第八章 非鐵金屬材料

1、第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金一、純鋁一、純鋁 純鋁的特性純鋁的特性 密度：密度：2.7g/cm3 熔點：熔點：660C 良好的導電性、導熱性良好的導電性、導熱性 在大氣條件下其表面很容易生成在大氣條件下其表面很容易生成Al2O3薄膜薄膜 屬面心立方結(jié)構（屬面心立方結(jié)構（FCC），塑性很好：），塑性很好： d d3540 硬度、強度低：硬度、強度低： HB2530， s sb80100MPa易拉罐的制備過程易拉罐的制備過程第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁中的雜質(zhì)鋁中的雜質(zhì) 鋁中常見的雜質(zhì)：鋁中常見的雜質(zhì)：Fe、Si、Cu、Zn、Mg，尤其以，尤其以Fe和和Si常見。常見。 工業(yè)純

2、鋁的分類、牌號及應用工業(yè)純鋁的分類、牌號及應用 純鋁純鋁： 99%99.85% 制作鋁鉑、導線、電纜以及導熱和日用器皿制作鋁鉑、導線、電纜以及導熱和日用器皿 高純鋁高純鋁： 99.85% 科學研究、化學工業(yè)及一些特殊場合科學研究、化學工業(yè)及一些特殊場合 鑄造純鋁鑄造純鋁(未經(jīng)加工未經(jīng)加工)： ZAl 99.5 表示含鋁表示含鋁99.5%的鑄造純鋁的鑄造純鋁 變形純鋁變形純鋁(經(jīng)加工變形經(jīng)加工變形)： 1，2，3， 第一位數(shù)字表示鋁或合金的組別，第一位數(shù)字表示鋁或合金的組別，1表示純鋁，表示純鋁，27分別表示以分別表示以Cu、Mn、Si、Mg、Zn為主要合金元素的鋁合金。為主要合金元素的鋁合金。

3、 第二位是字母，第二位是字母，A表示原始純鋁或鋁合金，表示原始純鋁或鋁合金，B表示改型純鋁或鋁合金表示改型純鋁或鋁合金 后兩位數(shù)字，對于純鋁表示后兩位數(shù)字，對于純鋁表示鋁的含量小數(shù)點后兩位數(shù)字鋁的含量小數(shù)點后兩位數(shù)字。 1A30： 含含99.30%的變形原始純鋁的變形原始純鋁 第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁合金強化的基本原理鋁合金強化的基本原理 在鋁中加入合金元素，配制成各種成分的鋁合金是提高鋁強度的有效途徑，在鋁中加入合金元素，配制成各種成分的鋁合金是提高鋁強度的有效途徑，鋁合金主要靠固溶強化來提高其強度。鋁合金主要靠固溶強化來提高其強度。二、合金鋁二、合金鋁Al鑄造鋁合金變形鋁合

4、金可熱處理強化不可熱處理強化DLF第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁合金強化的基本原理鋁合金強化的基本原理合金AlZnAlMgAlCuAlMnAlSiD點合金含量,wt%3.1614.905.651.951.65D點溫度，C275451548659577F點合金含量,wt%60.340.200.050.05鋁中加入不同合金元素對相圖鋁中加入不同合金元素對相圖D及及F點成分的影響點成分的影響第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理1、退火：、退火： 變形鋁合金的退火：變形鋁合金的退火：1）目的是使其成分均勻化，提高其塑性。）目的是使其成分均勻化，提高其塑性。 通常

5、稱通常稱均勻化退火均勻化退火 退火工藝：退火工藝：低于固相線低于固相線2040C，保溫幾幾十小時，保溫幾幾十小時 2）對于經(jīng)過加工變形的鋁合金，退火的目的主要目的）對于經(jīng)過加工變形的鋁合金，退火的目的主要目的是消除加工硬化，有利于后續(xù)加工則成為中間退火或是消除加工硬化，有利于后續(xù)加工則成為中間退火或再結(jié)晶退火。再結(jié)晶退火。 退火工藝退火工藝：再結(jié)晶溫度以上保溫：再結(jié)晶溫度以上保溫14小時。小時。 鑄造鋁合金的退火：鑄造鋁合金的退火： 主要是消除鑄鋁合金的成分不均勻性和內(nèi)應力。主要是消除鑄鋁合金的成分不均勻性和內(nèi)應力。第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理2、時效強化

