第5章_非铁材料.ppt

1、第五章有色金属材料，5.1有色金属及其合金5.1.1铝和铝合金纯铝特性：银白色金属，面心立方晶格，密度2.7g/cm3，良好的导电性和导热性，低强度和良好的塑性。主要用途：制备铝合金，用铝代替铜在电气工业中作为电线和电容器。5.1.1铝及其合金，分类，工业高纯铝(LG1LG5)，工业纯铝(L1L7)，5.1.1铝及其合金(序列号越高，纯度越低)，5.1.1铝及其合金强度低，不适合用作承重结构材料。添加硅、铜、镁、锰等合金元素。它的强度比纯铝高几倍，可以用来制造承受一定载荷的机械零件。根据二元相图，铝可分为锻造铝合金和铸造铝合金。5.1.1铝及其合金比重小，比强度高。在空气中具有良好的耐腐蚀性。

2、易于处理。5.1.1铝及其合金；1.可变形铝合金：防锈铝合金、硬质铝合金、超硬铝合金和锻造铝合金。防锈铝合金：铝镁和铝锰合金，耐腐蚀性能好，易于加工和焊接，但强度低，热处理不能强化；硬质铝合金：铝铜镁合金和铝铜镁合金，具有失效硬化能力强、强度高、耐蚀性和焊接性差的特点；超硬铝合金：铝铜镁锌合金，具有高强度的特点；变形铝合金：铝镁硅铜和铝铜镁镍铁合金具有良好的热塑性、铸造性能和较高的力学性能。5.1.1铝及其合金。铸造铝合金的分类：铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系、铝稀土系等。铝硅合金具有优良的铸造性能，通过添加铜、镁、锰等元素可以强化铸造性能，通过热处理可以进一步提高机械性能，铝铜合金具有较高的

3、强度和耐热性，但铸造性能较差；高强度、高耐蚀性的铝镁合金；铝锌合金铸造后具有较高的强度，具有自淬火效果，经过变质和失效处理，但其耐蚀性差，热裂倾向大，铝稀土合金具有良好的铸造性和耐热性。5.1.1铝和铝合金，5.1.2铜和铜合金，纯铜(紫铜)物理性能：密度8.94克/立方厘米，熔点1083，非磁性。面心立方结构的同构变换。5.1有色金属及其合金，5.1.2铜和铜合金，其特征在于优异的导电性和导热性、高化学稳定性和良好的耐腐蚀性。纯铜强度低、硬度低、塑性好。冷变形后，强度增加，但伸长率降低。工业纯铜加工产品编码为T1、T2、T3和T4。主要用于制造电线、蒸发器等。5.1有色金属及其合金和铜合金在

4、空气环境中具有良好的机械性能、较小的摩擦系数和良好的耐腐蚀性。易于处理。黄铜是一种铜合金，锌(低于50%)是主要的添加元素。分类(铸造前加“z”)，普通黄铜、普通黄铜(铜锌合金)加铝、锰、硅、铅等元素，表示法(氢铜含量)，表示法(氢主元素符号铜含量加元素含量)，HMN 58-2，H62，5.1，分类(铸造前加“z”)，特殊白铜、简单白铜(铜镍合金)加铁、锌、锰、铝等元素，表示法(b镍含量)，表示法(b主元素符号镍含量主要加元素含量)，等BFE 5-1，B30，5青铜的代码用(Q主加元素符号主加元素百分比含量其它元素百分比含量)表示。 5.1.2铜和铜合金)、锡青铜、以锡为主要添加元素的铜合金。

5、锡含量是决定锡青铜性能的关键，锡含量为57%的锡青铜塑性最好，适用于冷热加工。锡含量大于10%的锡青铜强度高，塑性低，只能用于铸造。5.1.2铜及铜合金)、铝青铜、以铝为主要添加元素的铜合金。铝的含量低于12%。铝青铜比黄铜和锡青铜具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性，并可通过热处理进行强化。工业压力加工中使用的铝青铜通常含铝少于57%；含约10%铝的合金具有高强度，用于热加工或铸造。5.1.2铜及铜合金)、铍青铜、以铍为主要添加元素的铜合金。铍含量为1.72.5。铍青铜可以淬火和时效，以提高其强度、硬度、疲劳极限和弹性极限。具有良好的铸造性能和冷热加工性能。主要用于制造先进精密的弹

6、性元件，如弹簧、膜片、膜片盘等。也可用于制造有特殊要求的耐磨零件，如钟表的齿轮和弹簧、压力表的平衡弹簧等。5.1.2铜及铜合金，5.1.3钛及钛合金，其特征在于熔点为1667，密度为4.5g/cm3，致密的六方晶格钛，体心立方晶格钛高于882.5。优点：高强度(1500兆帕)，低密度，高热强度和高耐腐蚀性。缺点：工艺性差；导热系数低，摩擦系数高，可加工性差；弹性模量小，变形时回弹大，不易冷变形；硬度低，不耐磨；高成本。5.1有色金属及其合金，5.1.3钛和钛合金，1。钛合金的退火组织为单向固溶体，由热压形成，含有5Al和2.5Sn进行固溶强化。5.1.3钛和钛合金，2。通过添加钒和钼，钛合金在

