（本科）金属工艺学基础（上）第9章 非铁金属及其合金ppt课件（全）.ppt

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1、金属工艺学基础（上）第9章 非铁金属及其合金非铁金属及其合金非铁金属及其合金设计制作人：陈妙婷设计制作人：陈妙婷9.1 认识非铁金属认识非铁金属(或称有色金属或称有色金属)在工业生产中，通常把铁及其合金称为在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色黑色金属金属，把其它非铁金属及其合金称为，把其它非铁金属及其合金称为有色金属有色金属。有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度（强度与密度之热性能，耐蚀性能及高的比强度（强度与密度之比）等，已成为现代工业中不

2、可或缺的金属材料。比）等，已成为现代工业中不可或缺的金属材料。49.2 铝及铝合金铝及铝合金u呈银白色金属光泽；呈银白色金属光泽；u导电、导热性能优良；导电、导热性能优良；u抗大气腐蚀性好；抗大气腐蚀性好；u塑性好。塑性好。1、铝和纯铝的简介铝和纯铝的简介9.2.1 概述概述6铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元等辅加元素。素。铝合金既保持纯铝密度小的优点，又具有高铝合金既保持纯铝密度小的优点，又具有高强度，强度与低合金高强度钢相近，强度，强度与低合金高强度钢相近，比强度高比强度高（强度与密度之比），

3、可作为承受较大载荷的结（强度与密度之比），可作为承受较大载荷的结构材料。构材料。2、铝合金的简介、铝合金的简介71、纯铝的性能纯铝的性能9.2.2 纯铝的性能、牌号及用途纯铝的性能、牌号及用途u具有面心立方结构，无同素异构转变。具有面心立方结构，无同素异构转变。u密度小（密度小（2.72g/cm2），仅为），仅为Fe或或Cu的的1/3。u加工性能良好，可以冷成形，切削性能也好。加工性能良好，可以冷成形，切削性能也好。u导电、导热性能优良。导电、导热性能优良。u耐大气腐蚀，耐大气腐蚀，但不耐酸、碱、盐的腐蚀。但不耐酸、碱、盐的腐蚀。u强度、硬度低，不宜直接用作结构材料。强度、硬度低，不宜直接用作

4、结构材料。82、纯铝的牌号纯铝的牌号u铝锭牌号：铝锭牌号：Al+数字表示数字表示u高纯铝：沿用有色金属行业标准高纯铝：沿用有色金属行业标准YST 275-2008，共，共有有Al-5N、Al5N5两个牌号。两个牌号。93、纯铝的用途纯铝的用途u主要用作配制铝基合金；主要用作配制铝基合金；u还可用于制作电线、铝箱、屏蔽壳体、反射器、包覆还可用于制作电线、铝箱、屏蔽壳体、反射器、包覆材料及化工容器等。材料及化工容器等。109.2.3 铝合金铝合金 铝合金是以纯铝为基础，加入一种或几种其它元素铝合金是以纯铝为基础，加入一种或几种其它元素（如（如Cu、Mn、Si、Mg、Zn等）构成的合金。等）构成的合

5、金。11铝合金一般具有铝合金一般具有有有限固溶型共晶相图限固溶型共晶相图。可将铝合金分为可将铝合金分为变变形铝合金形铝合金和和铸造铝合金铸造铝合金两大类。两大类。变形铝合金又分为变形铝合金又分为可热处理强化可热处理强化和和不可热不可热处理强化处理强化两类。两类。1、铝合金、铝合金的分类的分类12v成分低于成分低于D的合金，加热时能形成单相固溶体的合金，加热时能形成单相固溶体组织，组织，塑性较好塑性较好，适于变形加工，所以称为，适于变形加工，所以称为变变形铝合金形铝合金。v成分高于成分高于D的合金，由于冷却时有共晶反应发的合金，由于冷却时有共晶反应发生，生，流动性较好流动性较好，适于铸造生产，所

6、以称为，适于铸造生产，所以称为铸铸造铝合金造铝合金。131）低低温温退退火火消消除除内内应应力力，适适当当增增加加塑塑性性，通通常常在在180300保温后空冷。保温后空冷。2）再再结结晶晶退退火火（再再结结晶晶温温度度以以上上保保温温一一段段时时间间后后空空冷冷）用用于于消消除除变变形形工工件件的的加加工工硬硬化化，提提高塑性，以便继续进行成形加工。高塑性，以便继续进行成形加工。2、铝合金、铝合金的热处理的热处理-退火退火14可热处理强化变形铝合金的热处理方法：可热处理强化变形铝合金的热处理方法：固固溶处理溶处理+时效时效。固固溶溶处处理理是是指指将将铝铝合合金金加加热热到到固固溶溶线线以以上

