有色金属及其合金.pptx

《有色金属及其合金.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有色金属及其合金.pptx（35页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、二、铝合金1、铝合金分类：形变铝合金（不能热处理强化、能热处理强化）；铸造铝合金。Al与某种元素形成合金的相图(图9-1、9-2)第1页/共35页2、铝合金的热处理（1）固溶处理（淬火）将Al合金加热到a单相区某一温度，获得单相固溶体a（F-D之间），随后进行水冷，得到单相过饱和固溶体a组织。淬火后，强度和硬度并不高，而塑性仍很好。第2页/共35页但将合金在室温放置或在低于固溶体线某一温度加热时，不稳定的过饱和a固溶体析出第二相，产生第二相弥散强化，使合金强度、硬度明显提高，塑性显著下降（时效强化）自然时效（室温），人工时效（加热）。时效强化时比较可得以下两规律：（由图9-3、图9-4）第3页

2、/共35页第4页/共35页第5页/共35页人工时效没有自然时效所达到的硬度，强度高人工时效时，温度高比温度低时强度低，但达到最高强度时间短。强化原因：铝合金在淬火时抑制了过饱和固溶体的分解过程。这种过饱和固溶体极不稳定，在室温及加热条件下都可以分解，只是加热条件下分解的更快。第6页/共35页在淬火状态下,过饱和的固溶体的晶格内部,Cu原子的分布是比较均匀的,而在自然时效过程中,Cu原子在固溶体晶格的某些部位进行了聚集,于是在固溶体内就形成了很多体积很小的“富铜区”,称为”G.P”区。Cu区域浓度大，晶格形式并没有改变，并与固溶体共格，引起固溶体晶格严重畸变。随时间的延长”G.P”区Cu原子继续

3、增多，并发生有序化，化学成分接近CuAl2,呈正方晶格，引起更严重的畸变，合金强度大大提高。第7页/共35页在人工时效时，温度升高到150-200时，由于原子扩散能力强，铜原子在”G.P”区进一步富集，逐步形成与CuAl2成分相同，但晶格不同的相。相已部分的与母体固溶体脱离共格关系，随相形成和长大，固溶体的晶格畸变减轻，对位错的阻碍减少，合金趋向软化。若温度在升高，相变为稳定的相，与固溶体完全脱离共格关系，固溶体的晶格畸变大大减轻，强化作用减弱，出现过时效。第8页/共35页3、形变铝合金根据合金的特性，形变铝合金分为：防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等四类（1）防锈铝 主要是Al-Mn、Al-Mg合

4、金，该合金耐蚀性很高，有良好的塑性和焊接性能，不能热处理强化。代号“LF”，后面数字为顺序号第9页/共35页（2）硬铝 硬铝属于Al-Cu-Mg-Mn系合金，合金中的铜和镁形成CuAl2和CuMgAl2，锰的作用是改善合金的耐蚀性，中和铁的有害影响，同时，锰可在基体中部分固溶，提高热处理后的合金强度，而且对耐热性也有一定影响。牌号“LY”，后面跟顺序号。硬铝分为低强度硬铝、标准硬铝、高强度硬铝、耐热硬铝等四种。第10页/共35页（3）超硬铝这类合金属于Al-Cu-Mg-Zn系合金，另外加入少量铬、锰等元素。该合金中有CuAl2、CuMgAl2、MnZn2、Al2Mg3Zn3等四种强化相，强化相

5、多，强度在铝合金中最高。代号：“LC”后面加顺序号第11页/共35页（4）锻铝锻铝合金分Al-Cu-Mn-Si系普通锻造铝合金和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻造铝合金，具有良好的锻造性能，可作形状复杂的大型锻件和膜锻件。普通锻铝中Mg和Si的主要作用是形成强化相Mg2Si,这类合金除具有良好的耐热加工性能外，腐蚀倾向也很小。耐热锻铝中的Fe和Ni元素的主要作用是形成耐热强化相Al9FeNi。代号“LD”后面加顺序号第12页/共35页四、铸造Al合金铸造Al合金用来制造铸铝件的铝合金，称为铸造Al合金。代号：ZL102第一位数字是系号，后面是顺序号。处理方式：变质处理，使组织显著细化。缺点

