材料科學(xué)第三章金屬材料(2)

1、第三章第三章 金屬材料金屬材料(2)材料學(xué)概論材料學(xué)概論機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院劉艷花劉艷花銅及銅合金銅及銅合金鈦及鈦合金鈦及鈦合金本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 鑄鐵鑄鐵鋁及鋁合金鋁及鋁合金鎂及鎂合金鎂及鎂合金軸承合金軸承合金3.5 鑄鐵鑄鐵鑄鐵鑄鐵 Wc Wc 2.11%2.11%的鐵碳合金稱為鑄鐵，鑄鐵中的鐵碳合金稱為鑄鐵，鑄鐵中常含有常含有SiSi、MnMn、S S、P P等元素。等元素。 鑄鐵是工程上最常用的金屬材料，廣泛應(yīng)鑄鐵是工程上最常用的金屬材料，廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、冶金、礦山、石油化工、交通用在機(jī)械制造、冶金、礦山、石油化工、交通等領(lǐng)域。例如，鑄鐵在農(nóng)業(yè)機(jī)械中占等領(lǐng)域。例如，鑄鐵在

2、農(nóng)業(yè)機(jī)械中占40406060，在汽車拖拉機(jī)中占在汽車拖拉機(jī)中占50507070，在機(jī)床制造中占，在機(jī)床制造中占60609090。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價(jià)格。鑄鐵的生產(chǎn)設(shè)備和工藝簡單，價(jià)格便宜。便宜。3.5.1 鑄鐵的石墨化鑄鐵的石墨化石墨化石墨化鑄鐵中的碳原子形成石墨的過程。鑄鐵中的碳原子形成石墨的過程。石墨的形成：石墨的形成：從液體和奧氏體中直接析出從液體和奧氏體中直接析出1. 2. 通過滲碳體分解獲得通過滲碳體分解獲得3.5.2 鑄鐵的分類鑄鐵的分類 1.根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式分類根據(jù)碳在鑄鐵中存在形式分類（1 1）灰口鑄鐵灰口鑄鐵 碳全部或大部分以游離狀態(tài)的碳全部或大部分以游離狀態(tài)的

3、石墨形式石墨形式存在存在于鑄鐵中，斷口呈暗灰色，故稱灰口鑄鐵，應(yīng)用最廣泛的于鑄鐵中，斷口呈暗灰色，故稱灰口鑄鐵，應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。一類鑄鐵。（2 2）白口鑄鐵白口鑄鐵 碳以碳以FeFe3 3C C的形式的形式存在于鑄鐵中，斷口呈銀白存在于鑄鐵中，斷口呈銀白色，組織硬而脆，難以切削加工。很少直接用來制造機(jī)械色，組織硬而脆，難以切削加工。很少直接用來制造機(jī)械零件，可利用它硬而耐磨的特性，制成耐磨零件。零件，可利用它硬而耐磨的特性，制成耐磨零件。（3 3）麻口鑄鐵麻口鑄鐵 碳碳一部分以石墨形式存在，一部分以一部分以石墨形式存在，一部分以FeFe3 3C C形形式式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗

4、灰色的石墨，故稱存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色的石墨，故稱為麻口鑄鐵。脆性大，工業(yè)上很少使用。為麻口鑄鐵。脆性大，工業(yè)上很少使用。 2.根據(jù)鑄鐵中石墨的形態(tài)進(jìn)行分類根據(jù)鑄鐵中石墨的形態(tài)進(jìn)行分類在非白口鑄鐵中，根據(jù)石墨的形態(tài)不同分為：在非白口鑄鐵中，根據(jù)石墨的形態(tài)不同分為：灰口鑄鐵灰口鑄鐵具有片狀石墨的鑄鐵具有片狀石墨的鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵具有團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵具有團(tuán)絮狀石墨的鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵具有球狀石墨的鑄鐵具有球狀石墨的鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵具有蠕蟲狀石墨的鑄鐵 3.5.2 鑄鐵的分類鑄鐵的分類3.5.3 鑄鐵的性能鑄鐵的性能1. 鑄鐵的力學(xué)性能鑄鐵的力學(xué)性能 因?yàn)?/p>