7、上保保温温后后快快冷冷，使使第第二二相相来来不不及及析析出出，得得到到过过饱饱和和、不稳定的单一不稳定的单一 固溶体。固溶体。淬淬火火后后铝铝合合金金的的强强度度和和硬硬度度不不高高，具具有有很很好好的塑性。的塑性。2、铝合金、铝合金的热处理的热处理-固溶与时效处理固溶与时效处理15将将淬淬火火后后的的铝铝合合金金，在在室室温温或或低低温温加加热热下下保保温温一一段段时时间间，随随时时间间延延长长其其强强度度、硬硬度度显显著著升升高高而塑性降低的现象，称为而塑性降低的现象，称为时效时效。室室温温下下进进行行的的时时效效称称为为自自然然时时效效；低低温温加加热热下进行的时效称为下进行的时效称为人

8、工时效人工时效。16时时效效的的实实质质，是是第第二二相相从从过过饱饱和和、不不稳稳定定的的单一单一 固溶体中析出和长大。固溶体中析出和长大。由由于于第第二二相相与与母母相相（相相）的的共共格格程程度度不不同同，使使母相产生晶格畸变而强化母相产生晶格畸变而强化。17时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。v温温度度一一定定时时，随随时时效效时时间间延延长长，时时效效曲曲线线上上出出现现峰值峰值。v超超过过峰峰值值以以后后，析析出出相相聚聚集集长长大大，强强度度下下降降，为为过时效过时效。v随随时时效效温温度度提提高高，峰峰值值强强度度下下降降，出出现现峰峰值

9、值的的时间提前。时间提前。18含含4%Cu铝合金的时效曲线铝合金的时效曲线 19根据国标规定根据国标规定，变形铝及铝合金可直接引用，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号国际四位数字体系牌号或采用国标规定的或采用国标规定的四位字四位字符牌号符牌号。3、常用的变形铝合金、常用的变形铝合金1）变形铝合金的编号）变形铝合金的编号GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为：方法为：防锈铝合金：防锈铝合金：LF+序号序号硬铝合金：硬铝合金：LY+序号序号超硬铝合金：超硬铝合金：LC+序号序号锻铝合金：锻铝合金：LD+序号序号主要是主要是Al-Mn和和Al-M

10、g系铝合金，系铝合金，Mn和和Mg主要作用是主要作用是提高抗提高抗蚀能力和塑性蚀能力和塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。作用。防锈铝合金抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能防锈铝合金抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。差。防锈铝合金不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。防锈铝合金不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。主要用于制造要求具有较高耐蚀性的油箱、导油管、生活用器主要用于制造要求具有较高耐蚀性的油箱、导油管、生活用器皿、窗框、铆钉、防锈蒙皮、中载荷零件和焊接件等。皿、窗框、铆钉、防锈蒙皮、中载荷零件和焊接件等。防锈铝合金防锈铝合金2）各类变形铝合金

11、）各类变形铝合金主要是主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。可进行可进行时效强化时效强化，也可进行，也可进行变形强化变形强化。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11（2A11）、）、LY12（2A12）等，）等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。钉等。硬铝合金硬铝合金属属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少系合金，并含有少量量Cr和和Mn。时效强化效果超过硬铝合金。时效强化效果超过硬铝合金。热态塑性好，但耐蚀性差。热态

12、塑性好，但耐蚀性差。常用合金有常用合金有LC4（7A04）、）、LC9（7A09）等，主要用于）等，主要用于工作温度较工作温度较低、受力较大的结构件低、受力较大的结构件，如飞机大梁、，如飞机大梁、起落架等。起落架等。超硬铝合金超硬铝合金铝合金制造的机翼Al-Cu-Mg-Si系合金系合金可锻性好可锻性好，力学性能高，用于，力学性能高，用于制造制造形状复杂的锻件和模锻件形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。轮、导风轮等。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系系耐热锻铝合金耐热锻铝合金常用牌号有常用牌号有LD7（2A70）、）、LD8（2A80）、）、LD9（2A9

13、0）等，用于）等，用于制造制造150225下工作的零件下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。机蒙皮等。锻铝合金锻铝合金25Al-Si系：系：代号为代号为ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Cu系：系：代号为代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Mg系：系：代号为代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺序号Al-Zn系：系：代号为代号为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号4、铸造铝合金、铸造铝合金1）铸造铝合金的编号及特点）铸造铝合金的编号及特点26 Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 又称又称硅铝明硅铝明，其中，其中ZL102（ZAlSi12）是含

