金屬材料有色金屬以及其合金

1、關(guān)于金屬材料有色金屬及其合金1第一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3.4 有色金屬及其合金3.4.1 鋁及鋁合金3.4.2 銅及銅合金3.4.3 鈦及鈦合金3.4.4 軸承合金第二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3 特性：(1)密度小(2.7g/cm3) 、比強(qiáng)度高(2)有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能 導(dǎo)電性好，抗大氣腐蝕能力好(Al2O3)，磁化率極低,良好的低溫性能(純鋁-235塑性和沖擊韌度也不降低)(3)加工性能良好 鋁(FCC,= 3050 %,=80%)及鋁合金(退火狀態(tài))的塑性很好，可以冷成型。切削性能也很好。 超高強(qiáng)鋁合金成型后經(jīng)熱處理，可達(dá)到很高的強(qiáng)度。鑄造鋁合金

2、的鑄造性能極好。3.4.1 鋁及鋁合金第三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4一、純鋁分類:高純鋁：L05L01，數(shù)字越小，純度越低工業(yè)高純鋁：L0，L00，“0”個數(shù)增加，純度降低(LG5LG1)工業(yè)純鋁：L1L7，數(shù)字越大，純度越低用途：高純鋁主要用于科學(xué)研究及制作電容器;工業(yè)高純鋁的主要用途是配制鋁合金;工業(yè)純鋁還可用來制造導(dǎo)線、包覆材料、耐蝕和生活器皿等。 第四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5鋁合金既具有高強(qiáng)度又保持純鋁的優(yōu)良特性鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等 美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)(所用材料大部分是鋁合金)二、鋁合金第五張，PPT共三十九頁

3、，創(chuàng)作于2022年6月61、鋁合金的分類及強(qiáng)化機(jī)制變形鋁合金：D點(diǎn)以左，加熱時能形成單相固溶體組織，塑性好，適于變形加工Al-F不可熱處理強(qiáng)化F-D可熱處理強(qiáng)化鑄造鋁合金：D點(diǎn)以右，由于冷卻時有共晶反應(yīng)發(fā)生,流動性較好,適于鑄造生產(chǎn)1)鋁合金的分類第六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月7將成分位于相圖中DF之間的合金加熱到固溶線以上，保溫獲得單相后迅速水冷，得到過飽和的 固溶體（2）時效強(qiáng)化（第二相強(qiáng)化）在室溫下放置或低溫加熱時，強(qiáng)度和硬度會明顯升高。這種現(xiàn)象稱為時效或時效硬化。2）鋁合金的強(qiáng)化機(jī)制（1）固溶處理時效的條件：合金能在高溫形成均勻的固溶體，并且固溶體中溶質(zhì)的溶解度必須隨溫

4、度的降低而顯著降低。第七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月8時效規(guī)律 時效溫度越高, 強(qiáng)度峰值越低, 強(qiáng)化效果越小; 時效溫度越高, 時效速度越快, 強(qiáng)度峰值出現(xiàn)所需時間越短; 低溫使固溶處理獲得的過飽和固溶體保持相對的穩(wěn)定性, 抑制時效的進(jìn)行。含4%Cu的Al-Cu合金的自然時效曲線 含4%Cu的Al-Cu合金不同溫度下的時效曲線 Al-Cu合金相圖 CuAl2第八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月9回歸一切能時效硬化的合金都有回歸現(xiàn)象。自然時效后的鋁合金在反復(fù)回歸處理和再時效時強(qiáng)度有所降低。時效后的鋁合金可在回歸處理后的軟化狀態(tài)進(jìn)行各種冷變形。利用這種現(xiàn)象，可隨時進(jìn)行飛機(jī)的