5、石墨對(duì)鑄鐵基體有嚴(yán)重的割裂作用，因此因?yàn)槭珜?duì)鑄鐵基體有嚴(yán)重的割裂作用，因此，鑄鐵的力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性等均較，鑄鐵的力學(xué)性能如抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性等均較低。低。隨著石墨形態(tài)的變化，各種鑄鐵的力學(xué)性能依次提高：隨著石墨形態(tài)的變化，各種鑄鐵的力學(xué)性能依次提高：灰口鑄鐵灰口鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵3.5.3 鑄鐵的性能鑄鐵的性能2. 鑄鐵的特殊性能鑄鐵的特殊性能由于石墨的存在，鑄鐵具有某些特殊性能由于石墨的存在，鑄鐵具有某些特殊性能1 1、灰口鑄鐵的牌號(hào)、灰口鑄鐵的牌號(hào) 我國灰口鑄鐵分為普通灰口鑄鐵和孕育灰口鑄鐵兩種，我國灰口鑄鐵分為普通灰口鑄鐵和孕育灰口鑄鐵

6、兩種，用用“HT+HT+數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示，表示，“HT”“HT”表示表示“灰鐵灰鐵”，后面的數(shù)字，后面的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。表示最低抗拉強(qiáng)度。普通灰口鑄鐵的牌號(hào)：普通灰口鑄鐵的牌號(hào)：HT100HT100、HT150HT150、HT200HT200孕育灰口鑄鐵的牌號(hào)：孕育灰口鑄鐵的牌號(hào)：HT250HT250、HT300HT300、 HT350HT350、 HT400HT400灰口鑄鐵有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種基體。灰口鑄鐵有鐵素體、珠光體和鐵素體加珠光體三種基體。F+G片 F+P+G片 P+G片 灰口鑄鐵的顯微組織灰口鑄鐵的顯微組織 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵

7、 灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍是：灰鑄鐵的化學(xué)成分范圍是：W Wc c2.5%2.5%4.0%, W4.0%, WSiSi1.0%1.0%3.0%, W3.0%, WMnMn0.5%0.5%1.3%, W1.3%, WP P0.3%0.3%，W WS S0.15%0.15%。 灰鑄鐵的組織是片狀石墨和鋼的基體組成，根據(jù)共析灰鑄鐵的組織是片狀石墨和鋼的基體組成，根據(jù)共析階段石墨化進(jìn)行的程度不同可分為鐵素體、鐵素體階段石墨化進(jìn)行的程度不同可分為鐵素體、鐵素體+ +珠光珠光體、珠光體三種。體、珠光體三種。 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵2 2、影響灰鑄鐵組織和性能的因素、影響灰鑄鐵組織

8、和性能的因素 化學(xué)成分化學(xué)成分C C、SiSi強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化。C C、SiSi的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，鑄鐵易出現(xiàn)白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過低，鑄鐵易出現(xiàn)白口組織，力學(xué)性能和鑄造性能都較差；質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)，石墨片過口組織，力學(xué)性能和鑄造性能都較差；質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高時(shí)，石墨片過多且粗大，降低鑄件的性能和質(zhì)量。因此，灰口鑄鐵中多且粗大，降低鑄件的性能和質(zhì)量。因此，灰口鑄鐵中C C、SiSi的質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般控制在：量分?jǐn)?shù)一般控制在：(C)=2.5%(C)=2.5%4.0%4.0%； (Si)=1.0%(Si)=1.0%3.0%3.0%。MnMn是阻礙石墨化是阻礙石墨化的元素，能溶于鐵素體和滲碳體中，增強(qiáng)鐵、的

