第九章 有色金屬及其合金.ppt

1、第九章 有色金屬及其合金,重點要求：熟悉常用Al、Cu合金的牌號、成份、熱處理工藝、組織、及其應(yīng)用。 一般了解 軸承合金 。,第一節(jié) 概述,1.定義 : 除黑色金屬 ( 鋼、鐵 ) 以外的所有 金屬。,2.性能特點:具有獨特的性能。,3.分類,重金屬(密度3.5); Cu、Ni 等。 輕金屬(密度3.5); Al、Mg 等。 貴重金屬; Au、Ag、Pt 等。 稀有金屬; W、Ti、Ra、Nb 等。 半金屬; Si、Te、B 等。,第二節(jié) 鋁及鋁合金,1、工業(yè)純鋁,工業(yè)純鋁牌號 L+順序 L1L7,熔點660，密度2.7g/cm3 。 力學(xué)性能 ：b = 80100 Mpa，= 3050 %，

2、 比強度高。 導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，耐大氣腐蝕。 塑性好、可冷成型。 做散熱器、器皿、導(dǎo)線、電纜等。,2鋁合金,（1）分類和強化,分類 形變鋁合金、鑄造鋁合金,強化方法： 形變強化 固溶時效強化 變質(zhì)處理。,-CuAl2,時效強化: 淬火后合金強度硬度隨時間延長而顯著升高.,時效工藝： 固溶處理（水冷淬火） 過飽和固溶體,時效過程 過飽和固溶體分解，析出強化相 。,時效效果：時效溫度越高，則速度越快，但 強化效果小。,自然時效 在室溫經(jīng)過數(shù)天時間停留完成時效。 人工時效 加熱至100200，保溫一定時間。,AL-Cu合金自然時效曲線,Al-Cu合金的人工時效曲線,1.防銹鋁 用“鋁”和“防”二字的漢語

3、拼音第一個 字母 “L”和“F”加順序號表示，如五號防銹鋁用 LF5表示。 LF21 ( 3A21)等。,優(yōu)良的抗腐蝕性能,因而得名防銹鋁合金 ，還具有良好的塑性與焊接性，適宜壓力加工和焊接。機械性能較低 ，可用冷加工方法使其強化。,切削加工工藝性能差，故適用制作焊接管道、 容器、鉚釘以及其它冷變形零件。,2.硬鋁用“鋁”和“硬”二字的漢語拼音首字母“L”和“Y”加順序號表示， 如十二號硬鋁用LY12表示。 LY1 （2A01） LY11（2A11）等。 鋁-銅-鎂系合金應(yīng)用較早，用途很廣。有強烈的時效強化作用，經(jīng)時效處理后具有很高的硬度、強度，故鋁-銅-鎂系合金總稱為硬鋁合金。 這類合金具有

4、優(yōu)良的加工工藝性能，可以加工成板、棒、管、線、型材及鍛件等半成品，廣泛應(yīng)用在航空，汽車和機械中。,3.超硬鋁用“鋁”和“超”二字的漢語拼音首字母“L”和“C”加順序號表示， 如四號超硬鋁用LC4（7A04）表示。 LC9 （7A09） 鋁-鋅-銅系合金是目前室溫強度最高的一類鋁合金，其強度達(dá)500700MPa，超過高強度的硬鋁LY12合金(400-430 MPa)，故稱為超硬鋁合金。 應(yīng)用在航空飛機大梁，起落架等承受重載的零部件。,4.鍛鋁用“鋁”和“鍛”二字的漢語拼音首字母“L”和“D”加順序號表示， 如五號鍛鋁用LD5（2A50）表示。 LD7（ 2A70 ） LD10（ 2A14）。 鋁

5、-鎂-硅-銅系合金具有優(yōu)良的鍛造工藝性能，主要用作制作外形 復(fù)雜的鍛件,故稱為鍛鋁合金。,（二）鑄造鋁合金,鑄造鋁合金的牌號用“鑄鋁”二字的漢語拼音第一個大寫字 母“ZL”加三位數(shù)字表示，,第一位數(shù)表示合金系別： （1為鋁硅系合金； 2為鋁銅系合金；3為鋁鎂系合金；4為鋁鋅系合金）。 第二、三位數(shù)字表示合金的順序號。 如ZL111表示11號鋁硅系鑄造鋁合金。,1.鋁-硅鑄造合金,ZL101 、 ZL104、 ZL105、 ZL107、 ZL109,優(yōu)良的鑄造性、焊接性、抗蝕性以及足夠的機械性能 ，但合金的致密度較小， 適宜制造致密度要求不太高的、形狀復(fù)雜的鑄件。,2.鋁-銅鑄造合金,ZL201

