有色金属及其合金.ppt

1、3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元 24,1,3.4 有色金属及其合金,有色金属：非铁金属材料。,有色金属分类：,（1） 轻金属：Al、Mg、Ti、Na等，,（2） 重金属：Cu 、Pb 等,（3）贵金属：Au, Ag, Pt等,（4）稀有金属：W, Mo, Ta, Nb ,Zr, V 等,3.4.1 铝及铝合金,一、铝及铝合金的特性,（1）比重小，比强度高；纯铝=2.7g/cm3,（2）优良的物理、化学性能, 导电性好，仅次于Ag, Cu, Au； 极好的抗大气腐蚀能力；“钝化” 非磁性，即磁化率极低。,（3）加工性能良好：, 塑性好，可冷成形；, 切削性能好；, 超高强度铝合金成

2、形后热处理，可以有很高的强度。, 铸造铝合金铸造性能极好。,5g/cm3,3.金属材料 3.3 有色金属及其合金,单元24,2,二、铝合金的强化,1、固溶强化；如Cu, Mg, Zn, Si, Mn等加入可形成有限固溶体。,2、时效强化： 固溶处理+时效处理,3、第二相强化和细晶强化；,4、冷变形强化。,经长时间室温停留或加热至100-200一定时间保温后， 在母相固溶体的一定晶面上出现一个原子层厚度的铜或其 它原子的偏聚区，偏聚区边缘发生晶格略变，阻碍位错运 动，因而合金强度，硬度提高。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元24,3,二、纯铝,1. 高纯铝,由01到04，Al的含量由

3、99.93 99.99% 。 电容器和科研用。,2 . 工业高纯铝,牌号有 ：L0, L00 Al的含量由99.85 99.9% 。,牌号有 ：L01, L02, L03, L04 。,3 . 工业纯铝,牌号有 ：L5, L4, L3, L2, L1, 。,Al的含量由98 99% 。 电线、电缆等,由5到1,三、铝合金,根据合金元素的含量和加工工艺性能特点， 铝合金可分为加工变形铝合金和铸造铝合金两类。,（一）变形铝合金,不可热处理强化铝合金-防锈铝 可热处理强化铝合金-硬铝,超硬铝和锻铝。,变形铝合金按性能 特点可分为：,1.防锈铝 用“铝”和“防”二字的汉语拼音第一个 字母 “L”和“F

4、”加顺序号表示，如五号防锈铝用 LF5表示。 LF21 ( 3A21)等。,优良的抗腐蚀性能,因而得名防锈铝合金 ，还具有良好 的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。机械性能较低 ， 可用冷加工方法使其强化。,切削加工工艺性能差，故适用制作焊接管道、 容器、铆钉以及其它冷变形零件。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元24,4,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元24,5,2.硬铝用“铝”和“硬”二字的汉语拼音首字母“L”和“Y”加顺序号表示， 如十二号硬铝用LY12表示。 LY1 （2A01） LY11（2A11）等。,铝-铜-镁系合金应用较早，用途很广。有强烈的时效强化作用，

5、 经时效处理后具有很高的硬度、强度，故铝-铜-镁系合金总称为硬 铝合金。这类合金具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、 管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽车和机械中。,3.超硬铝用“铝”和“超”二字的汉语拼音首字母“L”和“C”加顺序号表示， 如四号超硬铝用LC4（7A04）表示。 LC9 （7A09）,铝-锌-铜系合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达500700MPa ，超过高强度的硬铝LY12合金(400-430 MPa)，故称为超硬铝合金。,应用在航空飞机大梁，起落架等承受重载的零部件。,4.锻铝用“铝”和“锻”二字的汉语拼音首字母“L”和“D”加顺序号表示， 如

6、五号锻铝用LD5（2A50）表示。 LD7（ 2A70 ） LD10（ 2A14）。,铝-镁-硅-铜系合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制作外形 复杂的锻件,故称为锻铝合金。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元24,6,（二）铸造铝合金,铸造铝合金的牌号用“铸铝”二字的汉语拼音第一个大写字 母“ZL”加三位数字表示，,第一位数表示合金系别： （1为铝硅系合金； 2为铝铜系合金；3为铝镁系合金；4为铝锌系合金）。 第二、三位数字表示合金的顺序号。 如ZL111表示11号铝硅系铸造铝合金。,1.铝-硅铸造合金,ZL101 、 ZL104、 ZL105、 ZL107、 ZL109,优良的

7、铸造性、焊接性、抗蚀性以及足够的机械性能 ，但合金的致密度较小， 适宜制造致密度要求不太高的、形状复杂的铸件。 具体见书P225,2.铝-铜铸造合金,ZL201 ZL202 ZL203,耐热性高，其高温强度随铜含量的增加而提高，而合金的 铸缩率和形成裂纹的趋向则减小。但由于铜含量增加，使 合金的脆性增加,故铜含量一般不超过14。,3.铝-镁铸造合金,比重最小(2.55)、耐蚀性最好、强度最高 (抗拉强度可达350MPa) 的铸造铝合金。但由于结晶温度范围宽，故流动性差,形成疏松趋向 大、其铸造性能不如铝-硅合金好。,ZL301 ZL302 ZL303,4.铝-锌铸造合金,有较高的强度，是最便宜