14、）是含12%Si的铝硅二元合金，的铝硅二元合金，称为称为简单硅铝明简单硅铝明。2）各类铸造铝合金）各类铸造铝合金 27加入其他合金元素的铝硅铸造合金称加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂复杂（或特殊）硅铝明（或特殊）硅铝明。Al-Si系铸造铝合金的系铸造铝合金的铸造性能好铸造性能好，具有，具有优良优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能的耐蚀性、耐热性和焊接性能。用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等。风机叶片、发动机活塞等。28活塞（裙部为铝硅合金）活塞（裙部为铝硅合金）29 强度较高，加入镍、锰可提高其耐热性和热强性，强度较高，加入镍、

15、锰可提高其耐热性和热强性，但铸造性能和耐蚀性稍差些。但铸造性能和耐蚀性稍差些。主要用于制造在主要用于制造在较高温度下工作的高强零件较高温度下工作的高强零件，如内，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。燃机汽缸头、汽车活塞等。Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金30汽缸头汽缸头31这类合金的这类合金的耐蚀性好耐蚀性好，强度高，密度小；但，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性低。铸造性能差，耐热性低。常用代号为常用代号为ZL301（ZAlMg10）、）、ZL303（ZAlMg5Si1）等。）等。主要用于制造主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件腐蚀性介质下工作的

16、零件，如舰船配件、氨用泵，如舰船配件、氨用泵体等。体等。Al-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金32这类合金的这类合金的铸造性能好铸造性能好，强度较高，强度较高，可自然可自然时效强化时效强化；但密度大，耐蚀性较差。；但密度大，耐蚀性较差。常用代号为常用代号为ZL401（ZAlZn11Si7）、）、ZL402（ZAlZn6Mg）等。）等。主要用于制造主要用于制造形状复杂、受力较小形状复杂、受力较小的汽车、的汽车、飞机、仪器零件。飞机、仪器零件。Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金339.3 铜及铜合金铜及铜合金优异的物理化学性能：优异的物理化学性能：导电导热性仅次于银；抗大气、导电导热性仅次于银；抗大气

17、、海水腐蚀（黄铜）。海水腐蚀（黄铜）。良好的加工性：良好的加工性：易冷成形，并且铸造铜合金有良好铸造易冷成形，并且铸造铜合金有良好铸造性能。性能。某些特有性能：某些特有性能：优良减摩性和耐磨性（青铜和部分黄铜，优良减摩性和耐磨性（青铜和部分黄铜，滑动轴承或蜗轮等），高的弹性极限滑动轴承或蜗轮等），高的弹性极限 e和疲劳极限和疲劳极限 1（铍青铜，弹性元件）。（铍青铜，弹性元件）。色泽美观色泽美观。铜和铜合金的特点：铜和铜合金的特点：9.3.1 概述概述35纯铜呈紫红色，故又称纯铜呈紫红色，故又称紫铜紫铜，具有面心立方晶格，无，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。同素异构转变，无磁性。密度

18、为密度为8.92g/cm3，熔点为，熔点为1083.4。工业纯铜分未加工产品工业纯铜分未加工产品(铜锭、电解铜铜锭、电解铜)和加工产品和加工产品(铜铜材材)两种。两种。未加工产品代号有未加工产品代号有Cu-1Cu-2两种。两种。加工产品代号有加工产品代号有T1，T2，T3三种。代号中数字越大，三种。代号中数字越大，表示杂质含量越多，则其导电性越差。表示杂质含量越多，则其导电性越差。1、铜、纯铜、工业纯铜、铜、纯铜、工业纯铜36铜合金常加元素为铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。等，既提高了强度，又保持了纯铜特性。铜合金分

19、为铜合金分为黄铜、青铜、白铜黄铜、青铜、白铜三大类。三大类。2、铜合金、铜合金379.3.2 铜合金的分类及牌号表示方法铜合金的分类及牌号表示方法按按化学成分化学成分：分为黄铜、青铜及白铜：分为黄铜、青铜及白铜(铜镍合金铜镍合金)三大三大类。机器制造业中，应用较广的是黄铜和青铜。类。机器制造业中，应用较广的是黄铜和青铜。按按生产方法生产方法：铜合金可分为压力加工产品和铸造产品：铜合金可分为压力加工产品和铸造产品两类。两类。1、铜合金分类、铜合金分类38以以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜黄铜按化学成分可分为：按化学成分可分为：普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜

20、特殊黄铜。普通黄铜：由铜和锌组成的铜合金；普通黄铜：由铜和锌组成的铜合金；特殊黄铜：在普通黄铜中再加入其他元素所形特殊黄铜：在普通黄铜中再加入其他元素所形成的铜合金。成的铜合金。39青铜是以除锌和镍以外的其他元素作为主要青铜是以除锌和镍以外的其他元素作为主要合金元素的铜合金。合金元素的铜合金。根据所加主要合金元素根据所加主要合金元素Sn、Al、Be、Si、Pb等，青铜分为等，青铜分为锡青铜锡青铜、铝青铜铝青铜、铍青铜铍青铜、硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。青铜青铜402、铜合金牌号表示法、铜合金牌号表示法1）加工黄铜合金）加工黄铜合金普通加工黄铜的牌号为：普通加工黄铜的牌号为：H+Cu平均百

21、分含量平均百分含量特殊加工黄铜代号为：特殊加工黄铜代号为：H+主加元素的化学符号主加元素的化学符号(除锌以外除锌以外)+铜及各合金元素的平均百分含量铜及各合金元素的平均百分含量如如H68表示含铜表示含铜68%的铜锌合金。的铜锌合金。41加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q+主加元素符号及其平均主加元素符号及其平均质量百分数质量百分数+其他元素平均质量百分数其他元素平均质量百分数如如QSn4-3表示含表示含4%Sn、3%Zn的锡青铜。的锡青铜。2）加工青铜合金）加工青铜合金429.3.3 加工黄铜（黄铜）加工黄铜（黄铜）1、普通黄铜、普通黄铜普通黄铜色泽美观，具有普通黄铜色泽美观，具有良好的耐

22、蚀性，加工性能良好的耐蚀性，加工性能较好。较好。普通黄铜力学性能与化学普通黄铜力学性能与化学成分之间的关系如图所示。成分之间的关系如图所示。黄铜有黄铜有 和和 +两种组织，两种组织，分别称分别称单相黄铜单相黄铜和和两相黄两相黄铜铜。普通黄铜的组织和力学性能普通黄铜的组织和力学性能普通黄铜的显微组织普通黄铜的显微组织 单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 44单相黄铜单相黄铜（wZn 39%）：强度低、塑性好，常）：强度低、塑性好，常用牌号有用牌号有H68、H70、H80，适于制造冷变形零件，适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。如弹壳、冷凝器管等。两相黄铜两相黄铜（wZn=3945%）：热塑性

23、好，强度高，）：热塑性好，强度高，常用牌号有常用牌号有H59、H62等，适于制造受力件，如等，适于制造受力件，如垫圈、弹簧、水管、油管、散热器等。垫圈、弹簧、水管、油管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套45在普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成等元素形成特殊黄铜特殊黄铜，称为，称为铝黄铜、硅黄铜、铅黄铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜铜等。等。常用于制作轴、轴套、齿轮、螺栓、螺钉、螺母、分常用于制作轴、轴套、齿轮、螺栓、螺钉、螺母、分流器、导电流器、导电 排、水管零件、耐磨零件、耐腐蚀零件。排、水管零件、耐磨零件、耐腐蚀零件。2

24、、特殊黄铜、特殊黄铜46常用牌号：常用牌号：HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1、HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4。47以以Ni为主要合金元素的铜合金称白铜。为主要合金元素的铜合金称白铜。在固态下，在固态下，Cu与与Ni无限固溶，组织为单相无限固溶，组织为单相 固溶体。固溶体。分分普通白铜普通白铜和和特殊白铜特殊白铜。9.3.4 加工白铜加工白铜48普通白铜是普通白铜是Cu-Ni二元合金，具有较高的耐二元合金，具有较高的耐蚀性和抗疲劳腐蚀性能及优良的冷热加工性能。蚀性和抗疲劳腐蚀性能及优良的冷热加工性能。普通白铜牌号：普通白铜牌号：B+Ni的平

25、均百分含量的平均百分含量，如，如B5。常用牌号有常用牌号有B5、B19等，用于在蒸汽和海水等，用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械，仪表零件及冷凝器，蒸环境下工作的精密机械，仪表零件及冷凝器，蒸馏器，热交换器等。馏器，热交换器等。1、普通白铜、普通白铜49特殊白铜是在普通白铜基础上添加特殊白铜是在普通白铜基础上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分别称等元素形成的，分别称锌白铜、锰白铜、铝白锌白铜、锰白铜、铝白铜铜等。等。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5（康铜康铜）、）、BMn43-0.5（考铜考铜）。）。用于制造精密机械、仪

