工程材料基礎(chǔ)-第6章有色金屬1

1、SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第六章第六章 有色金屬及有色金屬及其合金其合金NON-FERROUS METALS AND ALLOYS鋁及鋁合金鋁及鋁合金滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY金屬材料金屬材料雖然有色金屬的年消耗量僅占金屬材料消耗量的雖然有色金屬的年消耗量僅占金屬材料消耗量的5，但因其具有不同于鋼鐵材料的優(yōu)越性能，但因其具有不同于鋼鐵材料的優(yōu)

2、越性能，故也非常重要故也非常重要有色金屬黑色金屬非鐵金屬及其合金非鐵金屬及其合金AlCuTiMg滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金鐵及其合金鐵及其合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第一節(jié)鋁及鋁合金第一節(jié)鋁及鋁合金ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYS 一、一、工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁 Commercially pure aluminum工 業(yè) 純 鋁 中工 業(yè) 純 鋁 中wAl99.00%，含，含有一些雜質(zhì)有一些雜質(zhì)(Fe 、Cu 、Si等等), 雜質(zhì)雜質(zhì)量越多量越多,導(dǎo)電性、導(dǎo)電性

3、、抗蝕性及塑性降抗蝕性及塑性降低愈多低愈多SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY組織組織（Al）Fe+Al+Si三元共晶三元共晶SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 工業(yè)純鋁的特性工業(yè)純鋁的特性 優(yōu)良的導(dǎo)電優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 良好的塑性：良好的塑性： ，F(xiàn)CC%80 良好的低溫韌性：良好的低溫韌性：253不降低不降低 低強(qiáng)度：低強(qiáng)度：Mpab10080%00.99Alw

4、 純度：純度： 良好的抗大氣腐蝕性：良好的抗大氣腐蝕性： 膜致密膜致密Al2O3 比重小，比重小， 2.72g/cm3SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 編號編號1純鋁純鋁%.99AlwA: : 原始純鋁原始純鋁B: 原始純鋁的改型原始純鋁的改型09: : 對極限含量有特對極限含量有特殊控制的雜質(zhì)種類數(shù)殊控制的雜質(zhì)種類數(shù)新牌號新牌號國標(biāo)國標(biāo)：用：用4位數(shù)字加字符表示位數(shù)字加字符表示數(shù)字雜質(zhì)極限含量的要求情況0：無特殊要求; 19：對1種或幾種雜質(zhì)的極限含量有特殊要求小數(shù)點(diǎn)后面

5、小數(shù)點(diǎn)后面的兩位數(shù)字的兩位數(shù)字SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY1A991B991B85107011451235wAl99.99%的原始純鋁的原始純鋁原始純鋁原始純鋁1A99的改型的改型原始純鋁原始純鋁1A85的改型的改型wAl99.70%對雜質(zhì)無特殊控制要求的純鋁對雜質(zhì)無特殊控制要求的純鋁wAl99.45%對對1種雜質(zhì)有特殊控制要求的純鋁種雜質(zhì)有特殊控制要求的純鋁wAl99.35%對對2種雜質(zhì)有特殊控制要求的純鋁種雜質(zhì)有特殊控制要求的純鋁SCHOOL OF MATERIALS SCIE

6、NCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 3. 3. 應(yīng)用應(yīng)用主要是用來主要是用來配制鋁合金配制鋁合金在電氣工業(yè)中用鋁代替銅作在電氣工業(yè)中用鋁代替銅作導(dǎo)線導(dǎo)線、電容器等、電容器等還可以制作輕質(zhì)、導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕的器具還可以制作輕質(zhì)、導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕的器具及及包覆材料等包覆材料等SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 二、二、鋁合金鋁合金 Aluminum alloys純鋁的強(qiáng)度、硬度低，不宜作受力的工程零構(gòu)純鋁的強(qiáng)度、硬度低，不宜作受力的

7、工程零構(gòu)件。向鋁中加入適量的合金元素可改變其組織件。向鋁中加入適量的合金元素可改變其組織結(jié)構(gòu)，提高性能結(jié)構(gòu)，提高性能主加元素主加元素：Cu、Mg、Si、Zn、Mn等等輔加元素輔加元素：Ti、Zr、Cr、B等等通過通過細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化第二相強(qiáng)化及及形變形變強(qiáng)化強(qiáng)化可使強(qiáng)度高達(dá)可使強(qiáng)度高達(dá)5001000MPa，同時(shí)，由于，同時(shí)，由于其比強(qiáng)度大，廣泛用作飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料其比強(qiáng)度大，廣泛用作飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 鋁合金的

