第九章 有色金属及其合金.ppt

1、第九章有色金属及其合金有色金属是指除铁和铁基以外的金属，属于有色金属9-1铝及其合金。纯铝的物理化学性能：熔点660.37比重2.7g/cm3，良好的导电性和导热性，良好的耐腐蚀性，Al2O3晶格结构：面心立方晶格，无同构转变，银白色机械性能：非常低的强度和硬度(b=80 -100Mpa 20HBS)非常好的塑性=50%=80%纯铝代码：L高钝铝LG1-LG5工业纯铝L1-L7，2。铝合金1。铝合金分类：锻造铝合金(不能通过热处理强化，可以通过热处理强化)；铸造铝合金。铝和某些元素形成的合金相图(图9-1，图9-2)，2。铝合金的热处理(1)固溶处理(淬火)将铝合金在单相区加热到一定温度，得到

2、单相固溶体，然后水冷，得到单相过饱和固溶体结构。淬火后，强度和硬度不高，但塑性仍然很好。然而，当将合金置于室温或在低于固溶线的温度下加热时，不稳定的过饱和固溶体使第二相析出，导致第二相的弥散强化，这显著提高了合金的强度和硬度，并显著降低了塑性(时效强化)。自然老化(室温)，人工老化(加热)。与时效强化相比，可以得到以下两个规律：(从图9-3和图9-4可知)，人工时效没有硬度和高强度，而人工时效的高温强度比低温低，但达到最高强度的时间较短。强化原因：铝合金淬火时过饱和固溶体的分解过程受到抑制。这种过饱和固溶体极不稳定，在室温和加热条件下会分解，但在加热条件下分解更快。在淬火状态下，铜原子在过饱和

3、固溶体晶格中的分布相对均匀，而在自然时效过程中，铜原子聚集在固溶体晶格的某些部位，因此在固溶体中形成许多小的“富铜区”即“高磷区”。铜具有较高的区域浓度，其晶格形式没有改变，与固溶体相一致，导致固溶体晶格严重畸变。随着时间的延长，“G.P”区中的铜原子不断增多并变得有序，化学成分接近于CuAl2，呈正方形晶格，造成更严重的畸变，大大提高了合金的强度。在人工时效过程中，当温度升至150-200时，由于原子扩散能力强，铜原子进一步富集在“石墨-磷”区，并逐渐形成一个与CuAl2成分相同但晶格不同的相。该相已经从母体固溶体中部分分离。随着相的形成和长大，固溶体的晶格畸变减小，对位错的阻碍减小，合金趋

4、于软化。如果温度升高，相变为稳定相，完全脱离与固溶体的相干关系。固溶体的晶格畸变大大降低，强化效果减弱，出现过时效。根据合金的特性，可锻铝合金分为四类：防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝。(1)防锈铝主要是铝锰和铝镁合金，耐蚀性高，塑性和焊接性好，热处理不能强化。代码“LF”，后跟序列号。(2)硬铝硬铝属于铝-铜-镁-锰合金，合金中的铜和镁形成铜铝酸盐和铜锰酸盐。锰的作用是提高合金的耐腐蚀性，中和铁的有害影响。同时，锰可以部分溶解在基体中，提高了热处理后合金的强度，对耐热性有一定的影响。品牌“LY”，后跟序列号。硬铝分为四种类型：低强度硬铝、标准硬铝、高强度硬铝和耐热硬铝。(3)超硬铝合金属于铝-铜-

5、镁-锌系列合金，并加入少量铬和锰。合金中有四个强化相，如CuAl2、CuMgAl2、MnZn2、Al2铁和镍元素在耐热锻铝中的主要作用是形成耐热强化相Al9FeNi。代码“LD”后面是一个序列号。第四，铸造铝合金，用于制造铸造铝零件的铝合金，称为铸造铝合金。代码：ZL102的第一个数字是部门号，后面是序列号。处理方法：变质处理，使结构明显细化。缺点：高空气吸收，大量的缩孔和降低的紧凑性。铝硅系具有良好的流动性、热裂倾向、耐蚀性和耐热性。Al-Cu _ 2 Al-Cu系具有较高的强度和耐热性，但只含有少量的共晶成分，导致铸造性能较差。铝镁体系具有良好的力学性能、耐蚀性和可加工性。然而，它流动性差

6、，铸造性能差，铸造工艺复杂，耐热性差。Al-Zn _ 4 Al-Zn系强度高，无需热处理即可直接使用，耐蚀性差，热裂倾向大。9-2铜及其合金，1。纯铜的理化性能：玫瑰红(紫铜)，熔点：1083，比重：8.9g/cm3，导电性好，导热性好，晶格结构：面心立方，无同构转变，力学性能：b=200-250Mpa=50%，不能通过热处理强化，只能冷加工，变形强化代号：T1，T2，T3，T4。分类：按化学成分可分为(黄铜、青铜和白铜)。1.黄铜(铜锌合金)性能：良好的机械性能，可加工性，导电性和导热性。普通黄铜(二元黄铜铜锌)代号“氢铜标称质量百分比”铜和锌能形成固溶体。黄铜力学性能与锌质量分数的关系。(

7、如图9-9所示)，从相图可知，锌可以溶解在铜中形成固溶体(面心立方)。在456时，锌在铜中的最大溶解度为39%，相是基于电子化合物铜锌的固溶体(体心立方)。当温度为456-468时，转变为(铜锌基有序固溶体)相，其性质为硬脆。当锌的质量分数超过32%时，塑性开始下降，强度仍在提高。当锌含量达到45%时，强度达到最大。因此，锌在工业黄铜中的质量分数小于46%，显微组织为或。黄铜也称为单相黄铜。它具有高强度和冷变形性能，适用于常温下复杂形状零件的压力加工。常用代码是H90、H80、H70和H68。黄铜也称为两相黄铜。合适的热压处理具有较高的强度和耐腐蚀性。代码H62和H59。特种黄铜是由铜、锌二元

