工程材料-有色金属及其合金PPT.ppt

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1、工程材料工程材料 3.4 3.4 有色金属及其合金有色金属及其合金有色金属性能及特点有色金属性能及特点 力学性能力学性能：高的：高的比强度比强度（强度（强度/密度）；密度）；物物理理性性能能：导导电电性性、导导热热性性、无无磁磁性性、形状记忆特性形状记忆特性 化学性能化学性能：耐腐蚀：耐腐蚀 铝合金及其应用铝合金及其应用知识要点知识要点铝合金的强化方式铝合金的强化方式铝合金的分类及应用铝合金的分类及应用一、纯铝的性能特点及应用：一、纯铝的性能特点及应用：轻，密度低轻，密度低 配置铝合金配置铝合金 抗大气腐蚀抗大气腐蚀 包覆材料包覆材料 导电导热性好导电导热性好 导线、电容导线、电容 加工性能好

2、加工性能好 包装材料包装材料 强度低强度低 不能作为承受载荷的结构材料应用不能作为承受载荷的结构材料应用 二、铝合金：二、铝合金：向铝中加入合金元素向铝中加入合金元素 铝合金铝合金 。常加的合金元素常加的合金元素 ：主：主：Cu,Mg,Si,Zn,MnCu,Mg,Si,Zn,Mn等；等；微：微：Ti,Zr,Cr,BTi,Zr,Cr,B等；等；纯铝的牌号：四位字符（以纯铝的牌号：四位字符（以1开头，第二位表示纯铝的成分开头，第二位表示纯铝的成分状况，第三、四位表示铝的质量分数小数点后两位数。）状况，第三、四位表示铝的质量分数小数点后两位数。）1 铝合金的分类铝合金的分类变形铝合金变形铝合金（D以

3、左）以左）铸造铝合金铸造铝合金（D以右）以右）不能热处理强化铝合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金共晶点共晶点合金元素合金元素2 2 铝合金的强化方式铝合金的强化方式 变形强化变形强化（加工硬化）（加工硬化）变质处理变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金（细晶强化）：适合铸造铝合金 固溶强化固溶强化：铝合金都有：铝合金都有 时效强化时效强化：（重点）：（重点）可热处理强化铝合金。可热处理强化铝合金。时效强化：时效强化：铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段时间，随时间延长其强度硬度显著增加的现象。时间，随时间延长其强度硬度

4、显著增加的现象。时效强化的步骤：时效强化的步骤：固溶处理（淬火）固溶处理（淬火）时效时效得到过饱得到过饱和的相和的相过饱和相中析过饱和相中析出强化相出强化相自然时效自然时效人工时效人工时效时效曲线变质处理：变质处理：常用于铸造铝合金常用于铸造铝合金未变质处理的组未变质处理的组织织变质处理的组织变质处理的组织三三 常用的铝合金常用的铝合金变形铝合金（变形铝合金（D D成分以左的合金）成分以左的合金）铸造铝合金铸造铝合金 （D D成分以右的合金）成分以右的合金）1 1 变变形形铝铝合合金金（DD成成分分以以左左的的合合金金 ）：制制成成各各种种型型材材、棒棒料、板、管、线、箔等。料、板、管、线、箔

5、等。牌号：四位字符（牌号：四位字符（2 0 2 0）（第一位为数字，表示铝合金组别（第一位为数字，表示铝合金组别2：铜（：铜（Cu）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金 3：锰（：锰（Mn)为主要合金元素的铝合金为主要合金元素的铝合金4:硅（硅（Si）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金5：镁（：镁（Mg）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金6：镁和硅（：镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合金为主要合金元素的铝合金7:锌（锌（Zn）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金 第二位：第二位：A/（0）原始合金原始合金其它字母表示改型合金其它字母表示改型合金