26、表零件及医疗器械等。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。2、特殊白铜、特殊白铜50青铜原指铜锡合金，但工业上青铜原指铜锡合金，但工业上除黄铜和白铜除黄铜和白铜外的其他铜合金都统称为青铜。外的其他铜合金都统称为青铜。根据所加主要合金元素根据所加主要合金元素Sn、Al、Be、Si、Pb等，青铜分为等，青铜分为锡青铜锡青铜、铝青铜铝青铜、铍青铜铍青铜、硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。9.3.5 青铜青铜511、锡青铜、锡青铜锡青铜是以锡青铜是以Sn为主加元素的铜合金，为主加元素的铜合金，Sn含量含量一般为一般为314%。52wSn 5%：塑性好，适于进行冷变形加工。塑性好，适于进行冷变形加工。

27、wSn=57%：热塑性好，适于进行热加工。热塑性好，适于进行热加工。wSn=1014%：塑性较低，适于作铸造合金。塑性较低，适于作铸造合金。锡青铜的性能受锡含量的影响显著锡青铜的性能受锡含量的影响显著53锡青铜耐蚀性良好，锡青铜在大气、海水和锡青铜耐蚀性良好，锡青铜在大气、海水和无机盐类溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在无机盐类溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在氨水、盐酸和硫酸中的耐蚀性较差。氨水、盐酸和硫酸中的耐蚀性较差。主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮主要用于耐蚀承载件，如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等轴、蜗轮、垫圈等54锡青铜管锡青铜管船用青铜软管船用青铜软管快速接头阀快速接头阀

28、（锡青铜阀体、（锡青铜阀体、阀盖）阀盖）常用牌号：常用牌号：QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb155以以Al为主加元素的铜合金，为主加元素的铜合金，Al含量为含量为511%。2、铝青铜、铝青铜性能：性能：强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性都高于黄强度、硬度、耐磨性、耐热性及耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差，是无锡青铜铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差，是无锡青铜中应用最广的一种。中应用最广的一种。铝青铜在结构件上应用极广，主要用于制造船舶、飞机铝青铜在结构件上应用极广，主要用于制造船舶、飞机及仪及仪 器中在复杂条件下工作要求高强度、高耐磨性、高器中在复杂

29、条件下工作要求高强度、高耐磨性、高耐蚀性的零件和弹性零件，如齿轮、轴承、摩擦片、蜗耐蚀性的零件和弹性零件，如齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、轴套、弹簧、螺旋桨等。轮、轴套、弹簧、螺旋桨等。56铍青铜以铍青铜以Be为主加元素的铜合金，为主加元素的铜合金，Be含量为含量为1.72.5%。铍青铜具有高的强度、硬度、疲劳强度和弹性极限，铍青铜具有高的强度、硬度、疲劳强度和弹性极限，弹性稳定，弹性滞后小，耐磨性及耐蚀性高，具有良弹性稳定，弹性滞后小，耐磨性及耐蚀性高，具有良好的导电性和导热性，冷热加工及铸造性能好，但其好的导电性和导热性，冷热加工及铸造性能好，但其生产工艺复杂。生产工艺复杂。3、铍青铜、铍青铜

30、579.4 钛及钛合金钛及钛合金美美F-22战机约战机约36%重量的零件用钛合金制造重量的零件用钛合金制造59纯钛密度小（纯钛密度小（4.507g/cm3）熔点高（熔点高（1688）具有具有同素异构转变同素异构转变，882.5为密排六方结构的为密排六方结构的 相，相，882.5为体心立方结构的为体心立方结构的 相。相。耐蚀性很高。耐蚀性很高。9.4.1 加工钛加工钛(纯钛纯钛)的性能、牌号及用途的性能、牌号及用途1、加工钛的性能、加工钛的性能60牌号：牌号：TA+顺序号表示，如顺序号表示，如TA2表示表示2号工业纯钛。工号工业纯钛。工业纯钛的牌号有业纯钛的牌号有TAl、TA2、TA3、TA4四