9、元素，能溶于鐵素體和滲碳體中，增強(qiáng)鐵、碳原子間的結(jié)合力，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，阻止共析轉(zhuǎn)變時(shí)的石墨化，促碳原子間的結(jié)合力，擴(kuò)大奧氏體區(qū)，阻止共析轉(zhuǎn)變時(shí)的石墨化，促進(jìn)珠光體基體的形成。錳還能與硫生成進(jìn)珠光體基體的形成。錳還能與硫生成MnSMnS，減少硫的有害作用。，減少硫的有害作用。錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為：錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為：(Mn)=0.5%(Mn)=0.5%1.4%1.4%。P P是促進(jìn)石墨化是促進(jìn)石墨化的元素。鑄鐵中磷含量增加時(shí)，鐵水的流動(dòng)性提的元素。鑄鐵中磷含量增加時(shí)，鐵水的流動(dòng)性提高。在鑄鐵中，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于高。在鑄鐵中，磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%0.3%時(shí)，常常形成磷化物，降低鑄時(shí)，常常形成磷化物，降低

10、鑄鐵的強(qiáng)度，但提高其耐磨性。所以，鐵的強(qiáng)度，但提高其耐磨性。所以，要求鑄鐵有較高強(qiáng)度時(shí)，要限要求鑄鐵有較高強(qiáng)度時(shí)，要限制磷含量（一般在制磷含量（一般在0.12%0.12%以下），而耐磨鑄鐵則要求有一定的磷含以下），而耐磨鑄鐵則要求有一定的磷含量（可達(dá)量（可達(dá)0.3%0.3%以上）。以上）。S S是有害元素，它強(qiáng)烈促進(jìn)白口化是有害元素，它強(qiáng)烈促進(jìn)白口化，并使鑄鐵的鑄造性能和機(jī)械，并使鑄鐵的鑄造性能和機(jī)械性能惡化。少量硫即可生成性能惡化。少量硫即可生成FeS(FeS(或或MnS)MnS)。因此限定硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在。因此限定硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.15%0.15%以下以下。 冷卻速度的影響冷卻速度的影響 在

11、一定的鑄造工藝（如澆注溫度、鑄型溫度、在一定的鑄造工藝（如澆注溫度、鑄型溫度、造型材料種類等）條件下，鑄件的冷卻速度對(duì)石墨造型材料種類等）條件下，鑄件的冷卻速度對(duì)石墨化程度影響很大。隨著鑄件壁厚增加，冷卻速度減化程度影響很大。隨著鑄件壁厚增加，冷卻速度減慢，依次出現(xiàn)珠光體、珠光體加鐵素體和鐵素體灰慢，依次出現(xiàn)珠光體、珠光體加鐵素體和鐵素體灰口鑄鐵組織?？阼T鐵組織。3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵3、孕育鑄鐵、孕育鑄鐵經(jīng)孕育處理（亦稱變質(zhì)處理，促進(jìn)石墨化）后的灰口鑄鐵經(jīng)孕育處理（亦稱變質(zhì)處理，促進(jìn)石墨化）后的灰口鑄鐵叫做孕育鑄鐵。叫做孕育鑄鐵。孕育的目的是：使鐵水內(nèi)同時(shí)生成大

12、量均勻分布的非自發(fā)孕育的目的是：使鐵水內(nèi)同時(shí)生成大量均勻分布的非自發(fā)核心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄核心，以獲得細(xì)小均勻的石墨片，并細(xì)化基體組織，提高鑄鐵強(qiáng)度；避免鑄件邊緣及薄斷面處出現(xiàn)白口組織，提高斷面鐵強(qiáng)度；避免鑄件邊緣及薄斷面處出現(xiàn)白口組織，提高斷面組織的均勻性。組織的均勻性。孕育鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度，可用來制造機(jī)械性能要孕育鑄鐵具有較高的強(qiáng)度和硬度，可用來制造機(jī)械性能要求較高的鑄件，如汽缸、曲軸、凸輪、機(jī)床床身等，尤其是求較高的鑄件，如汽缸、曲軸、凸輪、機(jī)床床身等，尤其是截面尺寸變化較大的鑄件。截面尺寸變化較大的鑄件。 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵灰口鑄

