机械工程材料_于永泗_课件_8第八章+有色金属及其合金.ppt

1、第八章有色金属及其合金在工业生产中通常被称为铁及其合金，其他有色金属及其合金被称为有色金属。有色金属的产量和使用量不如黑色金属多，但由于其工具具有特殊的传记、磁性、热性能、耐腐蚀性、高比强度(强度与密度比)等诸多优秀特性，成为现代工业不可缺少的渡边杏金属材料。铸造有色金属及合金等级显示方法统一：铸造有色纯金属的商标如下。ZAl99.5和ZTi-1。变形有色金属及其合金的等级显示方法还没有统一。铝锭、铸造有色合金的等级为Z基化学符号主要合金化学符号及其名义百分比含量数字其他合金化学符号及其百分比含量数字。ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。混合稀土元素符号显示为RE

2、。优质合金在等级后标字母“A”。有色金属种类很多，牙齿章节只简要介绍了在机械、仪表等工业中广泛使用的铝、铜、钛及轴承合金。第一节铝和铝合金，1，铝和铝合金性能特性纯铝有银白色金属光泽，密度低(2.72)，熔点低(660.4)，导电性好，导热性能好。耐大气腐蚀，容易加工。有面心立方体晶格，没有异质性变异，没有磁性。铝合金制成的翅膀，铝合金都具有高强度和纯铝的优秀特性。铝合金经常加入的元素主要是Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，Cr、Ni、Ti、Zr等辅助元素。可分为铝合金变形铝合金和铸造铝合金两类茄子。变形铝合金又分为强化热处理和加强比热处理两种茄子。铝合金分类示意图，2，铝合金分类铝合金通常具有

3、有限的溶液共晶相图。3，铝合金热处理，淬火后超饱和单相固溶体组织的处理。时效是指将过度饱和的固溶体加热到雇佣线以下的温度，分析分散强化相的热处理。热处理强化变形铝合金热处理方法：溶液处理时效。溶液处理将合金加热到溶液线以上并保温，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。老化强化效果与加热温度和保温时间有关。温度恒定的时候，随时有效时间会延长，时效曲线上超过最高值、值、最高值的时间，析出商聚在一起成长，强度下降，超过时效。随时提高效率温度，最高强度下降，最高值发生的时间提前。4，铝合金等级、性能和用途，1，变形铝合金变形铝和铝合金等级显示方法根据国家标准，变形铝和铝合

4、金可以直接参考国际4位数字系统等级或国家标准中规定的4位字符等级。GB 3190-82的现有品牌可以作为3360防锈铝合金：LF序列号硬铝合金：LY序列号硬质铝合金：LC序列号锻造铝合金：LD序列号，典型变形铝合金防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金的继续。Mn和Mg的主要作用是卫星天线(LF2)提高耐蚀性和塑料，并具有增强溶液的作用。防锈铝合金锻造退火后，组织由单相固溶体组成，耐腐蚀性好，焊接性能好，易变形加工，但切削性能低。不能强化热处理，使用加工硬化提高强度。汽化器(热交换管为LF21)，常用Al-Mn基合金为LF21(3A21)，其耐蚀性和强度高于纯铝，用于制造需要对油罐、油箱

5、、管道、铆钉等进行弯曲、冲孔加工的零件。常用的Al-Mg合金是LF5(5A05)，密度比纯铝低，强度比Al-Mn合金高，并且广泛用于航空行业，例如制造管道、容器、铆钉和中等载荷零件。硬铝合金主要是Al-Cu-Mg基合金，含有少量Mn。时效强化和变形强化也是可能的。强度，硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。，用于制造常用硬铝合金(如LY11 (2A11)、LY12 (2A12)等)、冲孔、锻造和铆钉(如螺旋桨、梁、铆钉等)。超硬铝合金中Al-Zn-Mg-Cu基合金时效强化效果高于硬铝合金。热塑性好，但耐腐蚀性低。常用合金包括LC4 (7A04)、LC9 (7A09)等，主要是工作温度低、力量大

6、的结构件(例如飞机大梁、起落架等)、飞机主起落架、锻造铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金可锻性好的Al用于制造在150 225上工作的部件，例如压缩机叶片、超音速飞机蒙皮等。美国F-117隐形战斗机(使用的材料大部分是铝合金)，戈比河铝合金翼，2，包括铸造铝合金：Al- Si系统：代码名ZL1两位数字顺序编号Al-Cu系统：代码名ZL2两位数字顺序编号Al-Mg系统：代码名ZLL在一般铸造条件下，ZL102组织几乎全部是共晶体，由粗针状硅晶体和固溶体组成，强度和塑性都下降。在生产上，通常变质为钠盐变质剂，在小而均匀的共晶体上添加一次固溶体组织，提高性能。添加了其他合金元素的铝硅铸造合金称为复杂