5、鉚接和修理等。自然時效后的鋁合金, 在230 250 短時間(幾秒至幾分鐘)加熱后, 快速水冷至室溫時, 可以重新變軟。如再在室溫下放置, 則又能發(fā)生正常的自然時效。這種現(xiàn)象稱為回歸。第九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月102、變形鋁合金GB 3190-82中的舊牌號仍可繼續(xù)使用，表示方法為:防銹鋁合金：LF+序號硬鋁合金： LY +序號超硬鋁合金：LC +序號鍛鋁合金： LD +序號第十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月11（1）防銹鋁合金Al-Mn系 和Al-Mg系合金Mg：固溶強(qiáng)化，降低密度，抗腐蝕Mn：固溶強(qiáng)化，抗腐蝕高的塑性，低中等強(qiáng)度，優(yōu)良的抗腐蝕及焊接性能不能進(jìn)

6、行熱處理強(qiáng)化，退火/冷作硬化態(tài)使用。LF21（ 3A21 ）(Al-Mn合金)用于焊接件、容器、管道，或需用深延伸、彎曲等方法制造的低載荷零件、制品以及鉚釘?shù)取?LF5（ 5A05 ）(Al-Mg合金)用于焊接容器、管道，以及承受中等載荷的零件及制品，也可用作鉚釘。 第十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月12（2）硬鋁合金（Al-Cu-Mg系） 可時效強(qiáng)化，亦可形變強(qiáng)化Cu、Mg強(qiáng)化相，Mn耐蝕性強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。 低合金硬鋁 2A01(LY1) ： Mg、Cu含量較低, 塑性好, 強(qiáng)度低。時效強(qiáng)化。常稱鉚釘硬鋁。 標(biāo)準(zhǔn)硬鋁 2A11(LY11)：合金元素中

7、等，強(qiáng)度和塑性中等。退火后變形加工性能良好，時效后切削加工性能也較好。主要用于軋材、鍛材、沖壓件和螺旋漿葉片及大型鉚釘?shù)戎匾慵?高合金硬鋁 2A12(LY12)：合金元素較多，強(qiáng)度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。用于制作航空模鍛件和重要的銷、軸等零件。 第十二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月13（3）超硬鋁合金（Al-Mg-Zn-Cu系）牌號有7A04(LC4)、7A09(LC9)等。固溶處理和人工時效強(qiáng)度最高的鋁合金?？刮g性較差，高溫下軟化快。用包鋁法可提高抗蝕性。 超硬鋁合金多用于制造受力大的重要構(gòu)件，例如飛機(jī)大梁、起落架等。飛機(jī)用座椅軌道及航空零件飛機(jī)前起落架第十三張，

8、PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月14(4) 鍛鋁合金（Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-Ni-Fe系）牌號2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A14(LD10) 合金的元素種類多但用量少，有良好的熱塑性、鑄造性能和鍛造性能，并有較高的機(jī)械性能。固溶處理和人工時效。這類合金主要用于承受重載荷的鍛件和模鍛件第十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月15變形鋁合金的主要牌號、成分、機(jī)械性能及用途 第十五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月163、鑄造鋁合金2) 性能特點(diǎn)良好的鑄造性能力學(xué)性能不如變形鋁合金成本較低3) 應(yīng)用：適合于形狀復(fù)雜的零構(gòu)件、箱體、殼體、活塞等1

9、）分類及牌號鋁合金發(fā)動機(jī)缸體和缸蓋第十六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月17 鑄造性好（熔點(diǎn)低、流動性好、收縮?。┳冑|(zhì)處理 顯著提高力學(xué)性能。組織 變質(zhì)前，共晶體（粗針狀Si + 基體 ）+ 初晶Si 變質(zhì)后，共晶體（細(xì)點(diǎn)狀Si + 基體 ）+ 初晶ZL102的鑄態(tài)組織，未變質(zhì)，500變質(zhì)處理后，100Al-Si 鑄造鋁合金（硅鋁明 ）第十七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月183.4.2 銅及銅合金銅及銅合金有下列特性：(1)優(yōu)異的物理、化學(xué)性能導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極佳；對大氣和水的抗蝕能力很高；銅是抗磁性物質(zhì)。(2)良好的加工性能塑性加工性能優(yōu)良，容易冷、熱成型；切削加工性能優(yōu)