13、鐵灰口鑄鐵液壓件液壓件 閥門閥門 葉輪葉輪 發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵球墨鑄鐵的石墨呈球狀，使其具有很高的強(qiáng)度，又有良好球墨鑄鐵的石墨呈球狀，使其具有很高的強(qiáng)度，又有良好的塑性和韌性。其綜合機(jī)械性能接近于鋼，因其鑄造性能好的塑性和韌性。其綜合機(jī)械性能接近于鋼，因其鑄造性能好，成本低廉，生產(chǎn)方便，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。，成本低廉，生產(chǎn)方便，在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵1. 球墨鑄鐵的牌號(hào)球墨鑄鐵的牌號(hào) 球墨鑄鐵牌號(hào)用“QT”標(biāo)明，其后兩組數(shù)值表示最低抗拉強(qiáng)度極限和伸長率。 如：QT420-10、

14、QT600-2、QT800-22. 2. 球墨鑄鐵的成分和球化處理球墨鑄鐵的成分和球化處理 球墨鑄鐵的成分要求比較嚴(yán)格，一般范圍是：wC=3.6%3.9%, wSi= 2.2%2.8%, wMn= 0.6%0.8%, wS0.07%, wP 10%)，低溫沖擊韌性好。本田神龍鐵素體基球墨鑄鐵3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵球墨鑄鐵球墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料，它的強(qiáng)度接近蠕墨鑄鐵是一種新型高強(qiáng)鑄鐵材料，它的強(qiáng)度接近于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)于球墨鑄鐵，并且有一定的韌性、較高的耐磨性；同時(shí)又有和灰口鑄鐵一樣的良好的鑄造性能和導(dǎo)熱性。又有和灰口鑄鐵一樣的良好的

15、鑄造性能和導(dǎo)熱性。 1. 1. 蠕墨鑄鐵的牌號(hào)蠕墨鑄鐵的牌號(hào) 蠕墨鑄鐵以蠕墨鑄鐵以“RuT”RuT”表示，其后的數(shù)字表示最低抗表示，其后的數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度。拉強(qiáng)度。 如：如：RuT300RuT300、RuT420RuT420 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵2. 蠕墨鑄鐵的組織蠕墨鑄鐵的組織 蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的蠕墨鑄鐵的石墨具有介于片狀和球狀之間的中間形態(tài)，在光學(xué)顯微鏡下為互不相連的短片，中間形態(tài)，在光學(xué)顯微鏡下為互不相連的短片，與灰口鑄鐵的片狀石墨類似。所不同的是，其石與灰口鑄鐵的片狀石墨類似。所不同的是，其石墨片的長厚比較小，端部較鈍。墨片的長厚

16、比較小，端部較鈍。 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵3. 蠕墨鑄鐵的蠕化處理蠕墨鑄鐵的蠕化處理 蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕墨鑄鐵是在一定成分的鐵水中加入適量的蠕化劑而煉成的，其方法與程序與球墨鑄鐵基本蠕化劑而煉成的，其方法與程序與球墨鑄鐵基本相同。蠕化劑目前主要采用鎂鈦合金、稀土鎂鈦相同。蠕化劑目前主要采用鎂鈦合金、稀土鎂鈦合金或稀土鎂鈣合金等。合金或稀土鎂鈣合金等。3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵 蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃蠕墨鑄鐵已成功地用于高層建筑中高壓熱交換器、內(nèi)燃機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、

17、液壓閥等鑄件。機(jī)汽缸和缸蓋、汽缸套、鋼錠模、液壓閥等鑄件。 排氣管排氣管 進(jìn)氣管進(jìn)氣管 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵蠕墨鑄鐵蠕墨鑄鐵1. 1. 可鍛鑄鐵的牌號(hào)可鍛鑄鐵的牌號(hào) 牌號(hào)中牌號(hào)中“KTH”表示黑心可鍛鑄鐵，表示黑心可鍛鑄鐵，“KT”表示鐵素體可鍛鑄鐵，表示鐵素體可鍛鑄鐵，“KTZ”表示珠光體可表示珠光體可鍛鑄鐵，后面的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度鍛鑄鐵，后面的兩組數(shù)字表示最低抗拉強(qiáng)度和最低伸長率。例如，和最低伸長率。例如，KT30006。3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵2. 2. 可鍛鑄鐵的成分和組織可鍛鑄鐵的成分和組織 利用鑄鐵的優(yōu)良鑄造性能先鑄成白口鑄鐵鑄件