6、：吸气性高，产生大量缩孔，致密性下降。第13页/共35页Al-si 1铝硅系流动性好，铸件热裂倾向，抗蚀性，耐热性也很好。Al-Cu 2铝铜系具有较高的强度和耐热性，但只含有少量共晶体，铸造性能差。Al-Mg 3铝镁系具有良好的力学性能，耐蚀性和切削加工性能好。但流动性差，铸造性能不好，铸造工艺复杂，耐热性差。Al-Zn 4铝锌系具有较高强度，可不经热处理直接使用，耐蚀性差，热裂倾向大。第14页/共35页9-2 铜 及 其 合 金一、纯铜理化性能：玫瑰红色（紫铜）熔点：1083 比重8.9g/cm3导电性，导热性好晶格结构：面心立方、无同素异构转变力学性能b=200-250Mpa =50%不能

7、通过热处理强化，只能冷加工变形强化代号：T1、T2、T3、T4第15页/共35页二、铜合金分类：按化学成分可分为（黄铜、青铜、白铜）1、黄铜（cu-zn合金）性能：良好的力学性能，加工成型性，导电性和导热性。普通黄铜（二元黄铜 cu-zn）代号“H+铜的名义质量的百分数”cu，zn能形成a固溶体。黄铜的力学性能与锌的质量分数的关系。（如图9-9）第16页/共35页从相图中知道：Zn能大量溶于Cu中形成固溶体（面心立方），在456，Zn在Cu中的最大溶解度为39%，相是以电子化合物CuZn为基的固溶体（体心立方）。当温度在456-468 时转变为（以CuZn为基的有序固溶体）相，性能硬而脆。当Z

8、n的质量分数超过32%时因组织中出现，塑性开始下降，强度还在提高，当Zn的含量达到45%时强度达到最大值。因此，工业用的黄铜Zn的质量分数小于46%，组织为或+。第17页/共35页第18页/共35页黄铜又称为单相黄铜。具有较高的强度和冷变形性能，适用于常温下压力加工形状复杂零件。常用代号H90、H80、H70、H68。+黄铜又称为两相黄铜。适宜热压力加工具有较高的强度和耐蚀性。代号H62、H59。第19页/共35页特殊黄铜 在铜、锌二元合金的基础上加入其它合金元素所组成的多元合金。合金元素加入黄铜后一般都能提高其强度；一些可提高抗蚀性的元素，Al、Mn、Sn、Si一些可提高铸造性能元素 Si一

9、些能改善切削加工性能元素 Pb代号“H+主加元素符号+铜及各合金元素的名义质量分数”例如HPb59-1第20页/共35页2、青铜（除黄铜、白铜的外的铜合金）工业上常用 锡青铜 铝青铜 铍青铜青铜分类：（1）压力加工青铜编号方法：Q+第一个主加元素的化学符号及名义质量分数+数字（其它合金元素的名义质量分数Qsn 4-4-4）（2）铸造青铜编号方法：Zcu 元素符号+数字例如ZCuSn10Zn2第21页/共35页锡青铜（以锡为主加元素的铜基合金）锡青铜的主要性能特点是耐蚀、耐磨、强度高、弹性好。锡青铜常用牌号有QSn4-3、QSn4-4-4、ZQSn10等。用于制造弹簧、轴瓦、衬套等耐磨零件。铝青

10、铜（以铝为主要合金元素的铜基合金）铝青铜的主要性能特点是具有良好的力学性能，耐蚀性和耐磨性，并能进行热处理强化。常用牌号有QAl5、QAl9-4、ZCuAl9Mn2。常用于轴套、齿轮、蜗轮、管路配件等零件第22页/共35页铍青铜（以铍为主合金元素的铜基合金）铍青铜可以淬火时效处理，有很高的强度、硬度、疲劳极限和弹性极限；而且耐蚀、耐磨、无磁性、导电和导热性好、受冲击无火花等。常用代号QBe2、QBe2.5主要用于制作高级精密的弹性元件、特殊要求的耐磨零件等。3、白铜 （以镍为主要合金元素的铜基合金）B+镍的名义质量分数（医疗器械中关健零件）具有高的耐蚀性，优良的冷热加工工艺性第23页/共35页