8、分類及強(qiáng)化機(jī)制鋁合金的分類及強(qiáng)化機(jī)制1) 1) 鋁合金的分類鋁合金的分類鋁合金相圖的一般形式鋁合金相圖的一般形式鑄造鋁合金鑄造鋁合金: :D點(diǎn)以右點(diǎn)以右D點(diǎn)以左點(diǎn)以左( (F以右的以右的可熱處理強(qiáng)化，可熱處理強(qiáng)化，F(xiàn)以左的不可熱處理以左的不可熱處理強(qiáng)化強(qiáng)化) )鋁合金鋁合金共晶體點(diǎn)附近，共晶體點(diǎn)附近，不不宜壓力加工宜壓力加工形變鋁合金形變鋁合金:D點(diǎn)以左點(diǎn)以左L+L溫度溫度wBAlDDF鑄造鋁合金變形鋁合金鋁合金一般均為共鋁合金一般均為共晶型合金晶型合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY

9、變形鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金鑄造鋁合金鋁合金鋁合金不可熱處理鋁合金不可熱處理鋁合金可熱處理鋁合金可熱處理鋁合金Al-SiAl-CuAl-ZnAl-MgSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 強(qiáng)化機(jī)制強(qiáng)化機(jī)制(1) (1) 固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化鋁合金中的鋁合金中的 相是相是固溶體，它是合金元素在固溶體，它是合金元素在 Al 中的固溶體，中的固溶體， 相的強(qiáng)度和硬度明顯高于相的強(qiáng)度和硬度明顯高于 Al 的強(qiáng)的強(qiáng)度和硬度度和硬度(2) (2) 形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化變形鋁合金具有較好的塑性和韌性

10、，可通過塑性變變形鋁合金具有較好的塑性和韌性，可通過塑性變形來提高合金的形來提高合金的強(qiáng)度和硬度塑性加工成型的同時(shí)，強(qiáng)度和硬度塑性加工成型的同時(shí)，強(qiáng)度、硬度也提高強(qiáng)度、硬度也提高SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(3) (3) 細(xì)晶強(qiáng)化（變質(zhì)處理）細(xì)晶強(qiáng)化（變質(zhì)處理）鑄造鋁合金鑄造性能良好，適于鑄造形成零構(gòu)鑄造鋁合金鑄造性能良好，適于鑄造形成零構(gòu)件毛坯鑄造時(shí)向熔液中加入形核劑（變質(zhì)劑），件毛坯鑄造時(shí)向熔液中加入形核劑（變質(zhì)劑），可細(xì)化結(jié)晶組織，使合金的可細(xì)化結(jié)晶組織，使合金的強(qiáng)度、硬度、

11、塑性、韌強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性同時(shí)性同時(shí)提高提高ZAlSi12 ZAlSi12 的鑄態(tài)組織的鑄態(tài)組織（a）變質(zhì)前）變質(zhì)前 150（b）變質(zhì)后）變質(zhì)后 350(a)(b)SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYwSi =1113%AlSiwSi /%T/ L11.7wSi=1113%的鋁硅的鋁硅合金（簡稱硅鋁明）合金（簡稱硅鋁明）鑄造后得到幾乎全部鑄造后得到幾乎全部是共晶組織（是共晶組織（+Si），），其鑄造性能非常好，其鑄造性能非常好，但鑄件的致密度低但鑄件的致密度低組織：組織：粗大的針狀硅晶

12、粗大的針狀硅晶體體+ 固溶體固溶體SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY針狀針狀Si晶體晶體固溶固溶體體砂型鑄造時(shí)砂型鑄造時(shí)b140MPa3不宜作為工業(yè)合金使用不宜作為工業(yè)合金使用SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYwSi =1113%AlSiwSi /%T/ L11.7變質(zhì)處理：變質(zhì)處理：23（2/3NaF+1/3NaCl）活性活性Na能促進(jìn)硅形核，能促進(jìn)硅形核，阻礙晶粒長大；阻礙晶粒

13、長大；相圖向右下方移動(dòng)相圖向右下方移動(dòng) wSi=1113%的合金的合金成為亞共晶合金。成為亞共晶合金。組織：初組織：初晶晶+細(xì)小共晶體細(xì)小共晶體SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY共晶體初生相砂型鑄造時(shí)砂型鑄造時(shí)b180MPa8SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(4) (4) 時(shí)效強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）時(shí)效強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化） 講一個(gè)故事：一個(gè)偷懶的實(shí)驗(yàn)員講一個(gè)故事：一個(gè)偷懶的實(shí)驗(yàn)員Al-

14、Cu Al-Cu 合金相圖的合金相圖的 Al 端部分端部分5.6533.2Al無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變wCu=4%的的Al-Cu合金，在合金，在548時(shí)時(shí)Cu在在相中的最大相中的最大溶解度為溶解度為5.65%，而而T200 時(shí)，溶時(shí)，溶解度解度0.5%。相為相為CuAl2 金金屬間化合物。屬間化合物。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY固溶（淬火）固溶（淬火） 時(shí)效處理時(shí)效處理 將合金加熱到單相將合金加熱到單相 固溶體狀態(tài)后快冷，得到過飽和固溶體狀態(tài)后快冷，得到過飽和 固溶體，此過固溶