31、个牌号，顺四个牌号，顺序号越大，杂质含量越多。序号越大，杂质含量越多。用途：用途：主要用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件等；主要用于制造飞机骨架、蒙皮、发动机部件等；在化工部门主要用于制造热交换器、泵体、搅拌器、在化工部门主要用于制造热交换器、泵体、搅拌器、蒸馏塔、叶轮、阀门等；在海水净化装置及舰船方面蒸馏塔、叶轮、阀门等；在海水净化装置及舰船方面制造相关的耐腐蚀零部件。制造相关的耐腐蚀零部件。2、加工钛的牌号和用途、加工钛的牌号和用途61钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔62纯钛加入纯钛加入Al、Mo、Cr、Sn、Mn、V等合金等合金元素形成钛合金。元素形成

32、钛合金。按退火组织，钛合金可分为按退火组织，钛合金可分为 型钛合金、型钛合金、型型钛合金钛合金和和 +型钛合金型钛合金三类，它们的牌号分别用三类，它们的牌号分别用TA、TB、TC加顺序号加顺序号表示，如表示，如TA5、TB2、TC4等。等。9.4.2 钛合金钛合金63 型钛合金型钛合金用途：用途：一般用于制造使用温度不超过一般用于制造使用温度不超过500的零件，如的零件，如飞机蒙皮、骨架零件，航空发动机压气机叶片和管道，飞机蒙皮、骨架零件，航空发动机压气机叶片和管道，导弹的燃料缸，超音速飞机的涡轮机匣，火箭和飞船导弹的燃料缸，超音速飞机的涡轮机匣，火箭和飞船的高压低温容器等。的高压低温容器等。

33、牌号牌号：TA5、TA6、TA7、TA9、TAl0等等64用途：用途：用于制造使用温度在用于制造使用温度在350以下的结构零件和以下的结构零件和紧固件，如压气机叶片、轴、轮盘及航空航天结构件紧固件，如压气机叶片、轴、轮盘及航空航天结构件等。等。牌号：牌号：TB2、TB3、TB4等等 型钛合金型钛合金65叶片叶片66 +型钛合金型钛合金用用途途：用用于于制制造造使使用用温温度度在在500以以下下和和低低温温下下工工作作的的结结构构零零件件，如如各各种种容容器器、泵泵、低低温温部部件件、舰舰艇艇耐耐压压壳壳体体、坦坦克克履履带带、飞飞机机发发动动机机结结构构件件和和叶叶片片，火火箭箭发发动动机外壳

34、、火箭和导弹的液氢燃料箱部件等。机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件等。牌牌号号：TCl、TC2、TC3、TC4、TC6、TC7、TC9、TC10、TC11、TC12等。等。67 +钛合金组织钛合金组织 +钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜）689.5 滑动轴承合金滑动轴承合金制造制造滑动轴承滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。为轴承合金。按主要化学成分可分为按主要化学成分可分为锡基锡基、铅基铅基、铝基铝基、铜基铜基、铁基铁基等轴承合金。等轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分

35、组成。作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大、与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大、工作平稳、无噪音及拆装方便等优点。工作平稳、无噪音及拆装方便等优点。70轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传给的周期性载荷。强烈的摩擦，并承受轴颈传给的周期性载荷。711）足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力。）足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的压力。2）足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周）足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，抵抗冲击和振动。期性载荷，抵抗冲击和振动。3）良好

36、的磨合能力，与轴能较快地配合。）良好的磨合能力，与轴能较快地配合。4）高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，）高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，减轻磨损。减轻磨损。5）良好的耐蚀性、导热性、较小的膨胀系数，防止摩擦）良好的耐蚀性、导热性、较小的膨胀系数，防止摩擦升温发生咬合。升温发生咬合。性能要求：性能要求：72为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点。体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点。软基体软基体+硬质点：硬质点：硬质点起支撑作用。硬质点起支撑作用。硬基体硬基体+软质点

37、：软质点：承载能力大、磨合能力差。承载能力大、磨合能力差。滑动轴承合金的理想组织示意图滑动轴承合金的理想组织示意图9.5.1 滑动轴承合金的理想组织滑动轴承合金的理想组织73当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点（基（基体）则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用。体）则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用。软基体软基体（或质点）还能起嵌藏外来硬杂质颗（或质点）还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用，以避免擦伤轴颈。粒的作用

38、，以避免擦伤轴颈。轴承合金的组织是硬基体上分布软质点时，轴承合金的组织是硬基体上分布软质点时，也可达到同样目的。也可达到同样目的。74常用滑动轴承合金有：锡基、铅基、铜基、常用滑动轴承合金有：锡基、铅基、铜基、铝基滑动轴承合金。铝基滑动轴承合金。9.5.2 常用滑动轴承合金常用滑动轴承合金75锡基轴承合金是以锡基轴承合金是以Sn为主，并加入少量为主，并加入少量Sb、Cu等元素等元素组成的合金。组成的合金。特点：特点：具有适中的硬度、低的摩擦系数、较好的塑性具有适中的硬度、低的摩擦系数、较好的塑性和韧性、优良的导热性和耐蚀性。和韧性、优良的导热性和耐蚀性。用途：用途：常用于制造重要的滑动轴承，如