18、，然后經(jīng)利用鑄鐵的優(yōu)良鑄造性能先鑄成白口鑄鐵鑄件，然后經(jīng)過石墨化退火處理，將過石墨化退火處理，將FeFe3 3C C分解為團(tuán)絮狀的石墨，即獲得可分解為團(tuán)絮狀的石墨，即獲得可鍛鑄鐵。團(tuán)絮狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用大為減弱，使強(qiáng)鍛鑄鐵。團(tuán)絮狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用大為減弱，使強(qiáng)度、塑性、韌性較灰鑄鐵都有明顯提高?？慑戣T鐵并不可鍛度、塑性、韌性較灰鑄鐵都有明顯提高?？慑戣T鐵并不可鍛造。造。成分成分：C、Si含量的大致范圍為：含量的大致范圍為：Wc=2.0%2.6%，WSi=1.1%1.6%。 3.5.4 常用普通鑄鐵常用普通鑄鐵可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵鋁及鋁合金鋁及鋁合金銅及銅合金銅及銅合金鈦及鈦合金鈦及

19、鈦合金鎂及鎂合金鎂及鎂合金軸承合金3.6 非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金有色金屬有色金屬鋁及鋁合金是有色金屬中產(chǎn)量最高，用量最鋁及鋁合金是有色金屬中產(chǎn)量最高，用量最大的材料大的材料。是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，廣泛用于航空航天、交通運(yùn)輸、建材、電子信息、機(jī)械、包裝等行業(yè)，同時(shí)是重要的國防材料。但是我國不是一個(gè)鋁工業(yè)強(qiáng)國。美國常用鋁合金牌號(hào)有258種，我國僅有143種，且基本是仿制。鋁合金的熱處理狀態(tài)，美國有300多個(gè)，而我國只有70多個(gè)，也基本是仿制。高質(zhì)量的鋁合金還需大量進(jìn)口，50%氧化鋁仍需要進(jìn)口。3.6.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁及鋁合金的特點(diǎn)鋁及鋁合金的特點(diǎn) 密度低、比強(qiáng)度高。純鋁的密度只

20、有密度低、比強(qiáng)度高。純鋁的密度只有2700kg/m3，僅為鐵的僅為鐵的1/3。優(yōu)良的物理、化學(xué)性能優(yōu)良的物理、化學(xué)性能, ,導(dǎo)電性能好、磁化率低、導(dǎo)電性能好、磁化率低、耐腐蝕等。耐腐蝕等。加工性能好加工性能好, ,鑄造性能好，易于塑性變形，經(jīng)熱處鑄造性能好，易于塑性變形，經(jīng)熱處理后還具有很高的強(qiáng)度。理后還具有很高的強(qiáng)度。3.6.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金純鋁純鋁 名稱名稱純度純度用途用途高純鋁高純鋁99.93%-99.99%99.93%-99.99%科學(xué)研究、制作電器科學(xué)研究、制作電器工業(yè)高純鋁工業(yè)高純鋁98.85%-99.9%98.85%-99.9%鋁箔、鋁合金原料鋁箔、鋁合金原料工業(yè)純鋁工業(yè)

21、純鋁98.0%-99.0%98.0%-99.0%電線、電纜、配置合金電線、電纜、配置合金純鋁中含有純鋁中含有FeFe、SiSi、ZnZn等元素時(shí)，會(huì)使性能下降等元素時(shí)，會(huì)使性能下降純鋁的強(qiáng)度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料純鋁的強(qiáng)度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料鋁合金3.6.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金合金元素的作用合金元素的作用 鋁中加入合金元素后，可提高合金的強(qiáng)度，鋁中加入合金元素后，可提高合金的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。并保持良好的加工性能。提高強(qiáng)度的方法提高強(qiáng)度的方法固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)3.6.1 鋁及鋁合金鋁及鋁合金鋁合金的分類3.6.1 鋁及鋁