15、體，此過程稱為固溶處理將所得到的過飽和程稱為固溶處理將所得到的過飽和 固溶體在室固溶體在室溫長時(shí)間放置（自然時(shí)效）或在低于飽和固溶度線的溫長時(shí)間放置（自然時(shí)效）或在低于飽和固溶度線的溫度保溫（人工時(shí)效），此過程稱為時(shí)效處理。溫度保溫（人工時(shí)效），此過程稱為時(shí)效處理。過時(shí)效過時(shí)效在時(shí)效過程中，過飽和在時(shí)效過程中，過飽和 固溶體中會(huì)析固溶體中會(huì)析出細(xì)小的彌散分布的第二相微粒，使合金的強(qiáng)度不斷出細(xì)小的彌散分布的第二相微粒，使合金的強(qiáng)度不斷提高，這種強(qiáng)化稱為時(shí)效強(qiáng)化如果時(shí)效時(shí)間過長，提高，這種強(qiáng)化稱為時(shí)效強(qiáng)化如果時(shí)效時(shí)間過長，則隨著第二相顆粒不斷聚集長大，合金強(qiáng)度會(huì)逐漸降則隨著第二相顆粒不斷聚集長大，

16、合金強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，稱為低，稱為過時(shí)效過時(shí)效SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY%4Cuw 鋁合鋁合金自然時(shí)效曲線金自然時(shí)效曲線%4Cuw 的鋁合的鋁合金在不同溫度下的金在不同溫度下的時(shí)效曲線時(shí)效曲線SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYtb20100150200-5-50自然時(shí)效比人工自然時(shí)效比人工時(shí)效強(qiáng)化效果好時(shí)效強(qiáng)化效果好T強(qiáng)化效果強(qiáng)化效果，時(shí)間短，即時(shí)效時(shí)間短，即時(shí)效速度速度室溫

17、以下時(shí)效，室溫以下時(shí)效，T ，強(qiáng)化效果，強(qiáng)化效果。當(dāng)當(dāng)T-50時(shí)，強(qiáng)時(shí)，強(qiáng)度幾乎不變，即度幾乎不變，即低溫可抑制時(shí)效低溫可抑制時(shí)效。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 形變鋁合金形變鋁合金1) 1) 分類及牌號分類及牌號A: : 原始合金原始合金B(yǎng): 原始合金的改型原始合金的改型0: 原始合金原始合金19: 改型合金改型合金 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9銅銅 錳錳 硅硅 鎂鎂 鎂硅鎂硅 鋅鋅 其他其他 備用備用阿拉伯?dāng)?shù)字阿拉伯?dāng)?shù)字為合金編號為

18、合金編號如：如： 2A01 5A05 5B05 7075 74752A01 5A05 5B05 7075 7475SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（1 1）鋁銅合金）鋁銅合金（又稱硬鋁和鍛鋁）牌號：（又稱硬鋁和鍛鋁）牌號：2 2 成分：成分：ALALCuCuMgMg(Mn)(Mn)或（或（SiFeNi)SiFeNi)熱處理工藝特點(diǎn)：固溶熱處理工藝特點(diǎn)：固溶+ +時(shí)效強(qiáng)化（自然時(shí)效）時(shí)效強(qiáng)化（自然時(shí)效）性能特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，塑性好，可性能特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，塑性好，可時(shí)效強(qiáng)化。時(shí)效強(qiáng)化。元素作

19、用：元素作用： Cu,Mg:Cu,Mg:形成強(qiáng)化相（形成強(qiáng)化相（CuAL2,CuMgAL2CuAL2,CuMgAL2）, , 時(shí)效強(qiáng)化；時(shí)效強(qiáng)化； MnMn提高抗腐蝕性能；固溶強(qiáng)化；提高抗腐蝕性能；固溶強(qiáng)化；淬火溫度范圍窄（淬溫度范圍淬火溫度范圍窄（淬溫度范圍 5 5 C C）。缺點(diǎn)抗蝕性差，容易產(chǎn)生晶間腐蝕（海水中尤甚）?？刮g性差，容易產(chǎn)生晶間腐蝕（海水中尤甚）。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY應(yīng)用應(yīng)用2A012A01、2A102A102A112A11、2A122A12主要用于飛機(jī)構(gòu)