6、第三、四位：区第三、四位：区分同一组的不同分同一组的不同合金。无特殊意合金。无特殊意义义（1 1）铝铜合金）铝铜合金（又称硬铝）（又称硬铝）成分：成分：ALCuMg(Mn)ALCuMg(Mn)元素作用：元素作用：Cu,Mg:Cu,Mg:形成强化相（形成强化相（CuALCuAL2 2,CuMgAL,CuMgAL2 2）,时效强化。时效强化。Mn Mn提高抗腐蚀性能；固溶强化；提高抗腐蚀性能；固溶强化；性能：强度较高，塑性好，可性能：强度较高，塑性好，可时效强化。时效强化。应用：主要用于飞机构件，如应用：主要用于飞机构件，如飞机蒙皮飞机蒙皮(2A12)(2A12)、挤压成螺旋桨、挤压成螺旋桨、叶片

7、叶片(2A11)(2A11)等重要零件。等重要零件。（2）铝锰合金（防锈铝合金）铝锰合金（防锈铝合金）成分：成分：ALMnALMn（主）（主）MgMg Mn,Mg Mn,Mg的作用：的作用：提高抗腐蚀性能及塑性，固溶强化提高抗腐蚀性能及塑性，固溶强化性能：抗蚀性高，塑性好，不能热处理强化，可冷变形强化。性能：抗蚀性高，塑性好，不能热处理强化，可冷变形强化。应用：油箱、应用：油箱、油管（罐）、铆钉（油管（罐）、铆钉（3A213A21）等。）等。（3）铝锌合金（超硬铝）铝锌合金（超硬铝）成分：成分：AlZnCuMg特点：时效产生强烈的强化效果，强度很高（可达特点：时效产生强烈的强化效果，强度很高（

8、可达680MPa),缺缺点是耐热性、抗蚀性差。点是耐热性、抗蚀性差。应用：飞机大梁、起落架等（应用：飞机大梁、起落架等（7A04）（主要受力构件）（主要受力构件）（4）铝镁合金）铝镁合金成分：成分：Al-Mg-(少量少量Mn,Si,Fe)特点：塑性好、易于变形加工，抗腐蚀性能好、焊接性能好，特点：塑性好、易于变形加工，抗腐蚀性能好、焊接性能好，不能进行热处理强化。比纯铝不能进行热处理强化。比纯铝轻轻。应用：航空工业中的管道、铆钉等。应用：航空工业中的管道、铆钉等。2 铸造铝合金铸造铝合金特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复

9、杂的零件。状复杂的零件。Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金（铸造性能和力学性能配合最佳）（铸造性能和力学性能配合最佳）（1 1）简单硅铝明：）简单硅铝明：ZL102ZL102（ZALSi12ZALSi12）组织：组织：+Si Si 共晶体共晶体 性能：铸造性能好，强度低。性能：铸造性能好，强度低。用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。（2 2）复杂）复杂(特殊）硅铝明：在特殊）硅铝明：在ALSiALSi基础上加入其它合金元基础上加入其它合金元素（素（Cu,Mn,Ni,MgCu,Mn,Ni,Mg等）等）强化方式（时效强化，变质处理）。强化方式

10、（时效强化，变质处理）。性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活发动机活塞塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号ZL109)ZL109)。2.铸铸造造铝铝 铜铜合金合金(ZL201ZL203):有较高的强度、塑性及耐热性有较高的强度、塑性及耐热性,但铸但铸 造性能和耐蚀性较差。造性能和耐蚀性较差。汽缸头汽缸头3.铸铸造造铝铝 镁镁合金合金(ZL301、ZL302):有较高的强度、韧性及耐蚀性有较高的强度、韧性及耐蚀性