22、合金鋁及鋁合金鑄造鋁合金鋁合金的應(yīng)用變形鋁合金鋁合金的應(yīng)用鋁合金的鋁合金的主要應(yīng)用領(lǐng)域主要應(yīng)用領(lǐng)域戰(zhàn)機(jī)艦船導(dǎo)彈火箭人造衛(wèi)星戰(zhàn)車高速列車汽車高層建筑銅及銅合金的特點(diǎn)銅及銅合金的特點(diǎn) 優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐優(yōu)良的物理、化學(xué)性能。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕等，是抗磁材料。蝕等，是抗磁材料。加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好。具有某些特殊力學(xué)性能。如優(yōu)良的減磨性和耐磨性，具有某些特殊力學(xué)性能。如優(yōu)良的減磨性和耐磨性，高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度。色澤美觀。色澤美觀。3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金 從國家

23、分布看，世界銅資源主要從國家分布看，世界銅資源主要集中在智利、美國、贊比亞等國。集中在智利、美國、贊比亞等國。 智利是世界上銅資源最豐富的國智利是世界上銅資源最豐富的國家，其銅金屬儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的家，其銅金屬儲(chǔ)量約占世界總儲(chǔ)量的1/4。美國、日本是主要的精煉銅生。美國、日本是主要的精煉銅生產(chǎn)國。產(chǎn)國。3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金 純銅純銅 純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作純銅為紫色，又稱紫銅。主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為電導(dǎo)體及配制合金。工業(yè)純銅分為4種：種：T1、T2、T3、T4。編號(hào)越大，純度越低。編號(hào)越大，純度越低。純銅的強(qiáng)度低，不宜用作結(jié)構(gòu)材料純銅的強(qiáng)度低，不宜

24、用作結(jié)構(gòu)材料3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金銅合金種類銅合金種類銅中加入合金元素后，可提高合金的強(qiáng)度，并保持良好的加工性能。銅合金的種類銅合金的種類黃銅黃銅青銅青銅白銅白銅以以Zn為主要合金元素。良好的加工性能，為主要合金元素。良好的加工性能，優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。優(yōu)良的鑄造性能，耐腐蝕性能也好。以以Sn為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜為主要合金元素。用于鑄造形狀復(fù)雜的零件?？垢g性比黃銅還好。的零件?？垢g性比黃銅還好。以以Ni為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和為主要合金元素。具有較好的強(qiáng)度和塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。塑性，能進(jìn)行冷加工變形，抗腐蝕性能也好。 黃銅 青銅

25、 白銅3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金銅合金的用途銅合金的用途電力、電子行業(yè)的電線電纜需求等占中國銅需求的首位，比例高達(dá)69%。另外，工業(yè)機(jī)械設(shè)備、汽車、家電等行業(yè)也是銅需求的大戶。每增加10000 KW裝機(jī)容量大約需要銅材480 t。當(dāng)前，銅合金除繼續(xù)在傳統(tǒng)的電器、電子產(chǎn)品、機(jī)械設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備以及海洋鉆井平臺(tái)等領(lǐng)域具有廣泛使用外，也是無線通訊、IC卡、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電動(dòng)汽車等新興技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金銅合金制品銅合金制品3.6.2 銅及銅合金銅及銅合金鈦及鈦合金的特點(diǎn)鈦及鈦合金的特點(diǎn)密度?。芏刃。?.5 g/cm3)、比強(qiáng)度高。、比強(qiáng)度高。耐高溫、耐腐蝕性能、

26、低溫韌性好等。耐高溫、耐腐蝕性能、低溫韌性好等。(某些鈦合金能在某些鈦合金能在450600 和和-250 下長期工作；鈦具有很好的耐鹽下長期工作；鈦具有很好的耐鹽類、海水和硝酸腐蝕的能力，類、海水和硝酸腐蝕的能力，Ti-30Mo合金更是能耐高合金更是能耐高濃度鹽酸和硫酸的腐蝕，有濃度鹽酸和硫酸的腐蝕，有“空中金屬空中金屬”、“海洋金屬海洋金屬”之稱。之稱。加工條件復(fù)雜，成本較高。加工條件復(fù)雜，成本較高。3.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金純鈦純鈦鈦的密度低，熔點(diǎn)高，線膨脹系數(shù)小。導(dǎo)熱鈦的密度低，熔點(diǎn)高，線膨脹系數(shù)小。導(dǎo)熱性差。純鈦塑性好，強(qiáng)度高，可以加工成細(xì)性差。純鈦塑性好，強(qiáng)度高，可以加工成細(xì)絲