11、9-2钛及其合金一、纯钛纯钛是灰白色轻金属，体积质量4.54g/cm3。熔点为1668，固态下有同素异构转变，在882.5 以下为-Ti(密排六方晶格），在882.5 以上为 Ti（体心立方晶格）纯钛的牌号TA0、TA1、TA2、TA3纯钛的性能：焊接性好，低温韧性好，强度低，塑性好。易于冷压力加工。第24页/共35页二、钛合金1、钛合金钛合金的全部组织为固溶体，因此组织稳定、耐蚀、易焊接、韧性及塑性好。钛合金是单相合金，不能进行热处理。2 2、钛合金钛合金具有较高的强度，优良的冲压性，但耐热性差，抗氧化能力差。当温度超过700700时，合金很容易受大气中杂质气体污染。第25页/共35页钛合金

12、可进行热处理强化，一般可用淬火和时效强化。钛合金淬火后得到较稳定的单相组织，这时该合金具有良好的冷成形性，时效过程中，相析出细小的相，使合金强化。3 3、+钛合金+钛合金室温组织为+，它兼有钛合金和钛合金两者的优点，强度高、塑性好、耐蚀性和冷热加工第26页/共35页性及低温性能都很好，并可以通过淬火和时效进行强化。TC4是用途最广的+钛合金，退火状态具有较高的强度和良好的塑性，经淬火处理后其强度可提高到1190MPa，该合金还具有较高的抗蠕变能力、低温韧性及良好的耐蚀性。三、钛合金的热处理1、退火为消除内应力和加工硬化，进行消除应力退火和再结晶退火。第27页/共35页 2、淬火和时效钛合金和+

13、钛合金在高温淬火时，由于合金成分和淬火温度的不同，室温组织中的相有可能被过冷而保留下来，过冷的相也有可能发生马氏体相变，转变为相，是合金元素在-Ti-Ti中的过饱和固溶体。淬火形成的过冷相、相在时效时发生过冷向+稳定和向+稳定相变，从相中析出的相使合金强化。第28页/共35页第四节 滑动轴承及其合金 一、轴承合金的工作条件及性能要求轴承合金滑动轴承的轴瓦及内衬的合金性能要求：抗压强度和疲劳强度良好的耐磨性，磨合性，较小摩擦系数有小的膨胀系数和良好的导热性及耐蚀性足够的塑性和韧性制造简便，价格低廉第29页/共35页二、轴承合金的分类和用途轴承合金的牌号规定：Z+基本元素符号+主加元素符号+主加元

14、素名义质量分数+辅加元素名义质量分数。例如ZSnSb8Cu41、锡基轴承合金锡基巴氏合金是以锡为基础，加入少量的锑和铜组成的合金，是一种软基体硬质点类型的轴承合金。Sb在Sn中形成固溶体，是软基体；相是以SbSn化合物为基的有序固溶体，是硬质点。第30页/共35页锡基轴承合金的主要特点是膨胀系数小，镶嵌性和减磨性较好，另外，还具有优良的韧性和耐蚀性。2、铅基轴承合金铅基轴承合金是以铅为基础加入锡、锑、铜等元素组成的合金，也是一种软基体硬质点类型的合金，软基体是锑溶于铅中形成的固溶体和铅溶于锑中形成的固溶体所组成的共晶体，硬质点为SnSb和Cu3Sn.第31页/共35页3、铜基轴承合金以铅为主加

15、元素的铜基合金成为铅青铜，适于制造轴承，所以称为铜基轴承合金。铅是不溶于铜中的，所以铅青铜合金的室温组织是铅（颗粒）+铜（基体），形成了软的独立的铅颗粒均匀分布在硬基体铜上的轴承合金，所以有优越的保持住润滑油膜和降低摩擦系数的作用，使合金具有优良的耐磨性；此外，铅青铜制作的轴承能耐疲劳、抗冲击、并能承受很高的单位压力、而且散热能力强、耐热性好，能在较高温度下工作。第32页/共35页4、铝基轴承合金铝基轴承合金的基本元素为铝，主加元素为铅、锡、铜、镁等，与其他轴承合金相比，该合金原料丰富、成本低廉、体积质量小，导热好、疲劳强度高和抗蚀性能及化学稳定性好等一系列优点，适用于高速、重载荷下工作的轴承，可以代替铜基合金。缺点是线膨胀系数大，运转时容易和轴咬合，尤其是启动时危险更大，经常采用较大的轴承间隙来防止咬合。第33页/共35页第九章小结1、了解常用有色金属的组织性能特点2、了解常用有色金属的牌号、代号及应用。3、了解常用滑动轴承合金的性能及应用。第34页/共35页谢谢您的观看！第35页/共35页