6、 ZL202 ZL203,耐熱性高，其高溫強度隨銅含量的增加而提高，而合金的 鑄縮率和形成裂紋的趨向則減小。但由于銅含量增加，使 合金的脆性增加,故銅含量一般不超過14。,3.鋁-鎂鑄造合金,比重最小(2.55)、耐蝕性最好、強度最高 (抗拉強度可達(dá)350MPa) 的鑄造鋁合金。但由于結(jié)晶溫度范圍寬，故流動性差,形成疏松趨向 大、其鑄造性能不如鋁-硅合金好。,ZL301 ZL302 ZL303,4.鋁-鋅鑄造合金,有較高的強度，是最便宜的一種鑄造鋁合金。其主要缺點是抗蝕性差。,ZL401 ZL402,（）變形鋁合金,變形鋁合金的應(yīng)用,防銹鋁 LF，不可熱處理強化，做油箱、油管、鉚釘。 硬鋁 L

7、Y，做螺旋槳葉片、支柱。 超硬鋁 LC，做飛機大梁、桁架、起落架等。 鍛鋁 LD，做鍛件、模鍛件。,（3）鑄造鋁合金,鑄造鋁合金的變質(zhì)處理,變質(zhì)處理后，100,ZL102的鑄態(tài)組織，未變質(zhì)，500,Al-Si 合金（硅鋁明10%-13%Si） 鑄造性好（熔點低、流動性好、收縮?。?組織 變質(zhì)前，共晶體（粗針狀Si + 基體 ）+ 初晶Si,變質(zhì)后，共晶體（細(xì)點狀Si + 基體 ）+ 初晶,鑄造鋁合金的應(yīng)用,第三節(jié) 銅及銅合金,一、銅及銅合金的特點 1、熔點1083，密度8.9g/cm3 。 2、導(dǎo)電導(dǎo)熱性僅次于銀。 3、耐大氣、海水腐蝕。 4、切削性好，塑性好，可冷、熱成形。 5、鑄造銅合金

8、的鑄造性能好。,1純銅 紫銅（紫紅色）,工業(yè)純銅 T1-T4 ，做電導(dǎo)體。 力學(xué)性能: b = 230-250 MPa = 40-50 %,純銅管,強化途徑： 固溶強化 650MPa 時效強化 1400MPa 過剩相強化,1、 黃銅（以Zn為主要合金元素的銅合金）,銅合金分黃銅、青銅和白銅三類。,黃銅分普通黃銅和復(fù)雜黃銅兩種。,（1）普通黃銅：,銅和鋅的二元合金,普通黃銅牌號： H+數(shù)字 H為黃銅 數(shù)字表示平均銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)。,如：H96, H80, H70, H68, H62 、H59等,H96 冷凝管、熱交換器、散熱器，計算機插件等。,H80 金色黃銅， 裝飾件，薄管。,H70 “三七黃銅”

9、彈殼、套管和復(fù)雜深沖零件 H68,H62 、H59 強度較高，作零件，標(biāo)準(zhǔn)件，焊接件，沖壓件,（2）復(fù)雜黃銅,在普通黃銅基礎(chǔ)上加鋁、鐵、硅、錳、鎳等,牌號： H+主加元素符號+銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù),1）Pb黃銅 HPb60-1 切削性能好，耐磨性好 鐘表零件。,2）Sn黃銅 HSn90-1 HSn62-1 耐蝕性好，船舶零件。海軍黃銅。,3）Al黃銅 Hal 77-2 HAl60-1-1,耐蝕性好，強度和硬度高。船舶零件，機械及電機零件。,4）Si 黃銅 HSi80-3,耐蝕性好,機械性能好，切削性好，耐磨性好。,船舶零件，機械及化工零件,其它還有錳黃銅，鐵黃銅，鎳黃銅。主要用于船舶零