27、和薄片。鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐絲和薄片。鈦在大氣、海水及酸堿中的抗腐蝕性能好。蝕性能好。純鈦的晶體結(jié)構(gòu)純鈦的晶體結(jié)構(gòu)882.5度以上：密排六方結(jié)構(gòu)，稱為度以上：密排六方結(jié)構(gòu)，稱為Ti882.5度以下：體心立方結(jié)構(gòu)，稱為度以下：體心立方結(jié)構(gòu)，稱為Ti -Ti -Ti 882.53.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦合金的種類鈦合金的種類鈦合金鈦合金鈦中加鋁、硼等鈦中加鋁、硼等穩(wěn)定元素獲得穩(wěn)定元素獲得-Ti合金。合金。這種合金的室溫強(qiáng)度較低，但高溫這種合金的室溫強(qiáng)度較低，但高溫（500-600度）強(qiáng)度很高?？寡趸?、抗度）強(qiáng)度很高。抗氧化性、抗蠕變性以及焊接性能良好。蠕變性以及焊接性能良好。鈦中

28、加入鉬、鉻、釩等元素后可獲得鈦中加入鉬、鉻、釩等元素后可獲得-Ti合金。這種合金的強(qiáng)度高，沖壓性能合金。這種合金的強(qiáng)度高，沖壓性能好，并可通過淬火和時(shí)效獲得強(qiáng)化。好，并可通過淬火和時(shí)效獲得強(qiáng)化。這種合金的塑性好，容易鍛造、壓延和沖這種合金的塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓，并可通過固溶和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處壓，并可通過固溶和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度可提高理后的強(qiáng)度可提高50-100。是室溫。是室溫和中溫常用的鈦合金，其中，和中溫常用的鈦合金，其中，Ti-6Al-4V用量最大，占鈦材產(chǎn)量的用量最大，占鈦材產(chǎn)量的50%以上。以上。鈦合金鈦合金鈦合金鈦合金3.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金1、航空工業(yè)航

29、空工業(yè)。鈦合金被用作飛機(jī)、火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)材料、結(jié)構(gòu)。鈦合金被用作飛機(jī)、火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)材料、結(jié)構(gòu)材料、蒙皮和各種管道接頭等。一架波音材料、蒙皮和各種管道接頭等。一架波音747飛機(jī)用鈦材飛機(jī)用鈦材42.7 t，777飛機(jī)用鈦材飛機(jī)用鈦材57 t，F(xiàn)-15戰(zhàn)斗機(jī)用鈦材戰(zhàn)斗機(jī)用鈦材24.5 t。鈦及鈦合金的用途鈦及鈦合金的用途戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)材料用材用量分布戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)材料用材用量分布3.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金2、海洋金屬海洋金屬。鈦是目前能大量生產(chǎn)的、價(jià)格最低的、幾乎完。鈦是目前能大量生產(chǎn)的、價(jià)格最低的、幾乎完全不受海水侵蝕的金屬。前蘇聯(lián)大量使用鈦材料制造核潛艇外全不受海水侵蝕的金屬。前蘇聯(lián)大量使

30、用鈦材料制造核潛艇外殼。前蘇聯(lián)殼。前蘇聯(lián)3680阿爾法核潛艇，每艘用鈦阿爾法核潛艇，每艘用鈦560 t，臺(tái)風(fēng)級(jí)導(dǎo)彈，臺(tái)風(fēng)級(jí)導(dǎo)彈核潛艇用鈦核潛艇用鈦9000 t。3、石油化工石油化工（包括海洋石油開采）。鈦大量用于海洋石油開（包括海洋石油開采）。鈦大量用于海洋石油開采管道、核電站及火力電站的冷凝器。采管道、核電站及火力電站的冷凝器。4、日常生活日常生活。體育及休閑器具、建筑、醫(yī)療、食品工業(yè)、計(jì)。體育及休閑器具、建筑、醫(yī)療、食品工業(yè)、計(jì)算機(jī)、汽車行業(yè)等。算機(jī)、汽車行業(yè)等。鈦及鈦合金的用途鈦及鈦合金的用途3.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金鈦及鈦合金的用途鈦及鈦合金的用途3.6.3 鈦及鈦合金鈦及鈦合金