20、件，如主要用于飛機(jī)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮飛機(jī)蒙皮(2A12)(2A12)、擠壓成螺旋槳、葉片、擠壓成螺旋槳、葉片(2A11(2A11) )等重要零件；壓氣機(jī)葉輪、葉片，超音速飛機(jī)蒙皮。等重要零件；壓氣機(jī)葉輪、葉片，超音速飛機(jī)蒙皮。CuCu、MgMg含量低，強(qiáng)度低、塑含量低，強(qiáng)度低、塑性韌性好，適合制造鉚釘性韌性好，適合制造鉚釘CuCu、MgMg含量高，強(qiáng)度高（含量高，強(qiáng)度高（400-400-470MPa470MPa）、塑性韌性好，飛機(jī)）、塑性韌性好，飛機(jī)構(gòu)件如蒙皮、葉片等構(gòu)件如蒙皮、葉片等SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAO

21、TONG UNIVERSITY（2 2）鋁錳合金）鋁錳合金（防銹鋁合金）（防銹鋁合金） 3 3組織與性能：組織與性能：單相固溶體。單相固溶體。抗蝕性高（抗蝕性高（高于純鋁高于純鋁），塑性好，不能熱處理強(qiáng)化，可加工硬化。），塑性好，不能熱處理強(qiáng)化，可加工硬化。 應(yīng)用：用于制造需要彎曲、沖壓加工的零件。例如油箱、應(yīng)用：用于制造需要彎曲、沖壓加工的零件。例如油箱、 油管（罐）、鉚釘（油管（罐）、鉚釘（3A21）等。）等。成分：成分：ALMn（主）（主）Mg/Si/Fe（少）（少） Mn,Mg的作用：的作用： 提高抗腐蝕性能及塑性，固溶強(qiáng)化提高抗腐蝕性能及塑性，固溶強(qiáng)化 Si、Fe：固溶強(qiáng)化的作用：固

22、溶強(qiáng)化的作用SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（3 3）鋁鋅合金（超硬鋁）鋁鋅合金（超硬鋁） 7 7成分：成分：AlAlZnZn（主）（主）CuCuMg-Cr/MnMg-Cr/Mn（少）（少）特點(diǎn)：熱塑性好，熱加工后熱處理，強(qiáng)度很高（特點(diǎn)：熱塑性好，熱加工后熱處理，強(qiáng)度很高（可達(dá)可達(dá)680MPa680MPa) )。缺點(diǎn)是耐熱性、抗蝕性差（需要純鋁包覆）。缺點(diǎn)是耐熱性、抗蝕性差（需要純鋁包覆）。 應(yīng)用：主要用于要求重量輕、工作溫度不超過應(yīng)用：主要用于要求重量輕、工作溫度不超過130130度

23、的受力較度的受力較大的零件，如飛機(jī)蒙皮接頭、大梁、壁架、起落架部件等大的零件，如飛機(jī)蒙皮接頭、大梁、壁架、起落架部件等強(qiáng)化相：強(qiáng)化相：MgZn2MgZn2、Al2Mg3Zn3Al2Mg3Zn3， 時(shí)效產(chǎn)生強(qiáng)烈的強(qiáng)化效果。時(shí)效產(chǎn)生強(qiáng)烈的強(qiáng)化效果。時(shí)效后強(qiáng)度最時(shí)效后強(qiáng)度最高的鋁合金高的鋁合金7A047A04：飛機(jī)大梁、加強(qiáng)框、蒙皮接頭、：飛機(jī)大梁、加強(qiáng)框、蒙皮接頭、起落架等主要受力構(gòu)件起落架等主要受力構(gòu)件SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（4 4）鋁鋰合金（牌號）鋁鋰合金（牌號 8XXX8X

24、XX） 一種新型變形鋁合金一種新型變形鋁合金成分：成分：Al-Cu-LiAl-Cu-Li Al-Mg-Li Al-Mg-Li Al-Cu-Mg-Li Al-Cu-Mg-Li鋰（鋰（lili）的含量：）的含量：0.9-2.8%0.9-2.8%固溶處理固溶處理+ +時(shí)效強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化熱處理：熱處理：性能特點(diǎn)：密度低，比強(qiáng)度、比剛度高（高于傳統(tǒng)鋁合金性能特點(diǎn)：密度低，比強(qiáng)度、比剛度高（高于傳統(tǒng)鋁合金和鈦合金），具有良好的疲勞強(qiáng)度和耐蝕、耐熱性和鈦合金），具有良好的疲勞強(qiáng)度和耐蝕、耐熱性應(yīng)用：應(yīng)用：民用飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸民用飛機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)和火箭等航天器的殼體、機(jī)和火箭等航天器的殼體、燃料箱等。燃料

25、箱等?！疤鞂m一號天宮一號”的資的資源倉采用鋁鋰合金源倉采用鋁鋰合金制造，可減輕自重制造，可減輕自重1010以上以上 。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 較高強(qiáng)度、硬度較高強(qiáng)度、硬度 較高塑性、韌性較高塑性、韌性 較好抗腐蝕性能較好抗腐蝕性能 適合于塑性加工成形適合于塑性加工成形3) 3) 應(yīng)用應(yīng)用如飛機(jī)的：蒙皮，鉚釘，