11、,但铸但铸 造性能和耐热性较差。造性能和耐热性较差。鼓风机用密封件鼓风机用密封件(ZL102)(ZL102)及抗空架件及抗空架件(ZL301)(ZL301)4.铸铸造造铝铝 锌锌合金合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性具有良好的铸造性,经变质处理和经变质处理和时效处理后时效处理后,强度高强度高,但耐蚀性差。但耐蚀性差。大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)(ZL401)三、三、铜及铜合金铜及铜合金（一）（一）.铜的性能特点铜的性能特点:密度大密度大;导电及导热导电及导热 性能好性能好;抗大气腐蚀性好抗大气腐蚀性好;塑性高塑性高;强强 度低度低;无磁性无磁性;无打击火花无打击火花

12、;加工工艺加工工艺 性好等。性好等。（二）（二）.纯铜的分类纯铜的分类工业纯铜工业纯铜 T1T4，编号越大，纯度越低。编号越大，纯度越低。无氧铜无氧铜 TU2（三）铜合金的分类（三）铜合金的分类黄铜黄铜:Cu Zn 白铜白铜:Cu Ni 青铜青铜:除黄铜和白除黄铜和白 铜外的所有铜外的所有 铜合金。铜合金。黄铜黄铜(brass)普通黄铜普通黄铜(common brass)特殊黄铜特殊黄铜(special brass)50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB +b b(Mpa)(%)HB 1.黄铜的力学性能与含锌量

13、的关系黄铜的力学性能与含锌量的关系2.黄铜的牌号黄铜的牌号(Z)H 90含铜量含铜量 WCu=90%黄铜黄铜铸造铸造3.常用的黄铜常用的黄铜v金奖黄铜金奖黄铜-H90v弹壳黄铜弹壳黄铜-H70(H68)v日用黄铜日用黄铜-H62(H59)法兰阀法兰阀闸阀闸阀冷凝器管冷凝器管二二)特殊黄铜特殊黄铜(special brass)1.定义定义:在黄铜中加入在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。等元素所形成的合金。2.牌号牌号:H Al 59-3含铝量含铝量WAl=3%含铜量含铜量WCu=59%3.常用的特殊黄铜常用的特殊黄铜海军黄铜海军黄铜-HSn62-1易易切削

14、黄铜切削黄铜-HPb59-14.黄铜的自裂与脱锌黄铜的自裂与脱锌:v自裂自裂-应力腐蚀应力腐蚀:黄铜黄铜在塑性变形后在塑性变形后产产 生较大应力生较大应力,在在潮湿空气潮湿空气中或在中或在微微 量氨量氨的气份中发生应力腐蚀。含的气份中发生应力腐蚀。含 锌量越高锌量越高,应力腐蚀倾向越大。应力腐蚀倾向越大。v脱锌脱锌-锌的电极电位远低于铜锌的电极电位远低于铜,所以在所以在 盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。盐水中黄铜极易发生电化学腐蚀。5.黄铜的热处理黄铜的热处理:去去应力退火应力退火:在在200300左右退左右退 火火,提高塑性和弹性极提高塑性和弹性极 限限,消除应力腐蚀。消除应力腐蚀。再结晶退火

15、再结晶退火:在在500700左右退左右退 火火,消除加工硬化消除加工硬化,恢复恢复 塑性。塑性。二二.青铜青铜(bronze)普通青铜普通青铜(锡青铜锡青铜)(tin bronze)特殊青铜特殊青铜(无锡青铜无锡青铜)(tin free bronze)青铜牌号的表示方法青铜牌号的表示方法Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元素含量为素含量为1%主加元素锡其含主加元素锡其含量为量为WSn=10%青铜青铜铸造铸造一一)锡青铜锡青铜(tin bronze)3 710 14压压力力加加工工铸铸造造成成形形b+二二)特殊青铜特殊青铜(无锡青铜无锡青铜)(tin free bronze)1.硅青铜硅青铜:QSi3 1 2.铝青铜铝青铜:QAl73.铍青铜铍青铜:QBe2;具有非常好的力学具有非常好的力学 性能。用于制造重要、精性能。用于制造重要、精 密、高温、高速下工作的密、高温、高速下工作的 零件。零件。