10、件,（三）青銅（含有Sn. Al. Si. Pb. Be, Mn等的銅基合金）,包括：錫青銅，鋁青銅，鈹青銅等,分類：壓力加工青銅（以壓力加工產(chǎn)品的形式供應(yīng)）和鑄造青銅,編號方法： Q+主加元素符號+主加元素含量+其它元素含量,如：QSn4-3, 表示含4%Sn 、3%Zn，其余為Cu的錫青銅。,鑄造青銅在編號前加“Z”字,錫青銅 QSn4-3, QSn6.5-0.1, 耐蝕性優(yōu)于黃銅，鑄造性好，耐磨性好，有彈性 用于造船、化工、機械、儀表中的耐磨件，耐蝕件、彈性元件，抗磁件。,2. 鋁青銅,耐蝕性優(yōu)于黃銅和錫青銅 ，鑄造性和耐磨性優(yōu)于錫青銅，機械性能好。,QAl9-4,QAl7,QAl10-

11、3-1.5 飛機、船舶用高強度、高耐磨抗蝕零件。,QAl9-4 船舶及電氣零件，耐磨件,QAl7 重要的彈簧及彈性元件。,3. 鈹青銅,耐蝕性、耐磨性、彈性、抗磁性、抗疲勞都很好，耐寒，沖擊無火花。,QBe2 重要的彈簧及彈性元件、耐磨件、高壓高速高溫軸承，防爆工具，鐘表件。,4. 硅青銅 耐蝕件、彈簧 、渦輪、蝸桿等,（四）白銅（以Ni為主要合金元素的銅合金）,普通白銅編號為：B+鎳的平均含量，“B”意指“白銅”,如：B19表示含19%Ni的普通白銅,B5、 B19、B25,船舶零件，機械及化工零件，醫(yī)療器械。,復(fù)雜白銅編號方法： Q+主加元素符號+主加元素含量+其它元素含量,如： BZn1

12、5-20,船舶零件，潮濕環(huán)境下的機械及化工零件,錳白銅BMn3-12 彈簧和熱電偶絲,在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882.5以下為鈦，是密排六方晶格，,882.5以上為鈦，是體心立方晶格。,工業(yè)純鈦的純度為99.5%-99.0%，其性能很大程度上取決于氧的含量,工業(yè)純鈦可分為TA1，TA2，TA3等三個牌號，編號越大，雜質(zhì)越多。,鈦合金分 鈦合金、 鈦合金、 + 鈦合金,鈦合金有TA4，TA5，TA6 500以下工作零件，導(dǎo)彈燃料罐。,鈦合金 TB2 350以下工作零件,+ 鈦合金 TC1， TC2 ， TC3，TC4 400以下工作零件,2銅合金(黃銅、青銅、白銅),（）黃銅 Cu-Zn系合金,

13、普通黃銅 Cu-Zn合金 單相黃銅 如 H80，含 80% Cu ，單相，塑性好，可冷成型。 雙相黃銅 如 H62，+ ，可熱變形。,組織、牌號、性能,復(fù)雜黃銅 改善Cu-Zn合金的耐蝕性、機械性能。,黃銅制品,鑄造黃銅 如 ZHSi80-3，含80% Cu 。,（2）青銅 Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Be系等合金。,壓力加工青銅 Sn青銅 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余為 Cu 做軸承、彈簧等。 Al青銅 如 QAl10-3-1.5，做耐蝕、抗磨的齒輪、 軸套等。 Be青銅 如 QBe2，做彈簧，高速軸承等。 鑄造青銅 如Sn青銅 ，ZCuSn10Zn2 。軸瓦、 泵體,四、 鈦及鈦合金 在固態(tài)下有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882.5以下為鈦，是密排六方晶格，882.5以上為鈦，是體心立方晶格。 工業(yè)純鈦的純度為99.5%-99.0%，其性能很大程度上取決于氧的含量 工業(yè)純鈦可分為TA1，TA2，TA3等三個牌號，編號越大，雜質(zhì)越多。 鈦合金分 鈦合金、 鈦合金、 + 鈦合金 鈦合金有TA4，TA5，TA6 500以下工作零件，導(dǎo)彈燃料罐。 鈦合金 TB2 350以下工作零件 + 鈦合金 TC1， TC2 ， TC3，TC4 400以下工作零件,五、軸承合金,工作條件 沖擊、交變載荷，軸頸壓力、摩擦。 性能