8、的一种铸造铝合金。其主要缺点是抗蚀性差。,ZL401 ZL402,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元24,7,3.金属材料 3.3 有色金属及其合金,单元25,1,3.4.2 铜及铜合金,一、铜及铜合金的特性,（1）优异的物理化学性能：导电性、导热性好；抗蚀能力高；铜抗磁；,（2）良好的加工性能：塑性好，铸造性能好；,（3）特殊机械性能：减摩性耐磨性好，高的弹性极限和疲劳极限；,（4）色泽美观。,二、铜及其合金的分类、牌号及应用,(一)紫铜（纯铜）,Fcc无磁性，无同素异构转变，熔点1083。,1.工业纯铜：O%=0.02-0.10%. 牌号为T1, T2, T3, T4。,由14，

9、含Cu 为 99.95 % - 99.90% - 99.70%- 99.50%,T1, T2 导电材料 ，电线，电缆，合金配料。,T3, T4电工器材，电器元件等。,2.磷脱氧铜：O%0.01%. 牌号为TP1(99.90%)， TP2(99.85%),3.无氧铜：O%0.003%. 牌号为TU1(99.97%)， TU2(99.95%),电真空器件 ，高导电性导线。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元25,2,(二) 黄铜（以Zn为主要合金元素的铜合金）,铜合金分黄铜、青铜和白铜三类。,黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。,1.普通黄铜：,铜和锌的二元合金,普通黄铜牌号： H+数字 H为

10、黄铜 数字表示平均铜质量分数。,如：H96, H80, H70, H68, H62 、H59等,H96 冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。,H80 金色黄铜， 装饰件，薄管。,H70 “三七黄铜” 弹壳、套管和复杂深冲零件 H68,H62 、H59 强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件,2.复杂黄铜,在普通黄铜基础上加铝、铁、硅、锰、镍等,牌号： H+主加元素符号+铜质量分数+主加元素质量分数,（1）Pb黄铜 HPb60-1 切削性能好，耐磨性好 钟表零件。,（2）Sn黄铜 HSn90-1 HSn62-1 耐蚀性好，船舶零件。海军黄铜。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元2

11、5,3,（3）Al黄铜 Hal 77-2 HAl60-1-1,耐蚀性好，强度和硬度高。船舶零件，机械及电机零件。,（4）Si 黄铜 HSi80-3,耐蚀性好,机械性能好，切削性好，耐磨性好。,船舶零件，机械及化工零件,其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件,（三）青铜（含有Sn. Al. Si. Pb. Be, Mn等的铜基合金）,包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等,分类：压力加工青铜（以压力加工产品的形式供应）和铸造青铜,编号方法： Q+主加元素符号+主加元素含量+其它元素含量,如：QSn4-3, 表示含4%Sn 、3%Zn，其余为Cu的锡青铜。,铸造青铜在编号前加“Z”字,锡青铜 Q

12、Sn4-3, QSn6.5-0.1, 耐蚀性优于黄铜，铸造性好，耐磨性好，有弹性 用于造船、化工、机械、仪表中的耐磨件，耐蚀件、弹性元件，抗磁件。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元25,4,2. 铝青铜,耐蚀性优于黄铜和锡青铜 ，铸造性和耐磨性优于锡青铜，机械性能好。,QAl9-4,QAl7,QAl10-3-1.5 飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件。,QAl9-4 船舶及电气零件，耐磨件,QAl7 重要的弹簧及弹性元件。,3. 铍青铜,耐蚀性、耐磨性、弹性、抗磁性、抗疲劳都很好，耐寒，冲击无火花。,QBe2 重要的弹簧及弹性元件、耐磨件、高压高速高温轴承，防爆工具，钟表件。,4.

13、 硅青铜 耐蚀件、弹簧 、涡轮、蜗杆等,（四）白铜（以Ni为主要合金元素的铜合金）,普通白铜编号为：B+镍的平均含量，“B”意指“白铜”,如：B19表示含19%Ni的普通白铜,B5、 B19、B25,船舶零件，机械及化工零件，医疗器械。,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元25,5,复杂白铜编号方法： Q+主加元素符号+主加元素含量+其它元素含量,如： BZn15-20,船舶零件，潮湿环境下的机械及化工零件,锰白铜BMn3-12 弹簧和热电偶丝,3.4.3 钛及钛合金,在固态下有同素异构转变：882.5以下为钛，是密排六方晶格，,882.5以上为钛，是体心立方晶格。,工业纯钛的纯度为9

14、9.5%-99.0%，其性能很大程度上取决于氧的含量,工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编号越大，杂质越多。,钛合金分 钛合金、 钛合金、 + 钛合金,钛合金有TA4，TA5，TA6 500以下工作零件，导弹燃料罐。,钛合金 TB2 350以下工作零件,+ 钛合金 TC1， TC2 ， TC3，TC4 400以下工作零件,3.金属材料 3.4 有色金属及其合金,单元25,6,有色金属及合金练习题,1. 简要说明时效强化的机理，时效强化与固溶强化有何区别？,2. 铝合金有哪些种类？其性能特点是什么？,3.铝和铝合金有哪几种强化方法,4. 铜合金有哪些优良性能，使之成为不可缺少的金属材料？,H70，QA19-4，HSn62-1 ，LF21，LD5，ZL40