有色金属(工程材料课件)

1、第8章 有色金属及其合金,Contents,Transitional Page,8.1 铝及其合金,8.1.1 工业纯铝,纯铝，f.c.c，熔点660，比重2.7g/cm3，无同素异 晶转变。其特点是密度小，导电性和导热性好、抗蚀性 好。工业纯铝具有极好的塑性，延伸率达到3050%， 断面收缩率达到80%，可进行各种加工、制成板材、箔 材、线材、带材及型材，但是强度过低，适用于制造电 缆、电器零件、装饰件及日常生活用品。,8.1.2 铝合金分类及时效强化,1.铝合金分类,铝合金常用： AL-Si AL-Cu AL-Mg AL-Mn 等合金系。,铝合金,淬火 固溶处理 仅造成过饱和 无强化效果,

2、时效强化 第2相析出时强化,2. 铝合金的时效强化（热处理原理）,二战期间在铝AlCu4%合金中首次发现,Al-4Cu合金时效,自然时效：原子扩散能力不足常进行1、2阶段,人工时效：加热，原子扩散能力强，第1、2阶段时间很短，可直接加入第3、4阶段,凡是具有时效强化的合金均有“回归”现象，即将时 效强化后的铝合金，加热至230250、短时间保温 （几秒或几分），迅速入水冷却，时效强化效果将消 除，合金又重新软化，又可继续进行加工。如再在室温 下放置，则又能发生正常的自然时效，回归现象可进行 多次。,8.1.3 形变铝合金,铝合金型材,铝合金铆钉 螺钉,8.1.4 铸造铝合金,ZAL102变质前

3、,ZAL102变质后,8.2 铜及其合金,纯 铜 退 火 组 织,导电紫铜带,厚壁紫铜管,薄壁紫铜管,紫铜管接头,表面淬火感应线圈,紫铜镇尺,紫铜香炉（大明宣德年制款）,8.2 .2 铜合金,黃銅為銅和鋅的合金，金屬光澤由 隨鋅含量增加由橙紅色轉為黃色。,黄 铜 退 火 组 织,1980年 莫斯科 奥运会 火炬,2000年 悉尼 奥运会 火炬,2、青铜（Cu-Sn合金）,铸造、退火条件下，Sn5，（）共析体锡青铜，有一定强度、硬度、塑性， 疲劳强度较高，耐磨、耐蚀性较好。锡青铜机械性能随Sn含量变化，Sn量增加，其强度增加。 Sn7，出现相，塑性下降。 青铜加入铅、铝等还可构成铅青铜、铝青铜等

4、多种青铜。,Sn20后，塑性、强度明显下降，失去应用价值。锡青铜在大气和海水中耐蚀性较好。工业用锡青铜Sn314。 Sn57为压力加工青铜，强度较高，塑性较好HB180，用作弹簧、轴承衬、轴瓦等。 Sn1014为铸造锡青铜，强度、塑性较低，HB90，用作这速中载轴承等耐磨件。,3、白铜（Cu-Ni合金）,中间 白色 铜镍 合金,CU-Zn-Ni合金,8.3 钛合金,金红石,钛铁矿,攀枝花钛矿,钛的珍贵性在于比重小，强度高。钛比铁强韧 的多，比重却仅为铁的一半多点，而且不会生锈； 钛比铝的比重大不足2倍，但是强度是铝的3倍，而 且耐热性远高于铝。,钛合金的性能更加优良，钛合金的比强度（强度/ 密

5、度）是不锈钢的3.5倍，铝合金的1.3倍，镁合金的1.6 倍。比强度是目前工业金属中最高的。钛合金在540 的比强度高于钢，这种优点首先应用于航空发动机。钛 合金又能抗住200低温而不破坏。钛合金是现代超音 速飞机、火箭、导弹和航天飞机等可缺少的材料。,美国F14A和F15A飞机用钛及其它材料的比 重：钛合金25；铝合金3537.5；钢17 5.5；复合材料1.2；其它30.2%。 钛合金作为耐热和耐蚀材料，在许多情况 下可以替代镁合金和铝合金，也可代替不锈钢。 应用于化工、石油、发电、冶金等部门。,工业纯钛室温拉伸强度在3570kg/mm2（Mpa） 具有很高的工艺塑性（延伸率30），适合冷

6、态下 加工成型为各种板材结构件和冲压件（飞机上受力 不大的部件）。焊接性能好。典型牌号是TC1。,工业上使用的钛合金大多数是 （）双相的。它们兼备二者的 优点：优良的塑性、容易锻造、压延和 冲压，并可以淬火时效强化。 最常用的是TC4（Ti6Al4V）等。,钛在含氧环境中生成薄而坚固的氧化物薄膜，氧化 膜与基体结合牢固，破坏后能够自愈，耐氧化溶液和氯 化物溶液的腐蚀，最突出的是耐工业腐蚀气氛及海水腐 蚀。在海洋环境中腐蚀速率9.0310-5mm/年； 钛合金具有良好的耐应力腐蚀的能力，还具有耐淡 水和海水的腐蚀疲劳性能。在静止海水中数年仍非常光 亮。钛合金在海水中的腐蚀性能优于不锈钢。,钛及合金在工业生产和飞机业中应用有30多 年历史，目前飞机和发动机制造部门仍是使用大 户。逐渐民用化，尤其是在海洋工程中的应用。 影响钛合金使用的主要问题是价格昂贵，这是目 前研究和开发的关键。,钛合金锻造模拟,钛合金板、棒、线材,钛