31、F-15美國美國SSN-722“奇威斯特奇威斯特”號(hào)號(hào)攻擊核潛艇攻擊核潛艇 Ti-Ni記憶合金血管支架記憶合金血管支架純鎂的特點(diǎn)純鎂的特點(diǎn)密度低、比強(qiáng)度高。純鎂的密度只有密度低、比強(qiáng)度高。純鎂的密度只有1749kg/m3，僅為鐵的僅為鐵的1/4、鋁的、鋁的2/3。鎂的電極電位較低，抗腐蝕性能差。鎂的電極電位較低，抗腐蝕性能差。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，因此塑性變形能力差。鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，因此塑性變形能力差。3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的特點(diǎn)鎂合金的特點(diǎn)低比重：工業(yè)用材料中最輕量材料（鋁的低比重：工業(yè)用材料中最輕量材料（鋁的2/32/3重）重）高比強(qiáng)度：比鋁合金高高比強(qiáng)度：比鋁合金高50

32、MPa，碳鋼的，碳鋼的2倍倍 震動(dòng)吸收性好：可將震動(dòng)能吸收并轉(zhuǎn)化成熱放出震動(dòng)吸收性好：可將震動(dòng)能吸收并轉(zhuǎn)化成熱放出易機(jī)械加工：切削力為鋁和軟鋼的易機(jī)械加工：切削力為鋁和軟鋼的1/2 耐沖擊性好：優(yōu)于鋁合金和軟鋼耐沖擊性好：優(yōu)于鋁合金和軟鋼電磁屏蔽性好電磁屏蔽性好:可屏蔽頻率范圍較廣可屏蔽頻率范圍較廣可再生利用：有利于環(huán)境優(yōu)化可再生利用：有利于環(huán)境優(yōu)化21世紀(jì)的綠色工程材料3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的種類鎂合金的種類皮江法生產(chǎn)工藝3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的種類鎂合金的種類變形鎂合金變形鎂合金鑄造鎂合金鑄造鎂合金用用 途途鎂合金各種型材鎂合金各種型材復(fù)雜形狀的鑄件等復(fù)雜形

33、狀的鑄件等3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂合金的成型與加工鑄造成形：冷室壓鑄熱室壓鑄重力鑄造低壓鑄造變形加工：擠壓軋制鍛造沖壓3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鑄造成形冷室鑄造3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鑄造成形熱室鑄造3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金變形加工3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金鎂及鎂合金的用途鎂及鎂合金的用途1、航空航天；、航空航天；2、汽車工業(yè)；、汽車工業(yè)；3.6.4 鎂及鎂合金鎂及鎂合金軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。工作狀況：軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，料。工作狀況：軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承

34、受軸頸傳給的軸瓦和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受軸頸傳給的周期性載荷。周期性載荷。 性能：性能： 1 1）足夠的強(qiáng)度和硬度；）足夠的強(qiáng)度和硬度； 2 2）足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，承受周期性載荷，抵）足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，承受周期性載荷，抵抗沖擊和振動(dòng)；抗沖擊和振動(dòng)； 3 3）良好的磨合能力；）良好的磨合能力； 4 4）高的耐磨性；）高的耐磨性； 5 5）良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，軸承合金的組織最好在軟基體上）良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，軸承合金的組織最好在軟基體上分布著硬質(zhì)點(diǎn)。軟基體（或軟質(zhì)點(diǎn)）被磨損而凹陷，硬的質(zhì)點(diǎn)（或分布著硬質(zhì)點(diǎn)。軟基體（或軟質(zhì)點(diǎn)）被磨損而凹陷，硬的質(zhì)點(diǎn)（或硬基體）耐磨相對(duì)凸起。凹陷部分可保持潤滑油，凸起部分可支持硬基體）耐磨相對(duì)凸起。凹陷部分可保持潤滑油，