1-11 有色金属材料.ppt

1、第十二节 有色金属材料,钛及钛合金,轴承合金,铝及铝合金,铜及铜合金,有色金属的分类,一、铝及铝合金,纯铝的特点:,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； 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,铝合金:,铝及铝合金,合金化,纯铝强度很低，不能用作结构材料,铝合金,Cu、Mn、Si、Mg、Zn,铝合金的分类:,铝及铝合金,常用形变铝合金, 防锈铝合金,主要是Al-Mn和Al-Mg系合金,抗蚀性、焊接性能好，塑性及低温力学性能良好；强度较低，易于变

2、形加工，但切削性能差。 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),主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。,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.,常用形变铝合金,硬铝合金,室温强度最高的铝合金，b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

3、。 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。,常用形变铝合金,超硬铝合金,属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。,飞机主起落架,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。,常用形变铝合金,锻铝合金,Al-Cu-Mg-Si系合金,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金,压气机叶片,常用铸造铝合金,常用铸造铝合金,常用铸造铝合金,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

4、空 压 机 活 塞 (ZL401),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,航空用最多的材料,铝合金,铝是可以回收利用的金属,二、钛及钛合金,钛及钛合金的特点:,重量轻、强度、比强度都非常高； 耐热性好，抗腐蚀性能优异 良好低温韧性等 在地球中的储量丰富； 加工工艺复杂、价格昂贵 （钛的化学性质非常活泼， 熔炼、 浇注、焊接和部分热处理都要在真空中进行）； 主要用作航空、航天、化工、造船等重要的结构材料。,美F-22战机约36%重量的零件用钛合金制造,分类:,纯钛、 型钛合金、型钛合金、+型钛合金,工业纯钛（TA1TA3 ）,密度小（4.58g/cm3）,熔点高（1

5、668）； 具有同素异构转变： 工业纯钛具有良好的力学性能 （强度不是很高，但比强度高，塑性及低温韧性好）； 耐腐蚀性能非常好（氧化性介质、海水、酸、碱和 大多数有机酸），但在氢氟酸中会被腐蚀；,钛及钛合金,钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢,纯钛,用来制造在350以下工作的、强度要求不高的零件：如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。,型钛合金（TA5TA7 ）,钛及钛合金,主加元素为Al、Sn、B等； 通常在退火状态下使用,组织为单相固溶体； 不能热处理强化，可通过冷变形强化； 室温强度低于另两类钛合金，但高温强度(500600)比他们高，抗蠕变性好； 在300 500具

6、有优良的耐热性和抗氧化性； 焊接性能好，低温韧性及耐蚀性优越； 使用温度不超过500，主要用于制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣等。,型钛合金（ TB2、TB3、TB4 ）,钛及钛合金,主加元素为Mn、Cr、Mo、V等； 可通过淬火和时效进行强化； 有较高的强度（b可达13721470 MPa ） 优良的冲压性能； 耐热性差，工作温度一般不超过200； 冶炼工艺复杂，难于焊接,应用受到限制； 一般在350以下使用, 适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等。,钛合金眼镜架,钛合金棒,+型钛合金（TC1、TC4、TC6、 TC9 ）,钛及钛合金,主加元素为Al、Cr、Mo、

7、V等； 可进行热处理强化， 强度高，具有良好的热强性； 塑性好，容易锻造、压延和冲压； 有良好的耐蚀性和低温韧性； 用于制造400以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、 火箭和导弹的液氢燃料 箱部件及舰船耐压壳体等,生物医用材料,飞机压气机叶片,三、铜及铜合金,铜及铜合金的特点:,导电、导热性能好、耐腐蚀，是抗磁材料； 加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好； 具有某些特殊力学性能。如优良的减摩性和耐磨性、高 的弹性极限和疲劳强度等； 色泽美观。,分类:,紫铜,黄铜,青铜,白铜,常用铜合金, 纯铜（紫铜） （ T1、T2、T3、T4 ）,呈紫红色，具有面心立方晶格，无同素异构转变；

8、 具有抗磁性，铜制仪器不受外来磁场的干扰； 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； 塑性高，强度低，低温下塑性、韧性好； 主要用于制作电导体及配制合金。,纯铜的强度低, 不宜作结构材料。,常用铜合金,黄铜,以锌为主要合金元素的铜合金,常用铜合金,黄铜制品,常用铜合金,白铜,以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。,白铜线是国际上应用比较广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料,常用铜合金,白铜制品,白铜件,白铜型材,铝白铜,白铜一帆风顺船,康铜热偶,常用铜合金,青铜,除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜， 如锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。,常用铜合金,铍青铜制品,抗

9、磨环（铝青铜）,锡青铜管,船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖),青铜制品,制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金,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。,四、轴承合金,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耦合。,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 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。,常用轴承合金, 锡基轴承合金(锡基巴氏合金),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。,常用轴承合金,铅基轴承合金(铅基巴氏合金),铅青铜：具有高的疲劳强度和承载能力，优良的耐磨性、导热性和低的摩擦系数，能在较高温度(250)下正常工