本体主片、暖风散热器主片等；HPb59-1——利用其良好的切削加工性，制作化油器配制针、制动阀阀座、曲轴箱通风阀座、储气筒放水阀本体及安全阀座等；ZCuPb30——要求滑动速度高的双金属减磨零件：

曲轴轴瓦、曲轴止推垫圈等；QSn4-4-2.5——用于弹性元件、耐磨及耐蚀零件：活塞销衬套、发动机摇臂衬套等。5.2.3铜和铜合金在汽车上的应用2026年5月15日任务5.3滑动轴承合金5.3.2常用滑动轴承合金5.3.1滑动轴承合金的特点及分类2026年5月15日——制造滑动轴承轴瓦及其内衬的材料

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。当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。性能要求:工作条件:足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷.较小的热膨胀系数及良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。较小的摩擦系数及良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。5.3.1滑动轴承合金的特点及分类2026年5月15日以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金；熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金；具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性；摩擦系数和热膨胀系数小；疲劳强度较低，工作温度不超过150℃；价格高；广泛用于重型动力机械的高速轴瓦，如气轮机、涡轮机和内燃机等。①锡基轴承合金(锡基巴氏合金)内燃机轴瓦5.3.2常用滑动轴承合金2026年5月15日是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金；强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金；成本低，高温强度好，有自润滑性；常用于低速、低载条件下工作的设备,如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。铅基轴承合金(铅基巴氏合金)铅青铜：