39、制造汽轮机、常用于制造重要的滑动轴承，如制造汽轮机、发动机、压缩机等高速滑动轴承。发动机、压缩机等高速滑动轴承。牌号：牌号：ZSnSbl2Pbl0Cu4、ZSnSb8Cu4、ZSnSbl l Cu6、ZSnSb4Cu4等。等。1、锡基轴承合金、锡基轴承合金76ZSnSb11Cu6合金的显微组织合金的显微组织（基体基体+白亮块状白亮块状SnSb+星状星状Cu3Sn）77铅基轴承合金是以铅基轴承合金是以Pb为主，并加入少量为主，并加入少量Sb、Sn、Cu等等元素的合金。元素的合金。特点：特点：强度、硬度、韧性均低于锡基滑动轴承合金，摩强度、硬度、韧性均低于锡基滑动轴承合金，摩擦系数较大。擦系数较大

40、。用途：用途：只用于制作中等负荷的低速滑动轴承，如汽车、只用于制作中等负荷的低速滑动轴承，如汽车、拖拉机中的曲轴滑动轴承和电动机、空压机、减速器中拖拉机中的曲轴滑动轴承和电动机、空压机、减速器中的滑动轴承等。的滑动轴承等。牌号：牌号：ZPbSbl6Snl 6Cu2、ZPbSbl5SnlO、ZPbSbl5Sn5、ZPbSbl0Sn6等。等。2、铅基轴承合金、铅基轴承合金783、铜基轴承合金、铜基轴承合金常用牌号：常用牌号：ZQPb30（含（含30%Pb）Cu和和Pb在固态时互不溶解，室温显微组织在固态时互不溶解，室温显微组织为为Cu+Pb。硬基体软质点类型硬基体软质点类型的轴承合金，的轴承合金，

41、Cu为硬基体，为硬基体，粒状粒状Pb为软质点。为软质点。79特点：特点：铅青铜具有良好的耐磨性、高导热性铅青铜具有良好的耐磨性、高导热性(是锡基滑是锡基滑动轴承合金的动轴承合金的6倍倍)、高疲劳强度，并能在较高温度下、高疲劳强度，并能在较高温度下(300320)工作。工作。用途：用途：广泛用于制造高速、重载荷下工作的滑动轴承，广泛用于制造高速、重载荷下工作的滑动轴承，如航空发动机、大功率汽轮机、高速柴油机等机器的如航空发动机、大功率汽轮机、高速柴油机等机器的主滑动轴承和连杆滑动轴承。主滑动轴承和连杆滑动轴承。804、铝基轴承合金、铝基轴承合金 铝基滑动轴承合金是以铝基滑动轴承合金是以Al为基体

42、元素，加入为基体元素，加入Sb、Sn或或Mg等合金元素形成的滑动轴承合金。等合金元素形成的滑动轴承合金。特点：特点：具有原料丰富、价格低廉、导热性好、疲劳强度具有原料丰富、价格低廉、导热性好、疲劳强度高和耐蚀性好等优点；缺点是线膨胀系数较大，运转时高和耐蚀性好等优点；缺点是线膨胀系数较大，运转时易与轴咬合，尤其在冷起动时危险性更大。同时铝基滑易与轴咬合，尤其在冷起动时危险性更大。同时铝基滑动轴承合金硬度相对较高，轴易磨损，需相应提高轴的动轴承合金硬度相对较高，轴易磨损，需相应提高轴的硬度。硬度。用途：用途：用于高速重载下工作的汽车、拖拉机及柴油机的用于高速重载下工作的汽车、拖拉机及柴油机的滑动

43、轴承。滑动轴承。81第九章第九章思考题参考答案或提示思考题参考答案或提示9.1与钢相比，铝合金主要优缺点是什么与钢相比，铝合金主要优缺点是什么?答：参见答：参见p1279.2 铝合金的分类方法是什么铝合金的分类方法是什么?答：参见参见答：参见参见p1289.3 何种铝合金宜采用时效硬化何种铝合金宜采用时效硬化?何种铝合金宜采用变形强化何种铝合金宜采用变形强化?答：参见参见答：参见参见p1309.4 铝合金热处理强化的原理与钢热处理强化原理有何不同铝合金热处理强化的原理与钢热处理强化原理有何不同?答：具体的热处理工艺不同，机理也不同。铝合金没有同素异构转变，所以答：具体的热处理工艺不同，机理也不