7、(或特殊)硅铝。Al-Si基铸造铝合金铸件性能好，耐腐蚀性、耐热性和焊接性能好。活塞(裙子为铝合金)、飞机、仪表、马达外壳、气缸体、风扇叶片、引擎活塞等。Al-Cu基铸造铝合金等合金耐热性好，强度高。但是密度高，铸造性能、耐腐蚀性低，强度低于Al-Si基合金。汽缸盖、常用代码名为ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制造在高温下工作的高强度零件(例如内燃机汽缸盖、汽车活塞等)。Al-Mg基铸造铝合金等合金耐蚀性好，强度高，密度低。但是铸造性能不好，耐热性低。常用代码包括ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。主要用于制造外形简单、承

8、受冲击载荷、在腐蚀性介质中工作的零件(如船舶零件、氨泵等)。鼓风机密封等(ZL102，301)，Al-Zn系铸造铝合金等合金，铸造性能好，强度高，自然时效强。但是密度高，耐腐蚀性低。大型气动活塞(ZL401)、常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。主要用于制造形状复杂、力量小的汽车、飞机、仪器零件。第二节铜及铜合金，1，铜及铜合金性能特征纯铜，也称为紫色红色，即紫色铜，面芯立方晶格，异质异构转化，非磁性等。纯铜具有良好的导电性和导热性，在大气、淡水、凝结水中具有良好的耐蚀性。可塑性好。热轧铜合金、铜合金经常以加元素Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、B

9、e、Ti、Zr、Cr等提高强度，保持纯铜特性。铜合金黄铜、青铜、白铜三个茄子主要类别，2、黄铜是以锌为主要合金的元素铜合金黄铜。黄铜可根据化学成分分为普通黄铜和特殊黄铜。可根据工艺分为加工黄铜和铸造黄铜。1，普通黄铜铜和锌的二元合金称为普通黄铜。加工普通黄铜的等级是H(黄色)表示铜的平均百分比含量的数字，例如H68。铜锌合金相图中可见的黄铜和两个茄子组织，分别为单相黄铜和两相黄铜。普通黄铜微结构，单相黄铜塑料。常用商标是H80、H70、H 68。适用于制造诸如弹壳、冷凝器管等冷变形零件。双相黄铜热塑性塑料，强度高。常用商标是H59、H62。适用于制造垫圈、弹簧、导管、散热器等力零件。，2，特殊

10、黄铜向普通黄铜添加Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素以形成特殊黄铜。加工特殊黄铜的等级为H(黄色)主加化学符号(不包括Zn)铜平均百分比含量主加元素平均含量(例如HPb59-1)。特殊黄铜强度，耐蚀性优于普通黄铜，提高了铸造性能。通用品牌包括HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2和ZCuZn16Si4。主要用于船舶和化学零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、内衬和阀门等。三，青铜除了黄铜和白铜以外，其他整个铜合金都叫青铜。加工青铜的等级：Q主加化学符号和平均百分比含量其他元素平均百分比含量，例如QSn4-3(具有4%Sn、3

11、%Zn)。常用的青铜包括锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。青铜产品，1，锡青铜以锡为主的元素铜合金，锡含量一般为314%。锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，容易泄漏，但体积收缩率是有色金属中最小的。锡青铜耐蚀性好，在大气、海水和无机盐溶液中的耐蚀性优于纯铜和黄铜，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较低。典型品牌包括QSn4-3、QSn6.5-0.4和ZCuSn10Pb1等。主要用于弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等防腐轴承零件。2，铝青铜以铝为主的元素铜合金，铝含量为511%。强度、硬度、抗力、大型水力发电设备的耐磨环、磨损、耐热性和耐腐蚀性都高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能低。一般品

12、牌为QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。主要用于制造船舶、飞机和仪器的高强度、耐磨、耐蚀部件，如齿轮、轴承、蜗轮、套筒、螺旋桨等。3，铍青铜以铍为主的元素铜合金，铍含量为1.72.5%。强度、弹性极限、耐磨性、耐腐蚀性、导电、导热性、冷热加工和铸造性能高，但价钱价格更高。铍青铜产品常用于QBe2、QBe1.7、QBe1.9等。用于精密弹簧、膜片、高速、高压轴承和防爆工具、航海罗盘等重要弹性部件、耐磨。普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有良好的耐蚀性和耐蚀性、腐蚀疲劳性能和冷热处理性能。一般白色铜等级：B镍的平均百分比含量，例如B5。常用商标是B5，B19等。在蒸汽和海水环境下