10、良，鑄造銅合金有很好的鑄造性能；焊接性好。(3)某些特殊機(jī)械性 例如優(yōu)良的減摩性和耐磨性(如青銅及部分黃銅)，抗卡咬，高的彈性極限和疲勞極限(如鈹青銅等)，彈性穩(wěn)定。(4)色澤美觀第十八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月19一、純銅（紫銅）FCC，無同素異構(gòu)體，牌號T1T4，編號越大，純度越低。 純銅主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。純銅的強(qiáng)度低, 不宜作結(jié)構(gòu)材料。 純銅管第十九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月20（）黃銅 Cu-Zn系合金普通黃銅： 單相黃銅 如 H80，含 80% Cu ，單相，塑性好，可冷成型 雙相黃銅 如 H62，+ ，可熱變形二、銅合金 銅+合金元素銅合

11、金 黃銅、青銅和白銅第二十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月21(a) 單相黃銅 Cu-Zn合金的顯微組織(b) 雙相黃銅+組織 工業(yè)黃銅的實(shí)際鋅含量多47，其退火組織可以是單相 或雙相 + 。第二十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月22代號化學(xué)成分, %機(jī)械性能CuZn加工狀態(tài)bMPa%HBH969597余量退火25035H807981余量退火27050H686770余量退火30040H595760余量退火變形300420255103牌號、性能、用途 單相黃銅H80、H70、H68 塑性很好，適于制作冷軋板材、冷拉線材、管材及形狀復(fù)雜的深沖零件。 雙相黃銅H62、H59 可

12、進(jìn)行熱變形，常熱軋成棒材、板材?？设T造。第二十二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月23復(fù)雜黃銅 改善Cu-Zn合金的耐蝕性、機(jī)械性能。組 別代 號主要化學(xué)成分, %機(jī)械性能(變形)Cu其它bMPa%HBPb黃銅HPb 63-3HPb 60-162.065.059.061.0Pb 2.43.0Pb 0.61.060061054Sn黃銅HSn 90-1HSn 62-188.091.061.063.0Sn 0.250.75Sn 0.71.152070054148Al黃銅HAl 77-276.079.0Al 1.82.665012170Si黃銅HSi 65-1.5-363.566.5Si 1.

13、02.0Pb 2.53.56008160Mn黃銅Fe黃銅HMn 58-2HFe 59-1-157.060.057.060.0Mn 1.01.2Fe 0.61.27007001010175160Ni黃銅HNi 65-564.067.0Ni 5.06.57004鐘表 海船海船船舶及化工機(jī)械編號：H+主加元素符號+銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)+主加元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)第二十三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月24黃銅制品第二十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月25壓力加工青銅Sn青銅 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余為 Cu 。做軸承、彈簧等。 Al青銅 如 QAl 10-3-1.5，做耐蝕、

14、抗磨的齒輪、軸套等 Be青銅 如 QBe2，做重要彈簧，高速軸承等。鑄造青銅 如Sn青銅 ，ZCuSn10Zn2 。（2）青銅 Cu-Sn系合金船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)第二十五張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月26（3）白銅 Cu-Ni 系合金以鎳為主要合金元素，B（白）+鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，例B19銅、鎳無限固溶，單相，可冷、熱變形，較好的強(qiáng)度和優(yōu)良的塑性。它的抗蝕性很好，電阻率較高。用于制造船舶儀器零件、化工機(jī)械零件及醫(yī)療器械等。第二十六張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月273.4.3鈦及鈦合金鈦及鈦合金具有密度小、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕以及良好低溫韌性