44、同。铝合金没有同素异构转变，所以为了提高铝合金强度，只能够采用固溶处理为了提高铝合金强度，只能够采用固溶处理+时效的方式，而钢（实际上是铁）时效的方式，而钢（实际上是铁）有同素异构转变，所以可以通过相变来提高强度，也就是通常说的淬火有同素异构转变，所以可以通过相变来提高强度，也就是通常说的淬火+回火，回火，9.5 形变铝合金包括哪几类形变铝合金包括哪几类?航空发动机活塞、飞机大梁、飞机蒙皮应选用哪航空发动机活塞、飞机大梁、飞机蒙皮应选用哪类铝合金类铝合金?答：包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等答：包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等防锈铝防锈铝9.6 何种铝合金宜于铸

45、造何种铝合金宜于铸造?答：铸造铝合金答：铸造铝合金9.7 什么是铜什么是铜?什么是纯铜什么是纯铜?什么是铜合金？各有何性能特点什么是铜合金？各有何性能特点?答：参见答：参见p134-1359.8 什么是黄铜什么是黄铜?什么是青铜什么是青铜?各有何性能特点各有何性能特点?举例说明黄铜和青铜的牌号。举例说明黄铜和青铜的牌号。黄铜黄铜-参见参见p135；青铜；青铜-参见参见p1379.9 对滑动轴承合金材料有什么性能要求对滑动轴承合金材料有什么性能要求?常用的滑动轴承合金有哪些常用的滑动轴承合金有哪些?答：参见答：参见p139-1419.10 硬质合金有哪些性能特点硬质合金有哪些性能特点?常用硬质合

46、金有哪几类常用硬质合金有哪几类?答：参见答：参见p1439.11 为什么含油轴承材料有为什么含油轴承材料有“自动润滑作用自动润滑作用”?答：含油轴承材料本身含有一定的固体润滑剂和存储一定量的润滑油。答：含油轴承材料本身含有一定的固体润滑剂和存储一定量的润滑油。9.12 什么是粉末冶金？常用的粉末冶金材料有哪些什么是粉末冶金？常用的粉末冶金材料有哪些?答：参见答：参见p141-1429.13 解释解释H68、ZCuPb30、ZLl02、2A11、YT5、YG3X的意义。的意义。答：独立思考完成答：独立思考完成复习效果自测复习效果自测(填空题填空题)：(1).将相应牌号填入空格内：将相应牌号填入空

47、格内：硬铝硬铝 LY；防锈铝；防锈铝 LF；超硬铝；超硬铝 LC；铸造铝合金；铸造铝合金 ZL；铅黄铜；铅黄铜 HPb；铝青；铝青铜铜 QAl 。(2).铝合金根据成分和生产工艺特点不同，分为变形铝合金和铸造铝合金。铝合金根据成分和生产工艺特点不同，分为变形铝合金和铸造铝合金。(3)可热处理强化铝合金的强化热处理方法是可热处理强化铝合金的强化热处理方法是 退火，固溶与时效退火，固溶与时效 。(4)防锈铝合金只能通过防锈铝合金只能通过 冷作硬化冷作硬化 才能使其强化。才能使其强化。(5)常用铜合金中，常用铜合金中，黄铜黄铜 是以锌为主加合金元素的铜合金，是以锌为主加合金元素的铜合金，白铜白铜 以

48、以为镍主加合金元素的铜合金。为镍主加合金元素的铜合金。(6)普通黄铜普通黄铜H62是由是由 铜铜 和和 锌锌 组成的二元合金。组成的二元合金。(7)H68表示表示 黄铜黄铜 ，其中，其中“68”表示表示 铜铜 的含量为的含量为68%，其余为，其余为 锌锌 。(8)常用滑动轴承合金有锡基轴承合金、常用滑动轴承合金有锡基轴承合金、铅基滑动轴承合金铅基滑动轴承合金 、铜基滑铜基滑动轴承合金动轴承合金 和和 铝基轴承合金铝基轴承合金 。(9)硬质合金按成分与性能特点不同可分为硬质合金按成分与性能特点不同可分为 钨钴类硬质合金钨钴类硬质合金、钨钛钴类钨钛钴类硬质合金硬质合金 和和 万能硬质合金万能硬质合金 三类。三类。