13、工作的精密机器、仪表部件和冷凝器、蒸馏器、换热器等一般分为白铜和特殊白铜。特殊的白铜是普通白铜加上Zn、Mn、Al等元素，分别称为锌白铜、铝白铜等。耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常见商品名称，例如BMn40-1.5(江东)、BMn43-0.5(铜东)。用于制造精密机器、仪表部件和医疗器械等。第三节钛及钛合金，1，产业纯钛纯钛密度小，熔点高。882.5同素异构切换-Ti-Ti从体心立方-Ti变为密行六角-Ti。纯钛的强度比强度高，可塑性、低温韧性、耐蚀性好。美国F-22战斗机约36%重量的部件由钛制成，纯钛主要用于350以下工作，强度要求不高的部件，如石油化工用换热器、反应器、海水净化装置及舰船

14、部件。第二，钛合金纯钛合金元素添加钛合金形成。钛合金几乎都含有铝。铝可以提高钛合金的强度、郑智薰强度和再结晶温度。根据退火组织，钛合金可分为钛合金、钛合金和钛合金三类茄子，其等级分别用TA、TB和TC加顺序号表示。TA5、TB2、TC4等。其中TA0TA3是工业纯钛。钛泵，1型钛主加元素铝，锡，硼等。渡边杏加强热处理，一般在退火状态下使用，组织是单相固溶体。强度低于其他两种茄子类型的钛合金，但具有良好的高温强度、低温韧性和耐蚀性。常用品牌包括TA5、TA7等。主要用于完成500个以下工作的部件，包括飞机压缩机叶片、导弹的油箱、超音速飞机的蜗轮外壳、飞船的高压低温容器等。-Ti合金组织，2型钛合

15、金中添加的合金元素(钼、铬、钒、铝等)。经淬火和时效处理后，组织在相气体中分布着小粒子。这种合金强度高，但冶炼工艺复杂，焊接困难，应用有限。钛合金有三种茄子等级：TB2、TB3和TB4。主要在350以下工作的框架和紧固件，例如飞机压缩机叶片、轴、弹簧、车轮等。3型钛合金中添加的合金元素铝、钒、钼铬等。热处理强化、强度、可塑性好，热强度、耐蚀性、低温韧性好。钛热管换热器，型钛合金共9个等级的商品，其中TC4应用最广泛，使用量最高，此后经过淬火和时效处理后，组织是时效析出的床榻。(威廉莎士比亚、钛、钛、钛、钛、钛、钛、钛)型钛合金主要用于制造在400以下工作的飞机压缩机叶片、火箭发动机外壳、火箭和

16、导弹的液氢油箱部件以及舰船耐压壳体等。四节轴承合金，制造滑动轴承的轴承和制造内衬的耐磨合金称为轴承合金。滑动轴承是许多机械设备中支撑和作用旋转轴的重要零件，由轴承体和轴承套两部分组成。与滚动轴承相比，滑动轴承的优点是轴承面积大，操作平稳，无噪音，拆卸方便。首先，组织性能要求轴高速旋转时轴和轴颈之间发生强烈摩擦，承受施加在轴颈上的交替负载和冲击。轴承合金的性能要求：具有足够的韧性，可以承受施加在轴上的交变冲击载荷。具有小热膨胀系数、导热性和耐蚀性，可以防止轴和轴承之间的咬合。小摩擦系数、耐磨性和研磨性优秀，减少轴颈磨损，使轴与套筒配合良好。为了满足上述性能要求，轴承合金的组织必须在柔软的气体上分

17、布着坚硬的质点或坚硬的气体上分布着柔软的质点。轴转动时，软气体(或质点)磨损，凹陷，硬木和套筒的接触面积减小，有助于润滑油与轴和轴承之间的协调，有坚硬的质点(气体)牙齿。1，锡基轴承合金以锡为主，是少量锑、铜等元素合金，熔点低、软底硬点组织类型的轴承合金。第二，常用轴承合金工业中常用的是锡、铅轴承合金，又名巴氏合金。一般品牌为ZSnSb11Cu6。(组织是基白色亮块SnSb星Cu3Sn)、ZSnSb11Cu6合金的微观组织，锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和内置性，摩擦系数和热膨胀系数尺寸较小，疲劳强度低，工作温度低于150，价钱高度高。广泛应用于重型机械，如巴氏合金轴承、燃气轮机、涡轮、内燃机等大