6、處理、時效強化處理： 時效強化時效強化：將合金加熱到一定溫度，經(jīng)過一段時間的保溫，使其內(nèi)部析出：將合金加熱到一定溫度，經(jīng)過一段時間的保溫，使其內(nèi)部析出顆粒細小的第二相，從而使合金的強度硬度得到提高的現(xiàn)象。顆粒細小的第二相，從而使合金的強度硬度得到提高的現(xiàn)象。一般將室溫下進行的時效處理稱為一般將室溫下進行的時效處理稱為自然時效處理自然時效處理，而在加熱條，而在加熱條件下進行的時效稱為件下進行的時效稱為人工時效處理人工時效處理。 時效強化機理時效強化機理：在時效處理過程中，形成了與基體形成共格或半共格的第：在時效處理過程中，形成了與基體形成共格或半共格的第二相，并且它們彌散地分布于基體中，從而阻止

7、了位錯的滑移二相，并且它們彌散地分布于基體中，從而阻止了位錯的滑移與運動。因此使材料的強度提高。與運動。因此使材料的強度提高。第一節(jié)、鋁及鋁合金第一節(jié)、鋁及鋁合金 鋁合金的牌號及應用鋁合金的牌號及應用1、變形鋁合金、變形鋁合金： 防銹鋁合金：防銹鋁合金： LF21，L代表鋁，代表鋁，F(xiàn)代表防銹，數(shù)字表示序號代表防銹，數(shù)字表示序號； 硬鋁合金：硬鋁合金： LY1、LY11。 L代表鋁，代表鋁，Y代表硬，數(shù)字為序號；代表硬，數(shù)字為序號； 超硬鋁：超硬鋁： LC4、LC6。L表鋁，表鋁，C表超硬，數(shù)字表序號，主要是表超硬，數(shù)字表序號，主要是Al-Cu-Mg-Zn 系合金系合金 鍛鋁合金：鍛鋁合金：

8、LD5。L表鋁，表鋁，D表鍛造，數(shù)字表序號，主要是表鍛造，數(shù)字表序號，主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。具有良好的熱塑性，易于鍛造。系合金。具有良好的熱塑性，易于鍛造。2、鑄造鋁合金：、鑄造鋁合金： ZL101，Z代表鑄造，代表鑄造，L代表鋁合金，第一位數(shù)字表示系列（代表鋁合金，第一位數(shù)字表示系列（1表示表示AlSi系，系，2表示表示AlCu系，系，3表示表示AlMg系，系，4為為AlZn系），后兩位表示合金順序號（表系），后兩位表示合金順序號（表85）。）。 Al Si Al Cu Al Mg Al Zn ZL 101 ZL 201 ZL 301 ZL 401 ZL 102 ZL 202

9、ZL 302 ZL 402 ZL 103 ZL 203 ZL 303 ZL 403 第二節(jié)、銅及銅合金第二節(jié)、銅及銅合金一、純銅一、純銅1、純銅的特性、純銅的特性： 純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱為紫銅。純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱為紫銅。 當銅暴露在大氣中時，能在其表面生成綠色的保護膜（當銅暴露在大氣中時，能在其表面生成綠色的保護膜（CuCO32Cu(OH)2,）；）； 又稱銅綠。又稱銅綠。 銅為銅為FCC結(jié)構，無同素已構轉(zhuǎn)變，塑性很好。結(jié)構，無同素已構轉(zhuǎn)變，塑性很好。2、純銅中的雜質(zhì)：、純銅中的雜質(zhì)： Pb、Bi、O、S、P等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅降低了銅的導電、導熱性能，還會形等雜質(zhì)，這些

10、雜質(zhì)不僅降低了銅的導電、導熱性能，還會形成低熔點的（成低熔點的（400C）的共晶體，從而破壞晶粒間的結(jié)合，造成脆性斷裂，即為）的共晶體，從而破壞晶粒間的結(jié)合，造成脆性斷裂，即為“熱脆熱脆”。3、純銅性能及用途、純銅性能及用途性能：導電、導熱性好，塑性好，耐蝕性好。性能：導電、導熱性好，塑性好，耐蝕性好。用途：導電、導熱器材，耐蝕器皿，用途：導電、導熱器材，耐蝕器皿， 配制銅合金。配制銅合金。 第二節(jié)、銅及銅合金第二節(jié)、銅及銅合金1、工業(yè)純銅的代號、熱處理及應用、工業(yè)純銅的代號、熱處理及應用： 純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱為紫銅。純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱為紫銅。工工業(yè)業(yè)純純銅銅銅錠銅錠電