15、等優(yōu)點(diǎn)，同時資源豐富，所以有著廣泛應(yīng)用前景。但目前鈦及鈦合金的加工條件復(fù)雜，成本較昂貴。 美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造第二十七張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月28純鈦性能：銀白色，熔點(diǎn)1680，密度4.54 g/cm3，比鋁大但比鋼輕43%。鈦有很好的強(qiáng)度，約為鋁的6倍，所以鈦的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/相對密度）在結(jié)構(gòu)材料中是很高的。鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。晶體結(jié)構(gòu)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 882.5時， 密排六方-Ti -Ti（體心立方）牌號及用途工業(yè)純鈦 TA1TA3，編號越大雜質(zhì)越多純鈦可制作在350以下工作的、強(qiáng)度要求不高的零件。第二十八張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2

16、022年6月29合金元素溶入-Ti 中，形成固溶體，溶人 -Ti 中形成 固溶體。二、鈦合金鋁、碳、氮、氧、硼等為穩(wěn)定化元素。鐵、鉬、鎂、鉻、錳、釩為 穩(wěn)定化元素。分類： a 鈦合金、 鈦合金和(a + )鈦合金。牌號分別以TA、TB、TC加上編號來表示。 第二十九張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月30鈦中加入鋁、硼等穩(wěn)定化元素獲得鈦合金。 鈦合金的室溫強(qiáng)度低于 和(a + )鈦合金，但高溫(500一600 )強(qiáng)度比它們的高，并且組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也很好。 鈦合金不能淬火強(qiáng)化，主要依靠固溶強(qiáng)化，熱處理只進(jìn)行退火(消除應(yīng)力退火或再結(jié)晶退火)。典型牌號：TA7，成分：

17、Ti-5Al-2.5Sn用途：使用溫度500 ；主要用于制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。 （1） 鈦合金鈦泵 第三十張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月31鈦中加入鉬、鉻、釩等 穩(wěn)定化元素得到 鈦合金。 鈦合金有較高的強(qiáng)度、優(yōu)良的沖壓性能，并可通過淬火和時效進(jìn)行強(qiáng)化。在時效狀態(tài)下，合金的組織為相和彌散分布的細(xì)小相粒子。 典型牌號：TBl，成分：Ti-3Al-13V-11Cr用途：一般在 350以下使用，適于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件，以及飛機(jī)構(gòu)件等。(2) 鈦合金第三十一張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月32鈦中加入a 和 穩(wěn)定化元素所得到的(a + )鈦合

18、金，塑性很好，容易鍛造、壓延和沖壓，并可通過淬火和時效進(jìn)行強(qiáng)化。熱處理后強(qiáng)度可提高50%100%(3) (a + )鈦合金典型牌號：TC4，成分：Ti-6Al-4V強(qiáng)度高，塑性好，在400時組織穩(wěn)定，蠕變強(qiáng)度較高，低溫韌性好，抗海水應(yīng)力腐蝕及抗熱鹽應(yīng)力腐蝕用途：在400 以下長期工作的零件，要求一定高溫強(qiáng)度的發(fā)動機(jī)零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件等。塊狀()基體針狀 第三十二張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月33(1)退火 消除應(yīng)力退火，450650，14h 再結(jié)晶退火 ，650850，13h 消除加工硬化。(2)淬火和時效：適用 鈦合金和(a + )鈦合金 目的：提

19、高鈦合金的強(qiáng)度和硬度。 淬火溫度：a + 兩相區(qū)的上部范圍，淬火后部分a保留下來，細(xì)小的相轉(zhuǎn)為成介穩(wěn)定相或a相或兩種均有，經(jīng)時效后獲得好的綜合機(jī)械性能。若加熱到區(qū)， 晶粒極易長大，則熱處理后的韌性很低。 鈦合金的時效溫度一般在450一550 之間。三、鈦及鈦合金的熱處理第三十三張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月343.4.4 軸承合金滑動軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料工作條件： 軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時，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性能 ：強(qiáng)硬度、塑韌性和疲勞強(qiáng)度好，與軸的磨合能力、減摩性好、導(dǎo)熱、較小的膨脹系數(shù)、抗蝕性好軸瓦第三十四張，PPT共三十九頁，創(chuàng)作于2022年6月35ZChSnSb11-6的組織，100組織特點(diǎn)既軟又硬: 在軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，或者在硬基體上