8、合金和其他合金元素组成的多元合金。黄铜的强度通常可以通过添加合金元素来提高。一些能提高耐蚀性的元素，如铝、锰、锡、硅，一些能提高铸造性能的元素，以及一些能提高切削性能的元素，如铅代码“H+元素符号铜和各种合金元素的标称质量分数”，如HPb59-1、2。青铜(除黄铜和白铜之外的铜合金)工业上常用的锡青铜、铝青铜和铍青铜分类：(1)压力加工青铜的编号方法：化学符号和第一主添加元素的标称质量分数(其它合金元素的标称质量分数Qsn 4-4-4) (2)铸造青铜的编号方法：Zcu元素符号编号如ZCuSn10Zn2、锡青铜(锡中常用的锡青铜品牌有QSn4-3、Qsn 4-4、ZQSn10等。用于制造弹簧、

9、轴瓦、衬套等耐磨零件。铝青铜(以铝为主要合金元素的铜基合金)铝青铜的主要性能特点是良好的机械性能、耐腐蚀性和耐磨性，并可通过热处理进行强化。常用品牌有QAl5、QAl9-4和ZCuAl9Mn2。铍青铜(以铍为主要合金元素的铜基合金)常用于轴套、齿轮、蜗轮、管件等零件，可淬火和时效，具有高强度、高硬度、高疲劳极限和高弹性极限；而且具有耐腐蚀、耐磨、无磁性、导电性和导热性好、冲击下无火花等优点。常用代码QBe2和QBe2.5主要用于制造先进精密的弹性元件和耐磨材料3.白铜(以镍为主要合金元素的铜基合金)B镍(医疗器械中的关键零件)的标称质量分数具有高耐腐蚀性和优异的冷热加工技术。9-2钛及其合金。

10、1.纯钛纯钛是一种灰白色轻金属，体积质量为4.54克/立方厘米。熔点为1668，固态时有同构转变。纯钛等级TA0、TA1、TA2和TA3是低于882.5的-钛(密排六方晶格)，高于882.5的钛(体心立方晶格)。纯钛具有良好的焊接性、低温韧性、低强度和良好的塑性。易于冷压加工。2.钛合金1。钛合金钛合金的整体结构为固溶体，因此具有结构稳定、耐腐蚀、易焊接、良好的韧性和塑性。钛合金是单相合金，不能热处理。2.钛合金钛合金具有高强度和优异的冲压性能，但耐热性和抗氧化性较差。当温度超过700时，合金容易被大气中的杂质气体污染。钛合金可以通过热处理来强化，通常可以通过淬火和时效来强化。淬火后，钛合金具

11、有相对稳定的单相结构。此时，合金具有良好的冷成型性。在时效过程中，细小的相析出，这增强了合金。3.钛合金在室温下的显微组织是它兼有钛合金和钛合金的优点，具有高强度、良好的塑性、耐蚀性、冷热加工性、良好的性能和低温性能，并可通过淬火和时效进行强化。TC4是应用最广泛的钛合金，在退火状态下强度高，塑性好，经淬火处理后强度可提高到1190兆帕。该合金还具有高抗蠕变性、低温韧性和良好的耐腐蚀性。3.钛合金1的热处理。退火为了消除内应力和加工硬化，进行应力消除退火和再结晶退火。2。淬火和时效的钛合金和钛合金在高温下淬火，由于合金成分和淬火温度的不同，室温下显微组织中的相可能过冷并保留，过冷相可能发生马氏

12、体相变并转变为相，这是合金元素in -Ti的过饱和固溶体。淬火形成的过冷相和时效过程中从过冷到稳定的相变，从该相析出的相强化了合金。第四节滑动轴承及其合金。轴承合金的工作条件和性能要求。滑动轴承轴瓦和衬套的合金性能要求：抗压强度和疲劳强度，良好的耐磨性，磨合，摩擦系数小，膨胀系数小，导热性和耐腐蚀性好，足够的塑性和韧性，制造简单，价格低廉。ii .轴承合金的分类和使用，轴承合金品牌规定：z基本元素符号、主元素符号、主元素标称质量分数、辅助元素标称质量分数例如，ZSnSb8Cu4 1和锡基轴承合金锡基巴氏合金是以锡为基础，添加少量锑和铜，是一种具有软基体和硬点的轴承合金。锑在锡中形成固溶体，是软

13、基体；该相是基于SbSn化合物的有序固溶体，这是一个硬点。锡基轴承合金的主要特点是膨胀系数小、镶嵌性和耐磨性好、韧性和耐腐蚀性优异。2.铅基轴承合金铅基轴承合金是一种以铅为基础并添加锡、锑、铜和其他元素的合金。它也是一种具有软基体的硬点型合金。软基体是由锑溶于铅形成的固溶体和铅溶于锑形成的固溶体组成的共晶。难点是硫化锑和硫化铜。3。铜基轴承合金是铅青铜，适用于制造轴承，因此被称为铜基轴承合金。铅不溶于铜，因此铅青铜合金的室温结构为铅(颗粒)铜(基体)，形成一种软而独立的轴承合金，铅颗粒均匀分布在硬基体铜上，具有保持润滑油膜和降低摩擦系数的优越功能，使合金具有优异的耐磨性；此外，由铅青铜制成的轴承铝轴承合金的基本元素是铝，主要添