7、室温下均为同相，经淬火得到亚稳相钛合金，经淬火和失效处理后得到强化，室温下具有较高的强度。3。钛合金是通过添加适当的稳定相合金元素获得的，高合金化的钛合金可以通过热处理获得。比较，5.2聚合物材料，1。工程塑料：一种以合成树脂为主要成分的聚合物材料。它由合成树脂和添加剂组成。1)复合添加剂：为改善塑料的使用性能或成型工艺而添加的其他成分。包括填料、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、着色剂、阻燃剂、抗静电剂等。第五章有色金属材料，树脂：树脂是塑料的主要成分，它连接和粘结其他成分，对塑料的性能起着决定性的作用。填料：可以弥补或改善树脂性能的不足，也可以显著降低成本。增塑剂：增加了材料的可塑性。固化剂

8、：将线性聚合物交联成网状结构。稳定剂：一种用于抗老化和延长塑料寿命的物质。其他：如发泡剂、抗静电剂、染料、润滑剂等。1。工程塑料、热塑性塑料和热固性塑料的比较，加热软化和冷却硬化；不同材料的韧性差异很大；可以回收利用；受不了高温。制造后永久固化；酥脆；无法回收；能承受高温。热塑性塑料，热固性塑料，5.2高分子材料，2)分类和应用，主要优点：重量轻，比强度高；良好的耐腐蚀性和减摩性；绝缘、抗电弧、隔音和减震；良好的工艺性能。主要缺点：强度、硬度和刚度低；耐热性、导热性差，热膨胀系数大；容易燃烧和老化。2)分类和应用，1。工程塑料，主要制造各种外壳、轻型齿轮、干摩擦轴承、轴套、密封件、各种耐磨耐腐

9、蚀结构件、绝缘件等。2)分类和应用，1)工程塑料，2)橡胶，1)橡胶的组成、类型和性能：一种高弹性的有机高分子材料。主要由生胶、各种配合剂和增强材料组成。生橡胶：不含配合剂的橡胶。5.2高分子材料，1)橡胶的组成、类型和性能，配合剂：硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、增强剂、防老剂、着色剂、增容剂等。功能：提高橡胶制品的使用性能和加工性能。橡胶，2)橡胶的组成、类型和性能，增强材料：各种纤维织物、窗帘布和钢丝2橡胶，2)橡胶的组成、类型和性能，分类：根据原料来源：天然橡胶；合成橡胶，2种橡胶，按适用范围：普通橡胶：特种橡胶，特点是弹性高，绝缘性好，耐磨，阻尼和隔音。(3)天然橡胶，从橡树流出的胶乳，

10、被固化、干燥并压制成片状生胶，然后硫化。特点：弹性好，抗拉强度可达25兆帕35兆帕，耐碱性好，电绝缘体；但是，它耐油性和耐溶剂性差，耐臭氧老化性差，不耐高温。2橡胶，4)普通合成橡胶，丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯共聚形成的。强度低，成型性差，弹性比天然橡胶小；但是它很便宜，可以和天然橡胶以任何比例混合。主要与其他橡胶混合，可以替代天然橡胶。2橡胶，乙顺丁橡胶是由丁二烯-丙烯腈单体聚合而成。弹性、耐磨性、耐热性和耐寒性都比天然橡胶好。然而，它具有低强度、差的加工性能和差的抗撕裂性。4)通用合成橡胶，氯丁橡胶(通用橡胶)由氯丁橡胶聚合而成。高弹性、高绝缘性、高强度、高耐碱性、耐油性、耐溶剂性、抗氧化

11、性、耐老化性、耐酸性、耐热性、燃烧性和挠曲性；然而，它耐寒性差，密度高，生胶稳定性差。橡胶，d-十六烷基橡胶是由乙烯和丙烯聚合而成。原材料丰富，价格便宜，容易获得。分子链不含双键，结构稳定。4)普通合成橡胶、橡胶制品、弹性环、V形环、2)橡胶、5)特种合成橡胶、丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯共聚而成。丙二醇含量越高，耐油性、耐溶剂性和化学稳定性越强，强度、硬度和耐磨性越高，但耐寒性越低。不能用作绝缘材料。乙硅橡胶是由二甲基硅氧烷和其他有机单体共聚而成。分子主链由硅原子和氧原子通过单键连接而成，具有很高的灵活性和稳定性。特点：耐高温、耐低温、耐老化，对臭氧、氧气、光线和气候有很强的抵抗力。但是强度、耐