26、大梁，框架，螺釘如飛機(jī)的：蒙皮，鉚釘，大梁，框架，螺釘SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 3. 3. 鑄造鋁合金鑄造鋁合金30用于制造鑄件的鋁合金為鑄造鋁合金。其力學(xué)用于制造鑄件的鋁合金為鑄造鋁合金。其力學(xué)性能不如變形鋁合金，但鑄造性能好，可進(jìn)行性能不如變形鋁合金，但鑄造性能好，可進(jìn)行各種復(fù)雜零件的鑄造各種復(fù)雜零件的鑄造成分特點(diǎn)成分特點(diǎn)有一定的共晶體，有一定的共晶體，wMe825%分分Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn等四種等四種SCHOOL OF MATERIALS SCI

27、ENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY例：ZAlSi12含含Si量量12%的鑄造鋁合金的鑄造鋁合金 牌號牌號GB/T11731995ZAl主要合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要合金元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要合金元素的化學(xué)符號主要合金元素的化學(xué)符號鑄造鋁合金鑄造鋁合金（1) 1) 分類及牌號分類及牌號SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY ZL合金合金系列號系列號鑄造鋁合金鑄造鋁合金代號代號合金順序號合金順序號系列號系列號合金系列1Al-Si2Al-Cu3

28、Al-Mg4Al-Zn表6-3列出了常用鑄造鋁合金的代號、牌號、成分、力學(xué)性能及用途。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY代號代號ZL 1 2 1 2 3 43 4鋁硅系鋁硅系 鋁銅系鋁銅系 鋁鎂系鋁鎂系 鋁鋅系鋁鋅系合金序號合金序號如：如：ZL102 102 ZL203 ZL302 ZL401Al-Si系是鑄造系是鑄造性能和力學(xué)性性能和力學(xué)性能配合最好的能配合最好的鑄造鋁合金鑄造鋁合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN

29、JIAOTONG UNIVERSITY(1(1）簡單鋁硅鑄造鋁合金簡單鋁硅鑄造鋁合金 ZL102ZL102（ZALSi12ZALSi12） 典型鑄造鋁合金介紹（典型鑄造鋁合金介紹（Al-SiAl-Si系）系）組織：（組織：（a +Sia +Si） 共晶體共晶體 用途：形狀復(fù)雜、受力不用途：形狀復(fù)雜、受力不大的零件，如儀表外殼等大的零件，如儀表外殼等共晶點(diǎn)共晶點(diǎn)性能：鑄造性能好，強(qiáng)度低。性能：鑄造性能好，強(qiáng)度低。變質(zhì)細(xì)晶化處理提高強(qiáng)度（低于變質(zhì)細(xì)晶化處理提高強(qiáng)度（低于180MPa）SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTO

30、NG UNIVERSITY 在在AlAlSiSi基礎(chǔ)上加入其它合金元素（基礎(chǔ)上加入其它合金元素（Cu,Mn,Ni,Mg等）等） (2(2）復(fù)雜鋁硅鑄造合金（）復(fù)雜鋁硅鑄造合金（Al-Si-Cu/Mg/Mn/Ni）強(qiáng)化方式：強(qiáng)化方式：時(shí)效強(qiáng)化，變質(zhì)處理時(shí)效強(qiáng)化，變質(zhì)處理。 性能：性能：鑄造性能好，較高的強(qiáng)度和耐磨性、耐熱性。鑄造性能好，較高的強(qiáng)度和耐磨性、耐熱性。 應(yīng)用：用于制造形狀復(fù)雜中等強(qiáng)度的零件，如應(yīng)用：用于制造形狀復(fù)雜中等強(qiáng)度的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)活發(fā)動(dòng)機(jī)活塞塞、氣缸體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等、氣缸體、風(fēng)機(jī)葉片、液壓泵殼體等（代號（代號ZL109)ZL109)。SCHOOL OF MATERI

31、ALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn) 良好的鑄造性能良好的鑄造性能 力學(xué)性能不如變形鋁合金力學(xué)性能不如變形鋁合金 成本較低成本較低 適合于形狀復(fù)雜的零構(gòu)件、箱體、殼體等適合于形狀復(fù)雜的零構(gòu)件、箱體、殼體等3) 3) 應(yīng)用應(yīng)用如：內(nèi)燃機(jī)活塞，汽缸體，殼體如：內(nèi)燃機(jī)活塞，汽缸體，殼體SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINE

32、ERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第二節(jié)銅及銅合金第二節(jié)銅及銅合金38SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 一、一、工業(yè)純銅工業(yè)純銅純銅呈玫瑰紅色，表面氧化后生成的氧化銅呈紫紅色，純銅呈玫瑰紅色，表面氧化后生成的氧化銅呈紫紅色，故稱故稱紫銅紫銅密度為密度為8.91g/cm3 ， 屬于重金屬。熔點(diǎn)屬于重金屬。熔點(diǎn)1083，無磁性，無磁性，F(xiàn)CC，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變1 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：無磁性；優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電體：無磁性；優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電體優(yōu)良的加工

33、性能；耐腐蝕性能（大氣、淡水河冷凝水中）優(yōu)良的加工性能；耐腐蝕性能（大氣、淡水河冷凝水中）2 工業(yè)純銅的代號工業(yè)純銅的代號：T1， T2，T3數(shù)字越大，純度越低數(shù)字越大，純度越低3 純銅的應(yīng)用純銅的應(yīng)用：導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐腐蝕器：導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐腐蝕器件；配置銅合金件；配置銅合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY40工業(yè)純銅的顯微組織工業(yè)純銅的顯微組織SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY

34、二二、銅合金銅合金加入的合金元素：加入的合金元素：Zn,Sn,Al,Ni,Fe,Be,Ti,Si,Cr等等1 分類分類按化學(xué)成分分類按化學(xué)成分分類黃銅黃銅青銅青銅白銅白銅按照生產(chǎn)工藝分類按照生產(chǎn)工藝分類加工銅合金加工銅合金鑄造銅合金鑄造銅合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY三三 銅合金的性能和應(yīng)用（主要介紹加工銅合金）銅合金的性能和應(yīng)用（主要介紹加工銅合金）1. 加工黃銅加工黃銅Cu-Zn合金：以合金：以Zn為主要合金元素的加工銅合金。為主要合金元素的加工銅合金。（1）代號：）代號：H

35、+數(shù)字?jǐn)?shù)字銅的質(zhì)量銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)（2）組織與性能：）組織與性能：單相黃銅（單相黃銅（ ）：H80,H70,H68，單相組織。塑，單相組織。塑性好，強(qiáng)度低。適合冷塑性加性好，強(qiáng)度低。適合冷塑性加工成板材、線材和深沖壓零件工成板材、線材和深沖壓零件兩相黃銅（兩相黃銅（+b+b )：雙相組：雙相組織?？棥62，H59。適合熱加。適合熱加工，強(qiáng)度較高工，強(qiáng)度較高僅含鋅的黃銅稱僅含鋅的黃銅稱普通黃銅普通黃銅，在普通黃銅基礎(chǔ)上再加入在普通黃銅基礎(chǔ)上再加入其它合金元素形成的銅合其它合金元素形成的銅合金稱金稱特殊黃銅特殊黃銅SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERI

36、NG OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY工業(yè)黃銅按退火態(tài)組織分為：單相黃銅（ ）和雙相黃銅（ + ）兩種。單相單相黃銅黃銅雙相黃銅雙相黃銅 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（3）加工黃銅的應(yīng)用）加工黃銅的應(yīng)用H68,H70,大量用于制造槍炮大量用于制造槍炮的彈殼，被稱為的彈殼，被稱為“彈殼黃彈殼黃銅銅”。（三七黃銅）。（三七黃銅）H59,H62:主要用于制造水管、油管主要用于制造水管、油管和散熱器，稱為和散熱器，稱為“商業(yè)黃銅商業(yè)黃銅”。（四六黃銅）（四六黃銅）SC

37、HOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY為防止SCC，冷加工后的黃銅彈殼必須進(jìn)行 去 應(yīng) 力 退 火 處 理（2501h）H70, H68 （彈殼黃銅（彈殼黃銅 單相黃銅）單相黃銅）SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYCu-Ni合金合金，以以Ni作為主要加入合金元素的銅合金作為主要加入合金元素的銅合金（1）代號：）代號：B+數(shù)字?jǐn)?shù)字Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（2）組織：單相固溶體）組織：單相固溶

38、體（3）性能：冷熱加工性能均好，耐蝕性高。）性能：冷熱加工性能均好，耐蝕性高。（4）應(yīng)用：精密機(jī)械、儀表中的零）應(yīng)用：精密機(jī)械、儀表中的零件件, 冷凝器、熱交換器以及蒸餾器等。冷凝器、熱交換器以及蒸餾器等。B52. 白銅白銅SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY除了黃銅、白銅以外的銅合金都稱為青銅。主要添加的除了黃銅、白銅以外的銅合金都稱為青銅。主要添加的元素：元素：Sn，Al，Si，Be等等 1）錫青銅錫青銅：Cu-Sn合金，以合金，以Al作為主要加入的合金元素作為主要加入的合金元素（1）