11、解銅電解銅無氧銅無氧銅未加工產(chǎn)品未加工產(chǎn)品加工產(chǎn)品加工產(chǎn)品代號：代號：Cu1、Cu2 兩種兩種代號：代號：TU1、TU2 兩種兩種工業(yè)純銅加工產(chǎn)品的代號、成分及用途工業(yè)純銅加工產(chǎn)品的代號、成分及用途代號WCu,%主要雜質(zhì) ， 用途舉例BiPbO2雜質(zhì)總量T199.950.0020.0050.020.05電線、電纜、導電螺釘、雷管、化工用蒸發(fā)器、儲藏器和各種管道T299.900.0020.0050.060.10T399.700.0020.0100.100.30電氣開關、墊圈、管道第二節(jié)、銅及銅合金第二節(jié)、銅及銅合金二、銅合金二、銅合金1、黃銅、黃銅以以Zn為主作為合金元素加入的銅合金稱為黃銅。為

12、主作為合金元素加入的銅合金稱為黃銅。普通黃銅普通黃銅：CuZn二元合金二元合金 。 用用“H數(shù)字數(shù)字”表示，表示，H90特殊黃銅特殊黃銅：加入：加入Si、Al、Sn、Pb、Mn、Fe、Ni，“H主加元主加元素符號含銅量主加元素含量素符號含銅量主加元素含量”表示，表示， 如如HPb591 Cu Zn 合金中再加少量其它元素，如：合金中再加少量其它元素，如： HPb 74 3, Wcu = 74%, WPb = 3%, 其余為其余為Zn。 HAl 77 3, Wcu = 77%, WAl = 3%, 其余為其余為Zn。第二節(jié)、銅及銅合金第二節(jié)、銅及銅合金二、銅合金二、銅合金1、青銅、青銅人類早期使

13、用的青銅為錫青銅，表面呈青灰色，主要是人類早期使用的青銅為錫青銅，表面呈青灰色，主要是Cu-Sn合金。合金。近代工業(yè)還將銅鋁、銅鈹、銅鉛、銅硅等銅合金皆稱為青銅或特殊青銅。近代工業(yè)還將銅鋁、銅鈹、銅鉛、銅硅等銅合金皆稱為青銅或特殊青銅。錫青銅：錫青銅：Sn：314Cu鋁青銅：鋁青銅：Al：12Cu鈹青銅：鈹青銅：Be: 1.22.5%Cu如如: QSn 4 3 , 主加主加Sn，4%，其它，其它 3%（Zn），其），其余為余為Cu。 QAl 9 4 , 主加主加 Al，9%，其它，其它 4%（Fe），其），其余為余為Cu。第三節(jié)、鈦及鈦合金第三節(jié)、鈦及鈦合金一、純鈦一、純鈦1、純鈦的特性、純鈦

14、的特性顏色：顏色： 銀白色銀白色熔點：熔點： 1668C，密度：密度： 4.5g/cm3, 高于高于Al，是，是Fe的一半的一半線膨脹系數(shù)：線膨脹系數(shù)： 小小 導熱性：差導熱性：差同素異構轉(zhuǎn)變：同素異構轉(zhuǎn)變：882.5時，時，-Ti （hcp) -Ti(bcc)。 牌號：牌號： TA1, TA2, TA3, 數(shù)字越大，純度越低。數(shù)字越大，純度越低。耐腐蝕性：高于大多數(shù)不銹鋼（因為其表面易形成耐腐蝕性：高于大多數(shù)不銹鋼（因為其表面易形成TiO2惰性保護膜）惰性保護膜）TA1：TA2： 數(shù)字越大，雜質(zhì)越多，強度越高，塑性越低。數(shù)字越大，雜質(zhì)越多，強度越高，塑性越低。TA32、純鈦的編號、純鈦的編號

15、第三節(jié)、鈦及鈦合金第三節(jié)、鈦及鈦合金二、鈦合金：二、鈦合金： 主要是主要是TiAl合金合金鈦鈦合合金金a a鈦合金：鈦合金：b b鈦合金：鈦合金：(a a + b b) 鈦合金鈦合金2。 鈦合金特性鈦合金特性 比強度高，比強度高，b可達可達 1500 MPa, 而而 d=4.5。 熱強度高，熱強度高，工作溫度可達工作溫度可達550 。 低溫韌性好低溫韌性好 ， -250 仍具有良好韌性仍具有良好韌性。 耐蝕性能好，耐蝕性能好，在大氣、海水及酸里的耐腐蝕在大氣、海水及酸里的耐腐蝕 性高于不銹鋼。性高于不銹鋼。 工藝性能差，工藝性能差，鍛造性能、切削性能不好鍛造性能、切削性能不好。牌號：牌號： 型鈦合金型鈦合金：組織為單相：組織為單相 。不可熱處理強化不可熱處理強化， 但高溫強度高。但高溫強度高。 TA + 順序號（順序號大于順序號（順序號大于4） 如：如：TA 4, TA5, TA