12、磨性、耐酸碱性都很低，而且价格昂贵。2橡胶，5)特种合成橡胶，c氟橡胶，以碳原子为主链和氟原子的高聚物。它具有很高的化学稳定性，因为它含有高键能的碳氟键。特点：耐腐蚀性和耐热性好，强度和硬度高，抗老化性能强。但是，它耐寒性差，加工性能差，价格高。2橡胶，5.3陶瓷，5.3.1概念除金属材料和有机聚合物材料外的所有固体材料(无机非金属材料)。5.3.2按原料来源分类：普通陶瓷是由天然硅酸盐矿物经过加工、成型和烧结而成。特种陶瓷是由高纯度合成材料经配料、成型、烧结而成。5.3陶瓷的分类，5.3.2陶瓷：家用陶瓷，工业陶瓷，5.3陶瓷，或结构陶瓷，功能陶瓷，生物陶瓷，氮化物陶瓷，氧化物陶瓷，碳化物陶

13、瓷，高强度陶瓷，高温陶瓷，耐酸陶瓷，5.3但冲击韧性和断裂韧性较差。它经常被用来制造新的切削工具、耐磨零件和绝缘材料。5.3陶瓷，5.3.5功能陶瓷简介，功能陶瓷：具有高温氧化适应性的高温陶瓷。Nb用于在高温下自动“流入”裂纹，屏蔽内部组织与氧气的接触，从而防止陶瓷材料在高温下的失效过程。5.3陶瓷、5.3.6陶瓷产品、纺织切纱器、马赛克、5.3陶瓷、5.4复合材料和5.4.1复合材料。两种或两种以上不同性能的材料通过不同的工艺方法人工合成，各组分之间界面明显，性能优于各组分。优点：可根据需要提高材料的使用性能。5.4.2复合材料分类，5.4复合材料，5.4.3普通复合材料，5.4复合材料，颗

14、粒增强复合材料，纤维增强复合材料，层压复合材料，普通复合材料，5.4.3普通复合材料，5.4复合材料，颗粒增强复合材料，碳化物基金属陶瓷，氧化物基金属陶瓷5.4复合材料，热塑性玻璃纤维增强塑料，碳纤维树脂复合材料，纤维增强复合材料，热固性玻璃纤维增强塑料，碳纤维碳复合材料，碳纤维金属复合材料， 其他纤维增强复合材料，5.4.3常用复合材料，5.4复合材料，层压复合材料，双金属复合材料，SF三层复合材料，塑料涂层特性：低于临界温度Tc，电阻为零，完全导电； 磁场强度h总是零；当一个足够强的磁场作用于Tc以下的超导体时，超导性就消失了；没有外部磁场，超导体通电。当电流密度超过某个值时，超导体会回到

15、正常状态。5.5其他材料，2。储氢材料金属形成含氢固溶体，其溶解程度与平衡氢压的平方成正比。在一定的温度和压力下，固溶体(MHx)与氢反应生成金属氢化物储存氢。分类：镁储氢合金；稀土储氢合金；钛储氢合金。用途：作为储存和运输氢气的容器，氢燃料储槽；分离回收氢气生产高纯氢气和氢化物电极。5.5其他材料，3。形状记忆合金具有形状记忆效应的合金，机理：热弹性相变分类：镍钛合金；铜合金。铁系列合金。用途：紧固件、连接器、垫圈、温度相关传感器和自动控制。5.5其他材料4。非晶合金金属玻璃以非常高的速度冷却熔融合金，凝固的合金结构是玻璃状的。优点：超级耐腐蚀，高磁导率，恒定弹性，高强度和韧性，低热膨胀系数

16、和磁致伸缩。特点：无长程有序晶体结构；粘度系数高达1013帕。s。在较窄的温度范围内，会发生明显的结构变化。只要冷却速度足够快，溶液中的原子可以不规则排列地凝固，形成非晶金属。缺点：厚度有限；热力学不稳定，加热时容易结晶。5.5其他材料，5。磁性材料1)软磁材料的特性：它们在低磁场中被磁化，表现出很强的磁性，但磁场消除后磁性基本消失。2)硬磁材料永磁材料被外磁场磁化，去除外磁场后仍保持强剩磁的材料：(1)变形永磁钢(2)铝镍钴永磁合金(3)稀土永磁材料，5.5其他材料，6)光纤材料是由透明玻璃纤维制成的细毛光缆。基本原理：声音转化为电信号，发光元件转化为光信号，通过光纤传输到远处，再由接收元件还原为电信号，使接收器发出声音。特点：传输效率高；通信容量大，重量轻，耐腐蚀，不怕电子干扰；保密性好，施工方便，成本低，可节约大量有色金属。5.其他材料。7.压电材料的电压效应：当应时晶体在某些特定方向受力时，正负束缚