39、性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：具有優(yōu)良的減磨性、抗磁性、低溫：具有優(yōu)良的減磨性、抗磁性、低溫韌性和耐磨性等。在海水、蒸汽和淡水中的抗蝕性優(yōu)韌性和耐磨性等。在海水、蒸汽和淡水中的抗蝕性優(yōu)于純銅和黃銅于純銅和黃銅（2）應(yīng)用應(yīng)用：用于制造彈性元件、軸承等耐：用于制造彈性元件、軸承等耐磨零件、抗磁和耐蝕零件。磨零件、抗磁和耐蝕零件。3 .青銅青銅SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(2) 鋁青銅的應(yīng)用鋁青銅的應(yīng)用：低鋁青銅（低鋁青銅（Al%:7-9%)：主要用于制造耐蝕的彈簧：主要用于制造耐蝕的彈簧和彈性元件

40、。和彈性元件。高鋁青銅（高鋁青銅（Al%:10-11%) ：主要制造船舶：主要制造船舶和飛機(jī)上的高強(qiáng)度、高耐磨的齒輪、軸承和飛機(jī)上的高強(qiáng)度、高耐磨的齒輪、軸承和軸套等零件。和軸套等零件。2）鋁青銅鋁青銅：Cu-Al合金，以合金，以Al作為主要加入的合金元素作為主要加入的合金元素。（1）性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度和耐磨性高于黃銅和錫：強(qiáng)度、硬度和耐磨性高于黃銅和錫青銅，鑄造和焊接性能較差。青銅，鑄造和焊接性能較差。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY3)鈹青銅鈹青銅 Cu-Be合金：以合金

41、：以Be作為主要加入元素的銅合金。作為主要加入元素的銅合金。（1）性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高硬度、耐磨性好，抗腐蝕、）性能特點(diǎn)：高強(qiáng)度、高硬度、耐磨性好，抗腐蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好。低溫韌性、抗磁性好。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好。低溫韌性、抗磁性好。受沖擊不起火花。受沖擊不起火花。（2）應(yīng)用：主要用于制造彈性元件、耐磨零件和防）應(yīng)用：主要用于制造彈性元件、耐磨零件和防暴工具暴工具SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY美國美國”中途中途”號航母及其號航母及其內(nèi)部銅合金制造的零部件內(nèi)部銅合金制造的零部件SCHOOL

42、OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第三節(jié)鈦及鈦合金第三節(jié)鈦及鈦合金TITANIUM AND TITANIUM ALLOYS51SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY國際市場鈦材消費(fèi)結(jié)構(gòu)SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY民用飛機(jī)鈦材使用量SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE A

43、ND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 一、一、工業(yè)純鈦工業(yè)純鈦 Commercially pure titanium 1. 1. 工業(yè)純鈦的特性工業(yè)純鈦的特性密度?。芏刃。?）高熔點(diǎn)（高熔點(diǎn)（1688）良好的塑性、低溫韌性良好的塑性、低溫韌性強(qiáng)度低，但比強(qiáng)度高強(qiáng)度低，但比強(qiáng)度高良好的抗腐蝕性良好的抗腐蝕性良好的抗氧化性，優(yōu)于大多數(shù)奧氏良好的抗氧化性，優(yōu)于大多數(shù)奧氏 體不銹鋼體不銹鋼n 性能特點(diǎn)性能特點(diǎn)n 晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)：882.5以下以下, 密排六方結(jié)構(gòu)密排六方結(jié)構(gòu),TiTib882.5以上以上, 體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu),3/507. 4

44、cmgSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 牌號牌號 3. 3. 應(yīng)用應(yīng)用TA1 （0.20%O，0.03%N，0.10%C，0.25%Fe）TA2 （0.25%O，0.05%N，0.10%C，0.30%Fe）TA3 （0.30%O，0.05%N，0.10%C，0.40%Fe） 制作制作350以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件及沖以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件及沖壓件，壓件，如：石油化工用熱交換器，海水凈化裝置，如：石油化工用熱交換器，海水凈化裝置，船艦零部件船艦零部件SCHOOL O

45、F MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 型鈦合金型鈦合金（TA）為固溶強(qiáng)化，但不可時(shí)效強(qiáng)化為固溶強(qiáng)化，但不可時(shí)效強(qiáng)化較高的高溫較高的高溫（500-600）強(qiáng)度強(qiáng)度n 特點(diǎn)特點(diǎn)n 牌號：牌號：TA4（Ti-3Al） TA5（Ti-4Al-0.005B） TA6（Ti-5Al） TA7（Ti-5Al-2.5Sn）n 組織：室溫或使用溫度下均為單相組織：室溫或使用溫度下均為單相 固溶體固溶體 二、鈦合金二、鈦合金 Titanium alloys制作制作 500 以下的零構(gòu)件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓以下的零構(gòu)件

46、，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片和管道，導(dǎo)彈的燃料罐，超音速飛氣機(jī)葉片和管道，導(dǎo)彈的燃料罐，超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣及火箭、飛船的高壓低溫容器機(jī)的渦輪機(jī)匣及火箭、飛船的高壓低溫容器n 應(yīng)用：應(yīng)用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY淬火后塑性優(yōu)異，冷成形性好淬火后塑性優(yōu)異，冷成形性好固溶固溶+時(shí)效處理后，強(qiáng)度提高時(shí)效處理后，強(qiáng)度提高n 特點(diǎn)特點(diǎn)n 典型牌號：典型牌號： TB2（Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al），可時(shí)效強(qiáng)化），可時(shí)效強(qiáng)化 2. 2. 型鈦合金型鈦合金（TB）bn 組織：淬火后為介穩(wěn)定

47、組織：淬火后為介穩(wěn)定 的單相的單相 固溶體固溶體b制作制作 350 以下的零件和緊固件，如壓氣機(jī)以下的零件和緊固件，如壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤，飛機(jī)、宇航器結(jié)構(gòu)件葉片、軸、輪盤，飛機(jī)、宇航器結(jié)構(gòu)件n 應(yīng)用：應(yīng)用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYn 典型牌號：典型牌號： TC4( (Ti-6Al-4V) )，可時(shí)效強(qiáng)化可時(shí)效強(qiáng)化n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：兼具兼具 鈦合金和鈦合金和 鈦合金的優(yōu)點(diǎn)鈦合金的優(yōu)點(diǎn)b 3. 3. 型鈦合金型鈦合金（TC）)(b+n 組織：室溫為組織：室溫為b+制作制作 400

48、以下和低溫下工作的零件，如火以下和低溫下工作的零件，如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件件n 應(yīng)用：應(yīng)用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第四節(jié)軸承合金第四節(jié)軸承合金B(yǎng)EARING ALLOYS軸承：軸承：滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承和和滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承承壓面積大、工作平穩(wěn)、無噪聲且滑動(dòng)軸承承壓面積大、工

49、作平穩(wěn)、無噪聲且拆裝方便，在許多機(jī)器設(shè)備中廣泛使用。拆裝方便，在許多機(jī)器設(shè)備中廣泛使用。滑動(dòng)軸承的構(gòu)成：軸承體和軸瓦滑動(dòng)軸承的構(gòu)成：軸承體和軸瓦軸承合金：制造軸承合金：制造軸瓦軸瓦和和內(nèi)襯內(nèi)襯的耐磨合金稱為的耐磨合金稱為軸承合金軸承合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY徑向滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)2滑動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)對開式徑向滑動(dòng)軸承(虛擬演示)對開式軸

50、承(整體軸套)螺栓軸承蓋軸承座油杯座孔螺母套管上軸瓦下軸瓦對開式軸承(剖分軸套) SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY保護(hù)軸頸保護(hù)軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)拆裝方便拆裝方便承壓面大承壓面大比滾動(dòng)軸承比滾動(dòng)軸承 1. 1. 滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)滑動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn) 2. 2. 對滑動(dòng)軸承合金的性能要求對滑動(dòng)軸承合金的性能要求SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY工況條件工況條件滑動(dòng)軸承的支承軸高速旋轉(zhuǎn)，軸承

51、承受交變載滑動(dòng)軸承的支承軸高速旋轉(zhuǎn)，軸承承受交變載荷和沖擊力，軸頸與軸瓦或內(nèi)襯發(fā)生強(qiáng)烈摩擦，荷和沖擊力，軸頸與軸瓦或內(nèi)襯發(fā)生強(qiáng)烈摩擦，造成軸頸或軸瓦磨損造成軸頸或軸瓦磨損SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY軸承合金的性能要求軸承合金的性能要求足夠的抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊性能足夠的抗壓強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊性能摩擦系數(shù)小，減摩性能好，良好的磨合性摩擦系數(shù)小，減摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合能力，蓄油性能好，以減小軸能和抗咬合能力，蓄油性能好，以減小軸頸磨損并防止咬合頸磨損并防止咬合具有小的膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性能及耐具有小的膨脹系數(shù)和良好的導(dǎo)熱性能及耐腐蝕性能腐蝕性能SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY軟基體硬質(zhì)點(diǎn)軟基體硬質(zhì)點(diǎn)軟基體硬質(zhì)點(diǎn)軸瓦與軸的分界面示意圖軟基體硬質(zhì)點(diǎn)軸瓦與軸的分界面示意圖硬基體軟質(zhì)點(diǎn)硬基體軟質(zhì)點(diǎn) 3. 3. 滑動(dòng)軸承合金的組織特點(diǎn)滑動(dòng)軸承合金的組織特點(diǎn)SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEE