有色金屬與合金

工程材料學(xué)（Engineering

Materials）

第七章有色金屬及其合金本章提綱概述鋁及鋁合金銅及銅合金鈦及鈦合金金屬黑色金屬：Fe，Cr，Mn有色金屬重有色金屬：Cu，Co，Ni，Pb，Zn，Cd，

Hg，Sn，Sb，Bi輕有色金屬：Al，Mg，Ca，Ba，K，Na貴金屬：Ag，Au，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt輕稀有金屬：Li，Be，Rb，Cs，Sr難熔金屬：Ti，Zr，Hf，V，Nb，Ta，

Mo，W，Re稀土金屬：Sc，Y，Ln（鑭系元素）稀散金屬：Ga，In，Tl，Ge放射性金屬：U，Ra，Ac，Th，Pa，Po稀有金屬概述有色金屬合金（Non-ferrousMetals）黑色金屬（鋼、鐵）以外的所有金屬分類概述概述有色金屬及其合金的應(yīng)用越來越多，在國民經(jīng)濟(jì)中占越來越重要地位。飛機(jī)制造業(yè)：輕金屬占總重量的95%，鋼鐵及其它材料占5%。概述汽車制造業(yè)中鋁合金、鎂合金的使用量越來越多。材料占汽車凈重比AlFe塑料其它橡膠磁材料玻璃聚碳酸酯Ti碳纖維概述鎂合金在“3C”產(chǎn)品的應(yīng)用近年來急劇增長（年遞增20%）C：COMPUTERC：COMMUNICATIONC：CONSUMERELECTRONICSPRODUCTS

概述概述概述鋁及鋁合金簡介1825年由丹麥化學(xué)家奧斯德發(fā)現(xiàn)。1827年德國化學(xué)家武勒重復(fù)了奧斯德的實(shí)驗(yàn)，并不斷改進(jìn)制取鋁的方法。1854年德國化學(xué)家德維爾用鈉代替鉀還原氯化鋁，制得鋁錠。地殼中含量8.2%，在全部化學(xué)元素中含量占第三位(僅次于氧和硅)，在全部金屬元素中占第一位。工業(yè)生產(chǎn)用量僅次于鋼鐵，居有色金屬首位。特點(diǎn)：質(zhì)輕，比強(qiáng)度和比剛度高，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，耐腐蝕。應(yīng)用：宇航、航空等工業(yè)的主要原材料，建筑、運(yùn)輸、電力等各個(gè)領(lǐng)域鋁及鋁合金純鋁的特性及應(yīng)用

純鋁呈銀白色，面心立方，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；

導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好；純鋁的特性鋁及鋁合金化學(xué)性質(zhì)活潑，大氣中生成致密氧化膜，防止繼續(xù)氧化，大氣中耐蝕性好；

堿、鹽和大多數(shù)酸性溶液(如硫酸、鹽酸等)中，易被腐蝕。

易于加工制成各種制品。

鋁中常含許多雜質(zhì)（主要是鐵、硅，還有銅、鋅、鎂、錳、鎳和鈦等），隨雜質(zhì)含量↑，純鋁強(qiáng)度↑，導(dǎo)電性、耐蝕性和塑性↓。無磁性：沖擊不產(chǎn)生火花，用于制作如儀表材料、電氣設(shè)備的屏蔽材料，易燃、易爆物的生產(chǎn)器材等。低強(qiáng)度、高塑性：強(qiáng)度為80MPa~130MPa，延伸率30~50%，鋁箔。良好的低溫性能、無低溫脆性：在攝氏零度以下隨著溫度的降低，其強(qiáng)度和塑性提高。純鋁的特性鋁及鋁合金純鋁的分類及應(yīng)用高純鋁：≥99.999℅

工業(yè)高純鋁：99.95℅～99.996℅

工業(yè)純鋁：99.00℅～99.85℅分類

用途:

主要用作導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料，制備鋁合金和用于化學(xué)工業(yè)。鋁及鋁合金鋁合金及其應(yīng)用純鋁中加入適量其它元素如Si、Cu、Mg、Zn等即為鋁合金鋁合金的分類按鋁合金所處相圖的位置分類：鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金鋁及鋁合金鋁合金的強(qiáng)化固態(tài)鋁無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，不能像鋼一樣借助于熱處理相變強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化

:

合金元素加入純Al中，形成鋁基固溶體，使晶格發(fā)生畸變，↑位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力，↑強(qiáng)度。

合金元素的固溶強(qiáng)化能力與其本身性質(zhì)及固溶度有關(guān)，總體講固溶強(qiáng)化效果不高，因此鋁的強(qiáng)化不能只依靠固溶強(qiáng)化。

鋁及鋁合金鋁合金的強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）利用Me元素在Al具有較大固溶度，且固溶度隨溫度下降，急劇減小的特點(diǎn)，將Al合金加熱到某一溫度后急冷，得到過飽和固溶體，再將過飽和固溶體放置在高溫或某一溫度，基體中析出彌散強(qiáng)化相，使合金強(qiáng)化和硬度隨時(shí)間的延長而增高，塑韌性降低，這一過程稱為時(shí)效。條件：①合金元素在鋁中有較高的極限溶解度和明顯的溫度關(guān)系；

②沉淀過程中形成性能好、均勻、彌散的共格或半共格過渡強(qiáng)化相。鋁及鋁合金過剩相強(qiáng)化:鋁合金的強(qiáng)化過剩相：鋁中合金元素含量超過其極限溶解度時(shí)，淬火加熱時(shí)一部分不能溶入固溶體而形成的第二相。過剩相多為硬而脆的金屬間化合物，起阻礙位錯(cuò)滑移和運(yùn)動(dòng)的作用，合金強(qiáng)度、硬度↑，塑性、韌性↓。過剩相在一定限度內(nèi)，數(shù)量越多強(qiáng)化效果越好，但超過該限度時(shí)，合金由于過脆反而使強(qiáng)度急劇↓。

過剩相強(qiáng)化是二元鋁硅合金的主要強(qiáng)化手段，過剩相為硅晶體。隨硅含量↑，硅晶體數(shù)量↑，合金強(qiáng)度、硬度相應(yīng)↑；當(dāng)硅含量超過共晶成分時(shí)，由于過剩相數(shù)量的過多以及多角形的板塊初晶的出現(xiàn)，導(dǎo)致合金的強(qiáng)度和塑性急劇↓，因此二元鋁硅合金中的含硅量一般不宜超過其共晶成分太多。鋁及鋁合金鋁合金的強(qiáng)化細(xì)化組織強(qiáng)化:包括細(xì)化基體(包括細(xì)化晶粒、亞結(jié)構(gòu)及增加位錯(cuò)密度)和細(xì)化過剩相。沉淀效果不大的鋁合金，常采用加入微量合金元素進(jìn)行變質(zhì)處理細(xì)化組織。如鋁硅合金中加微量鈉、鈉鹽或銻細(xì)化組織，可使塑性、強(qiáng)度顯著↑?？沙恋韽?qiáng)化鋁合金，加微量鈦、鋯、鈹或稀土形成難熔化合物，作為非自發(fā)晶核細(xì)化基體晶粒；同時(shí)微量元素在沉淀強(qiáng)化處理時(shí)，溶入基體強(qiáng)烈↑鋁合金再結(jié)晶溫度，并呈彌散第二相析出，有效阻止再結(jié)晶過程及晶粒的長大。此外，還可采用快速冷卻的方法，增加合金的過冷度，來細(xì)化晶粒。鋁及鋁合金合金元素的作用主要元素：Cu、Mg、Mn、Si、Zn、Li微量元素：Ti、B、Zr、Cr、Ca、Ni、RE

Cu：通過固溶、沉淀強(qiáng)化強(qiáng)烈↑合金的室溫強(qiáng)度；↑耐熱性。高強(qiáng)度鋁合金及耐熱鋁合金的主要合金元素。Mg：固溶強(qiáng)化效果較好，↓密度，具有良好的抗蝕性；

沉淀強(qiáng)化效果小，須與其它元素配合加入。Mn：固溶度較低。產(chǎn)生的MnAl6相與Al電位相近，抗蝕性好，防銹鋁合金中常加Mn。Si：固溶度較低，且沉淀強(qiáng)化效果不大，主要借助于過剩相強(qiáng)化。二元Al-Si系合金共晶點(diǎn)較低，易于鑄造，是鑄造鋁合金基礎(chǔ)成分。

Si和Mg可形成強(qiáng)化效果好的Mg2Si沉淀相。鋁及鋁合金合金元素的作用Zn：鋁中溶解度很大，固溶強(qiáng)化能力強(qiáng)，少量鋅即能↑鋁合金強(qiáng)度及抗蝕性。多元鋁合金中鋅易形成沉淀強(qiáng)化相，顯著↑合金的沉淀強(qiáng)化效果。Li：近年來引起普遍關(guān)注的重要鋁合金添加元素?！X合金密度，顯著↑彈性模量。固溶強(qiáng)化能力有限，但時(shí)效甚至淬火中迅速形成的A13Li有序沉淀相，強(qiáng)化能力很強(qiáng)。此外：鋁合金中還常加入鈦、鋯、鉻、釩等微量元素，以改善合金綜合性能，稀土在鋁合金中的應(yīng)用正逐漸擴(kuò)大，其作用為↑成分過冷度，細(xì)化晶粒，球化雜質(zhì)相，降低熔體表面張力，增加流動(dòng)性，改善工藝性能等。鋁及鋁合金鋁合金的熱處理退火:再結(jié)晶退火

經(jīng)變形的工件加熱到再結(jié)晶溫度以上，保溫后空冷，消除加工硬化，改善合金塑性，以便繼續(xù)成形加工。低溫退火

再結(jié)晶溫度以下保溫后空冷，目的是消除內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)↑塑性，利于隨后進(jìn)行小變形量成形加工，同時(shí)保留一定的加工硬化效果。是不可熱處理強(qiáng)化鋁合金通常采用的熱處理方法。低溫退火的溫度一般在180-300℃。均勻化退火

即擴(kuò)散退火，消除鋁合金鑄件成分偏析及內(nèi)應(yīng)力，↑塑性，↓加工及使用過程中變形開裂傾向，通常在高溫長時(shí)間保溫后爐冷或空冷。要進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化處理的鑄件，均勻化退火可與固溶處理合并進(jìn)行，因淬火加熱時(shí)即可實(shí)現(xiàn)均勻成分和消除應(yīng)力的目的。鋁及鋁合金固溶處理:鋁合金的熱處理加熱到固溶線以上保溫后快冷，得溶質(zhì)和空位雙重過飽和固溶體，為后續(xù)時(shí)效作準(zhǔn)備。固溶后，塑性、耐蝕性顯著↑，強(qiáng)度↑不大。固溶應(yīng)注意：1)溫度范圍很窄，加熱溫度必須超過固溶線，但過高又會(huì)引起過熱或過燒。2)加熱一般用鹽爐或爐氣循環(huán)電爐以精確控制爐溫。冷卻介質(zhì)最常用的是水。3)注意加熱溫度和保溫時(shí)間，防止晶粒長大。加熱固溶固溶過飽和時(shí)效析出鋁及鋁合金鋁合金的熱處理指固溶后得到的鋁合金過飽和固溶體在一定溫度下隨時(shí)間增長而分解，導(dǎo)致合金強(qiáng)度和硬度升高的現(xiàn)象其實(shí)質(zhì)是沉淀強(qiáng)化相從過飽和固溶體中的析出和長大時(shí)效處理:最大時(shí)效強(qiáng)化效果對應(yīng)于過飽和固溶體分解出共格或半共格亞穩(wěn)平衡過渡相，亞穩(wěn)相的數(shù)量越多，彌散度越大，強(qiáng)化效果就越大。自然時(shí)效：過飽和固溶體在室溫下放置一段時(shí)間的時(shí)效人工時(shí)效：過飽和固溶體加熱到一定溫度保溫一定時(shí)間的時(shí)效含4%Cu鋁合金的時(shí)效曲線

時(shí)效時(shí)間/d鋁及鋁合金欠時(shí)效：合金強(qiáng)度不發(fā)生變化或變化很小，為過飽和溶質(zhì)原子偏聚或亞穩(wěn)相孕育析出時(shí)期；峰時(shí)效：合金獲得增強(qiáng)效果最大的階段，組織中強(qiáng)化相多為亞穩(wěn)平衡相；

過時(shí)效：亞穩(wěn)相轉(zhuǎn)變?yōu)槠胶庀?，與基體脫離共格關(guān)系，應(yīng)力場顯著↓，合明顯軟化。時(shí)效沉淀序列：過飽和固溶體→過飽和原子富集區(qū)→過渡沉淀相(亞穩(wěn)平衡相)→平衡沉淀相時(shí)效處理:鋁合金的熱處理鋁及鋁合金鋁合金的熱處理時(shí)效處理:鋁合金的熱處理過飽和固溶體-過飽和原子偏聚-亞穩(wěn)-平衡沉淀相鋁合金的回歸鋁及鋁合金自然時(shí)效后的鋁合金,在230～250℃短時(shí)間(幾秒至幾分鐘)加熱后,快速水冷至室溫時(shí),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(shí)效。這種現(xiàn)象稱為回歸。回歸原因：當(dāng)加熱到稍高于GP區(qū)固溶線的溫度時(shí)，通過時(shí)效而形成的小尺寸GP區(qū)不穩(wěn)定而迅速溶解，但由于保溫時(shí)間短，過渡相與穩(wěn)定相來不及形成，此時(shí)將合金快冷到室溫，則又恢復(fù)到新淬火狀態(tài)。

應(yīng)用：時(shí)效后的鋁合金工件，可在回歸后的塑性狀態(tài)進(jìn)行各種冷變形操作。

鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金具有良好的鑄造性能、抗腐蝕性能和切削加工性能，可制成形狀復(fù)雜的零件，并可通過熱處理改善鑄件力學(xué)性能，成本較低。鑄造有色金屬及其合金牌號(hào)表示方法統(tǒng)一如下:①鑄造有色純金屬的牌號(hào)為

Z+該金屬元素符號(hào)+純度百分含量數(shù)字(或用一短橫加順序號(hào))。如ZAl99.5和ZTi-1。

②鑄造有色合金的牌號(hào)為

Z+基體元素符號(hào)+主要合金元素符號(hào)及其名義百分含量數(shù)字+其他合金元素符號(hào)及其百分含量數(shù)字。如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等?；旌舷⊥猎胤?hào)用RE表示。優(yōu)質(zhì)合金在牌號(hào)后標(biāo)注字母“A”。鋁及鋁合金鑄造鋁合金鋁鋅系合金鋁鎂系合金鋁銅系合金鋁硅系合金鑄造、機(jī)械性能良好高溫強(qiáng)度高（耐熱），易腐蝕強(qiáng)度、塑性高，耐腐蝕，鑄造時(shí)易氧化強(qiáng)度高，易腐蝕，價(jià)格低常用鋁合金——鑄造鋁合金鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金Al－Si系鑄造鋁合金俗稱“硅鋁明”，工業(yè)應(yīng)用最廣。鑄造性能優(yōu)良、氣密性高、耐蝕性良好，中等強(qiáng)度，密度低，線收縮率較小，適于鑄造常溫下工作形狀復(fù)雜的零件。組織：鋁基固溶體＋粗大針狀硅共晶＋少量板塊狀初晶硅改善性能：●變質(zhì)處理：細(xì)化組織。

●添加銅、鎂、錳形成時(shí)效強(qiáng)化相。鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金Al－Si系鑄造鋁合金變質(zhì)處理在普通鑄造條件下，ZL102組織幾乎全部為共晶體，由粗針狀的硅晶體和固溶體組成，強(qiáng)度和塑性都較差。生產(chǎn)上用鈉鹽變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，得到細(xì)小均勻的共晶體加一次固溶體組織，以提高性能。未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織共晶體（粗針狀Si+α基體）+初晶Si共晶體（細(xì)點(diǎn)狀Si+α基體）+初晶α鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金Al－Si系鑄造鋁合金

Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。

應(yīng)用用于制造飛機(jī)、儀表、電動(dòng)機(jī)殼體、汽缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞等。活塞(裙部為鋁硅合金)鋁及鋁合金牌號(hào)代號(hào)化學(xué)成分w/%鑄造方法熱處理方法力學(xué)性能用途舉例SiMgMnσb/MPaδ/%HBSZAlSi7MgZL1016.57.50.250.45金屬型固溶處理+不完全時(shí)效205260形狀復(fù)雜的零件，如飛機(jī)儀表零件、抽水機(jī)殼體、柴油機(jī)零件等砂型195260固溶處理+完全時(shí)效砂型變質(zhì)處理225170ZAlSi12ZL10210.013.0金屬型退火145350形狀復(fù)雜的儀表殼體、水泵殼體、工作溫度在200℃以下高氣密性、低載零件等砂型變質(zhì)處理135450ZAlSi9MgZL1048.010.50.170.350.20.5金屬型固溶處理+完全時(shí)效235270在200℃以下工作的內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、活塞等典型鑄造鋁硅合金的成分、性能和應(yīng)用鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金這類合金的耐熱性好，強(qiáng)度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差。常用代號(hào)有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強(qiáng)零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸頭、汽車活塞等。汽缸頭Al－Cu系鑄造鋁合金鋁及鋁合金牌號(hào)代號(hào)化學(xué)成分w/%鑄造方法熱處理方法力學(xué)性能用途舉例CuMn其他σb/MPaδ/%HBSZAlCu5MnZL2014.55.30.61.0Ti0.150.35砂型固溶處理+自然時(shí)效295870在300℃以下工作的零件，如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體、氣缸體等固溶處理+不完全時(shí)效335490ZAlCu4ZL2034.05.0砂型固溶處理+不完全時(shí)效215370形狀簡單的中載零件，如托架、在200℃以下工作并切削加工性好的零件等。典型鑄造鋁銅合金的成分、性能和應(yīng)用Al－Mg系鑄造鋁合金鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金又稱耐蝕鑄造鋁合金。優(yōu)點(diǎn)：耐蝕性高，強(qiáng)度高，密度小，切削性能良好；缺點(diǎn)：鑄造性能和耐熱性能差。常用代號(hào)為ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等。主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質(zhì)下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301)鋁及鋁合金牌號(hào)代號(hào)化學(xué)成分w/%砂型變質(zhì)處理熱處理方法力學(xué)性能用途舉例SiMgMnσb/MPaδ/%HBSZAlMg10ZL3019.511.0砂型固溶處理+自然時(shí)效2801060在大氣或海水工作的零件，在150℃以下工作，承受大振動(dòng)載荷的零件等ZAlMg5SiZL3030.81.34.55.50.10.4砂型145155腐蝕介質(zhì)中工作的中載零件，嚴(yán)寒大氣及200℃以下工作的海輪配件等典型鑄造鋁鎂合金的成分、性能和應(yīng)用鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金Al－Zn系鑄造鋁合金優(yōu)點(diǎn)：鑄造性能良好、時(shí)效強(qiáng)化能力強(qiáng)，強(qiáng)度高；鑄態(tài)下即具較高強(qiáng)度，可在不經(jīng)熱處理的鑄態(tài)下直接使用，多用于制造壓力鑄造零件。缺點(diǎn)：耐蝕性差。大型空壓機(jī)活塞(ZL401)

常用代號(hào)：ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.

用途：主要用于制造形狀復(fù)雜受力較小的汽車、飛機(jī)、儀器零件。鋁及鋁合金常用鋁合金——鑄造鋁合金牌號(hào)代號(hào)化學(xué)成分w/%砂型變質(zhì)處理熱處理方法力學(xué)性能用途舉例SiMgZnσb/MPaδ/%HBSZAlZn11Si7ZL4016.08.00.10.39.013.0金屬型人工時(shí)效2451.590在200℃以下工作，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的汽車、飛機(jī)、儀表零件等。典型鑄造鋁鋅合金的成分、性能和應(yīng)用鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金依據(jù)性能和使用特點(diǎn)分為：防銹Al合金，硬Al合金，超硬Al合金，鍛鋁Al合金根據(jù)國標(biāo)規(guī)定，變形鋁合金可直接引用國際四位數(shù)字體系牌號(hào)或采用國標(biāo)規(guī)定的四位字符牌號(hào)，如5A05。鋁及鋁合金組別原始純鋁或鋁的改型情況同一組中不同的鋁合金或鋁的純度鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金GB3190-82中的舊牌號(hào)仍可繼續(xù)使用，表示方法為:防銹鋁合金：LF+序號(hào)硬鋁合金：LY+序號(hào)超硬鋁合金：LC+序號(hào)鍛鋁合金：LD+序號(hào)防銹鋁合金:主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用：Mg：固溶強(qiáng)化，降低密度，抗腐蝕Mn：固溶強(qiáng)化，抗腐蝕衛(wèi)星天線（LF2）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)行熱處理強(qiáng)化，退火/冷作硬化態(tài)使用。

鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金防銹鋁合金:用途：Al-Mn系：用來制造需要彎曲、冷拉或沖壓零件。A1-Mg系：隨Mg含量↑，強(qiáng)度↑，當(dāng)Mg>5％時(shí)，其抗應(yīng)力腐蝕能力下降，多用來制造管道、容器鉚釘及承受中等載荷零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比純鋁小，強(qiáng)度比Al-Mn合金高，在航空工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的零件。汽化器(熱交換管為LF21)常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蝕性和強(qiáng)度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘?shù)刃枰獜澢?、沖壓加工的零件。硬鋁合金:鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金應(yīng)用最廣泛的可熱處理變形Al合金主要是Al-Cu-Mg系，通過固溶、沉淀強(qiáng)化強(qiáng)烈提高合金強(qiáng)度，Cu還提高耐熱性。強(qiáng)度、硬度高，加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。Al-Cu-Mg系根據(jù)Mg和Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)高低可分為低(LYl、LYl0)

、中(LYll)

、高強(qiáng)度(LYl2、LY6)三個(gè)級(jí)別。硬鋁可通過熱處理（固溶＋時(shí)效）強(qiáng)化，也可形變強(qiáng)化。強(qiáng)化相：CuAl2、Mg5Al8、CuMgAl2、A16Mg4Cu)。注意嚴(yán)格控制淬火加熱溫度。溫度過高零件易過燒、熔化；溫度過低固溶體過飽和程度不足。硬鋁合金:鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金常用硬鋁合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)取?/p>

飛機(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)超硬鋁合金:屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，是室溫強(qiáng)度最高的鋁合金合金元素：鋅(5-8.6%)、鎂(1-3%)、銅(1-3%)及少量錳、鉻、鈦等。強(qiáng)化：固溶、沉淀強(qiáng)化顯著。強(qiáng)化相：CuAl2、CuMgAl2、MgZn2和A12Mg3Zn3鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金超硬鋁合金:性能特點(diǎn)：●變形鋁合金中強(qiáng)度最高(600-700MPa)、熱塑性好、易加工成形?！袢笨诿舾行源?，疲勞極限低，高溫下軟化快?！駪?yīng)力腐蝕敏感性大。

應(yīng)用：航空、宇航業(yè)中受力較大、較復(fù)雜而要求密度小的結(jié)構(gòu)件如蒙皮、大梁、桁架、加強(qiáng)框、起落架部件等。飛機(jī)主起落架鋁及鋁合金常用鋁合金——變形鋁合金鍛鋁合金:

Al-Mg-Si系：目前唯一對應(yīng)力腐蝕不敏感的鋁合金，強(qiáng)化相是Mg2Si

，優(yōu)良的擠壓性能，宜于制造形狀復(fù)雜的型材和鍛件，如飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)中工藝性和耐蝕性要求較高的零件。

Al-Cu-Mg-Si系：可鍛性好，力學(xué)性能高，用于形狀復(fù)雜的鍛件和模鍛件，如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪等；但該合金有應(yīng)力腐蝕和晶界腐蝕傾向，不宜作薄壁零件。該類合金的合金元素種類多而含量少，具有良好的熱塑性和鍛造性，并可熱處理強(qiáng)化。Al-Cu-Mg-Fe-Ni系合金：耐熱，同時(shí)有較多的Fe、Ni，因而具有較高的耐蝕性能，適宜于制造發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、壓氣機(jī)葉片等耐高溫和耐腐蝕的零件。壓氣機(jī)葉片合金類別代號(hào)主要化學(xué)成分,%熱處理機(jī)械性能CuMgMn其它σb

MPa

%HB防銹鋁LF54.5~5.50.3~0.6退火2702370LF114.8~5.50.3~0.6V0.02~0.22702370LF211.0~1.61302330硬鋁LY12.2~3.00.2~0.5固溶處理+自然時(shí)效3002470LY113.8~4.80.4~0.80.4~0.842018100LY123.8~4.91.2~1.80.3~0.948011131超硬鋁LC41.4~2.01.8~2.80.2~0.6Zn5.0~7.0固溶處理+人工時(shí)效60012150LC62.2~2.82.5~3.20.2~.5Zn7.6~8.66807190鍛鋁LD51.8~2.60.4~0.80.4~0.8Si0.7~1.242013105LD71.9~2.51.4~1.8Ni1~1.5Fe1.0~1.544013120LD103.9~4.80.4~0..80.4~1.0Si0.5~1.248010135鋁及鋁合金鋁及鋁合金新一代鋁合金——A1-Li系合金新型超輕結(jié)構(gòu)材料鋰是自然界中最輕的金屬，熔點(diǎn)186℃

，每添加1%(wt)的Li于Al中，能降低合金密度3%，提高彈性模量6%，Li含量大于3％時(shí)，韌性明顯↓。因此，其合金中Li含量僅為2％-3％。A1-Li系合金性能特點(diǎn)：

密度小，比強(qiáng)度、比剛度大，疲勞性能良好，耐蝕性及耐熱性好。但塑韌性差，缺口敏感性大，加工及產(chǎn)品生產(chǎn)困難。價(jià)格是硬鋁的2-3倍，若海水中萃Li技術(shù)獲成功則可得價(jià)格便宜的Li材料。已開發(fā)三個(gè)系列：A1-Cu-Li系、A1-Mg-Li系和AI-Li-Cu-Mg-Zr系。A1-Li合金強(qiáng)韌化機(jī)制

強(qiáng)化機(jī)制：析出相強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和細(xì)化晶粒強(qiáng)化，有明顯的時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)，屬可熱處理強(qiáng)化型鋁合金。時(shí)效析出的彌散亞穩(wěn)球形相A13Li與基體完全共格，強(qiáng)烈阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，是主要強(qiáng)化相。鋁及鋁合金新一代鋁合金——A1-Li系合金新型超輕結(jié)構(gòu)材料A1-Li合金塑韌性低，主要原因：1)強(qiáng)化相的析出導(dǎo)致位錯(cuò)在晶界或夾雜物處塞積，產(chǎn)生應(yīng)力集中，隨Li量↑，合金強(qiáng)度↑，塑韌性↓。2)晶界附近常形成強(qiáng)度比晶內(nèi)強(qiáng)度低的無析出帶，受力時(shí)首先在無析出帶內(nèi)屈服，發(fā)生局部應(yīng)力集中，產(chǎn)生沿晶斷裂。改善措施：1)加入Mg能產(chǎn)生固溶強(qiáng)化并強(qiáng)化無析出帶；同時(shí)加入Cu、Mg并經(jīng)形變熱處理，可析出大量Al2CuMg，使位錯(cuò)分散滑移，↑韌性。4)0.1-0.2％Zr可在晶界或亞晶界處析出A13Zr彌散質(zhì)點(diǎn)，對晶界有釘扎作用，能抑制合金發(fā)生再結(jié)晶和細(xì)化晶粒，↑韌性。5)嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素的含量。

鐵、硅、錳等雜質(zhì)存在易形成粗大脆性雜質(zhì)相，↓塑韌性。

嚴(yán)格控制合金中鈉、鉀、氫等雜質(zhì)元素的含量，防止氫脆的產(chǎn)生。固溶強(qiáng)化沉淀強(qiáng)化過剩相強(qiáng)化組織細(xì)化銅及銅合金簡介

銅是人類最早使用的金屬。早在史前時(shí)代,人們就開始采掘露天銅礦,并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿，銅的使用對早期人類文明的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。銅存在于地殼和海洋中。銅在地殼中的含量約為0.01％，在個(gè)別銅礦床中，銅的含量可以達(dá)到3－5％。自然界中的銅，多數(shù)以化合物即銅礦物存在。銅礦物與其他礦物聚合成銅礦石，開采出來的銅礦石，經(jīng)過選礦而成為含銅品位較高的銅精礦。。銅及銅合金純銅呈紫紅色，又稱紫銅，密度為8.9g/cm3，熔點(diǎn)1083℃。無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于銀。具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性。在大氣、淡水中均有優(yōu)良的抗蝕性；在溫水中抗蝕性較差。在大多非氧性介質(zhì)中（HF、HCl）抗蝕性較好，而在氧化性介質(zhì)中（HNO3、H2SO4）易被腐蝕。優(yōu)良的成型加工性、可焊性、塑性，強(qiáng)度較低。

HB=3.5，σb=200～240MN/m2,δ=50%，σs=60～70MN/m2冷變形加工可顯著提高純銅的強(qiáng)度和硬度，但塑性、導(dǎo)電率降低，經(jīng)退火后可消除加工硬化現(xiàn)象。銅及銅合金純銅微量雜質(zhì)（Pb、Bi、O、S、As、P等）對其力學(xué)（塑、韌、硬）與物理性能（導(dǎo)電、導(dǎo)熱）及工藝性能影響很大。Pb、Bi與Cu形成低熔點(diǎn)共晶體，加熱時(shí)破壞晶界結(jié)合，造成熱脆；

O、S也能與Cu形成共晶體，引起冷脆；O量過高引起

“氫病”，即在H2等還原性氣氛中退火時(shí)H2等滲透到銅的內(nèi)部，與銅中氧作用形成水蒸氣或CO2變脆或開裂。銅及銅合金純銅純銅分類、牌號(hào)、成分、用途

銅及銅合金銅合金及其應(yīng)用銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強(qiáng)度，又保持了純銅特性。銅的合金化合金化原理1、固溶強(qiáng)化

加入Zn、Sn、Al、Ni等合金元素，形成銅的固溶體——固溶強(qiáng)化，使銅的強(qiáng)度升高。2、時(shí)效強(qiáng)化Be、Ti、Zr、Cr、等在Cu中的溶解度隨溫度的降低而降低，使合金具有時(shí)效強(qiáng)化的功能。銅及銅合金3、過剩相強(qiáng)化

合金元素的加入量超過銅的最大溶解度時(shí)，便產(chǎn)生過剩相，使合金強(qiáng)度提高，但過剩相數(shù)量太多時(shí)，合金脆化，強(qiáng)度下降。4、細(xì)化晶粒強(qiáng)化

Cu中加入少量Fe、Ni等合金元素，能細(xì)化晶粒，提高機(jī)械強(qiáng)度。銅合金分類：據(jù)成形方法

據(jù)化學(xué)成分

除高錫、高鉛和高錳的專用鑄造銅合金外，大部分銅合金即可作變形合金，也可作鑄造合金。銅及銅合金黃銅以Zn為主要合金元素的銅合金，根據(jù)其成分特點(diǎn)又分為普通黃銅和特殊黃銅。銅及銅合金黃銅組織：

α相：Zn在Cu中的固溶體，晶格類型同純銅，抗蝕性、塑性與純銅相似。

β相：以CuZn（電子化合物，體心立方）為基固溶體，低溫下β相為有序固溶體，又稱β′相，硬而脆，冷加工困難；高溫下塑性極高。普通黃銅：牌號(hào)：以“H”表示，H后面的數(shù)字表示合金的平均含銅量如H70表示含銅量為70％，其余為鋅。銅及銅合金普通黃銅按組織可分為：

α單相黃銅(Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于32%):抗蝕性和室溫塑性好，適宜進(jìn)行冷變形加工，但強(qiáng)度低；α+β兩相黃銅(Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)32%-47%):室溫塑性較差，需加熱到高溫進(jìn)行熱加工。單相黃銅

兩相黃銅

銅及銅合金單相黃銅塑性好。常用牌號(hào)有H62、H68、H80。適于制造冷變形零件，如彈殼、冷凝器管等。冷凝器管H62被譽(yù)為“商業(yè)黃銅”，廣泛用于制作水管、油管、散熱器墊片及螺釘?shù)龋?/p>

H68強(qiáng)度較高，塑性好，適于經(jīng)冷沖壓或深冷拉伸制造各種復(fù)雜零件，曾大量用作彈殼，有“彈殼黃銅”之稱；H80因色澤美觀，故多用于鍍層及裝飾品。兩相黃銅熱塑性好,強(qiáng)度高.

常用牌號(hào)有H59、H62。適于制造受力件，如墊圈、彈簧、導(dǎo)管、散熱器等。代號(hào)化學(xué)成分,%機(jī)械性能CuZn加工

狀態(tài)bMPa%HBH9695~97余量退火25035－H8079~81余量退火27050－H6867~70余量退火30040－H5957~60余量退火變形300420255－103銅及銅合金普通黃銅：銅及銅合金

除Zn外再加入Si、Al、Pb、Sn、Mn、Fe、Ni等，形成鋁黃銅(HAl59-2-3)、鉛黃銅(HPb59-1)

、錫黃銅(HSn90-1)、錳黃銅(HMn58-2)等。除↑合金強(qiáng)度外，其中Al、Sn、Mn、Ni可↑黃銅抗蝕性和耐磨性，Mn↑耐熱性，Si↑鑄造性能。根據(jù)用途，特殊黃銅分為鑄造黃銅和壓力加工黃銅，后者合金元素較前者少，以使合金具有較好的塑性。特殊黃銅：牌號(hào)：H(黃)+主加元素符號(hào)(Zn除外)+銅平均百分含量+主加元素平均百分含量HPb59-1.銅及銅合金鋁的作用及鋁黃銅黃銅中加入少量鋁能在合金表面形成堅(jiān)固的氧化膜，提高合金對氣體、溶液、高速海水的耐蝕性；鋁的鋅當(dāng)量系數(shù)高，形成β相的趨勢大，強(qiáng)化效果高，能顯著提高合金的強(qiáng)度和硬度。鋁含量增高時(shí)，將出現(xiàn)γ相，劇烈降低塑性，使合金的晶粒粗化。為了使合金能進(jìn)行冷變形，鋁含量應(yīng)低于4％。含2％Al、20％Zn的鋁黃銅，其熱塑性最高。為了進(jìn)一步提高鋁黃銅的抗脫鋅腐蝕能力，常加入0.05％As及0.01％Be或0.4％Sb及.0.01％Be。鋁黃銅以HAl7-2用量最大，主要是制成高強(qiáng)、耐蝕的管材，廣泛用做海船和發(fā)電站的冷凝器等。

特殊黃銅：銅及銅合金鉛的作用及鉛黃銅：鉛提高黃銅的切削性能，使零件獲得高的光潔度，同時(shí)提高合金的耐磨性。(α+β)兩相鉛黃銅可熱軋、熱擠，而單相α鉛黃銅通常只能冷軋或熱擠。為了改善熱脆性，在HPb59-1中加入0.005％稀土，可細(xì)化晶粒，使Pb分布均勻，或加入0.1％Al，均可顯著改善熱脆性，提高熱軋溫度上限，使鉛黃銅可在720～750℃進(jìn)行熱軋。鉛黃銅有極好的切削性能，耐磨、高強(qiáng)、耐蝕、導(dǎo)電性好，它以棒材，扁材、帶材等廣泛供應(yīng)汽車、拖拉機(jī)、鐘表、電器等工業(yè)，用以制作各種螺絲、螺母、電器插座、鐘表零件等。特殊黃銅：銅及銅合金錳起固溶強(qiáng)化作用，少量的錳可提高黃銅的強(qiáng)度、硬度。錳黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工，錳能顯著升高黃銅在海水、氯化物和過熱蒸汽中的耐蝕性。錳黃銅、特別是同時(shí)加鋁、錫或鐵的錳黃銅廣泛用于造船及軍工等部門。錳的作用及錳黃銅：特殊黃銅：錫的作用及錫黃銅：錫抑制黃銅脫鋅，提高黃銅的耐蝕性，錫黃銅在淡水及海水中均耐蝕，故稱“海軍黃銅”。加入0.02～0.05％As可進(jìn)一步提高耐蝕性。錫還能提高合金的強(qiáng)度和硬度，常用錫黃銅含1％Sn，含錫量過多會(huì)降低合金的塑性，錫黃銅能較好地承受熱、冷壓力加工。錫黃銅主要用于海輪，熱電廠作高強(qiáng)，耐蝕冷凝管、熱交換器，船舶零件等。銅及銅合金常用牌號(hào)有HPb59-1、HAl59-3-2、HSn90-1、HMn58-2、ZHSi803-3-3、ZHAl67-2.5等。主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齒輪、螺旋槳、軸承、襯套及閥體等。

特殊黃銅：銅及銅合金特殊黃銅：組

別代

號(hào)主要化學(xué)成分,%機(jī)械性能(變形)Cu其它bMPa%HBPb黃銅HPb63-3HPb60-162.0~65.059.0~61.0Pb2.4~3.0Pb0.6~1.060061054－－Sn黃銅HSn90-1HSn62-188.0~91.061.0~63.0Sn0.25~0.75Sn0.7~1.152070054148－Al黃銅HAl77-276.0~79.0Al1.8~2.665012170Si黃銅HSi65-1.5-363.5~66.5Si1.0~2.0Pb2.5~3.56008160Mn黃銅Fe黃銅HMn58-2HFe59-1-157.0~60.057.0~60.0Mn1.0~1.2Fe0.6~1.27007001010175160Ni黃銅HNi65-564.0~67.0Ni5.0~6.57004－銅及銅合金白銅白銅是以鎳為主要合金元素（質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于50%）的銅合金。銅與鎳無限互溶，故白銅合金的組織均呈單相，不能經(jīng)熱處理強(qiáng)化，主要借助固溶強(qiáng)化和加工硬化提高力學(xué)性能。按成分可將白銅分為簡單白銅和特殊白銅簡單白銅具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。簡單白銅牌號(hào)：B+鎳的平均百分含量，如B5。常用牌號(hào)有B5、B19等。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機(jī)械,儀表零件及冷凝器,蒸餾器,熱交換器等。白銅件簡單白銅：特殊白銅：銅及銅合金白銅在普通白銅基礎(chǔ)上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。其耐蝕性、強(qiáng)度和塑性高，成本低。常用牌號(hào)如BMn40-1.5(康銅)、BMn43-0.5(考銅)。用于制造精密機(jī)械、儀表零件及醫(yī)療器械等?？点~熱偶白銅型材按用途可將白銅分為耐蝕白銅和電工白銅銅及銅合金白銅主要為簡單白銅，具有很好的耐蝕性，優(yōu)良的機(jī)械性能和壓力加工性能，焊接性好，用于造船、電力、化工及石油等部門中制造冷凝管、蒸發(fā)器、熱交換器和各種高強(qiáng)耐蝕件等。耐蝕白銅：電工白銅：白銅的高電阻、高熱電勢和極小的電阻溫度系數(shù)使其成為重要的電工材料，應(yīng)用最廣泛的電工白銅是康銅、錳銅和考銅。銅及銅合金錳銅：BMn3-12錳白銅又稱錳銅。具有高的電阻和低的電阻溫度系數(shù)，電阻值很穩(wěn)定，與銅接觸時(shí)的熱電勢不大。

用來制作工作溫度在100℃以下的標(biāo)準(zhǔn)電阻、電橋、電位差計(jì)以及其它精密電氣測量儀器儀表中的電阻元件?？点~：BMn40-1.5錳白銅又稱康銅。熱電動(dòng)勢高、電阻溫度系數(shù)低和穩(wěn)定的電阻；耐腐蝕、耐熱；有高的力學(xué)性能并能很好地和承受壓力加工。

用來制作滑動(dòng)變阻器，工作溫度在500℃以下的加熱器。

考銅：BMn43-0.5錳白銅又稱考銅。電阻系數(shù)高，與銅、鎳鉻、鐵配對時(shí)產(chǎn)生的熱電勢大，同時(shí)溫度系數(shù)很小(實(shí)際上等于零)。

廣泛用在測溫計(jì)中做補(bǔ)償導(dǎo)線和熱電偶的負(fù)極?？笺~和鎳鉻合金配對組成的熱電偶，測溫范圍可由-253℃(液氫)到室溫，靈敏度極高。電工白銅：銅及銅合金除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅。青銅的牌號(hào)為：Q+主加元素符號(hào)及其平均百分含量+其他元素平均百分含量，如QSn4-3(含4%Sn、3%Zn)。常用青銅根據(jù)合金元素不同分為有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅等。工業(yè)用量最大的是錫青銅和鋁青銅，強(qiáng)度最大的是鈹青銅青銅制品青銅銅及銅合金青銅錫青銅：

Cu-Sn、Zn、Pb等，固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化壓力加工用：Sn（5-7%）

鑄造用：Sn（>10%），突出優(yōu)點(diǎn)是鑄造時(shí)體積收縮小，熱裂傾向小，利于制造尺寸要求精確的復(fù)雜鑄件和花紋清晰的工藝美術(shù)品；凝固時(shí)形成沿鑄件斷面均勻分布在枝晶間的分散縮孔，鑄件致密性差，不適于鑄造密度要求高的零件。耐蝕性比純銅和黃銅都高，濕氣、蒸汽、海水和淡水中都具有良好抗蝕性，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差，廣泛用作船舶和礦山機(jī)械上的零件；二元錫青銅易偏析，力學(xué)性能不能保證，很少應(yīng)用。工業(yè)用錫青銅多加入鋅、磷、鉛、鎳等合金元素，形成多元錫青銅銅及銅合金青銅錫青銅：應(yīng)用：錫磷青銅廣泛用于制作彈簧等彈性元件；錫鋅青銅具有良好的力學(xué)性能和抗蝕性能，用于制造彈性元件和化工器件等；錫鉛青銅可以提高耐磨性和切削加工性，用于制造軸套、軸承內(nèi)襯等零件。銅及銅合金青銅

常用牌號(hào)有QSn4-4-4、QSn6.5-0.1。錫青銅管船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)銅及銅合金

強(qiáng)度、硬度、耐磨性和抗腐蝕性能都超過錫青銅和黃銅。流動(dòng)性好，幾乎不生成分散縮孔，但容易產(chǎn)生集中縮孔，形成粗大柱狀晶，使壓力加工變得困難。為防止鋁青銅晶粒粗大，除嚴(yán)格控制鋁含量外，同時(shí)加入復(fù)合變質(zhì)劑(如Ti+V+B等)，細(xì)化晶粒。工業(yè)用鋁青銅多加入錳、鐵、鎳等元素，顯著↑合金強(qiáng)度、耐磨性及耐蝕性，來制作在復(fù)雜條件下工作的高強(qiáng)度抗磨零件，如齒輪、軸套等。青銅鋁青銅：錫價(jià)格較貴，用Al代錫（12%以下）常用牌號(hào)有QAl5、QAl7、QAl9-4等大型水力發(fā)電設(shè)備中的抗磨環(huán)銅及銅合金青銅鈹青銅：Be含量1.7～2.5％可時(shí)效硬化，具有很高的強(qiáng)度、硬度、疲勞極限和耐磨性，具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能。生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴。被用作高級(jí)彈性元件、耐磨元件以及高速、高壓下工作的軸承、襯套及防爆工具、航海羅盤等重要機(jī)件等。常用牌號(hào)有QBe2、QBe1.7、QBe1.9等。

鈹青銅制品銅及

銅合金鈦及鈦合金簡介

1791年英國化學(xué)家格雷戈?duì)栄芯库佽F礦和金紅石時(shí)發(fā)現(xiàn)了鈦。1795年，德國化學(xué)家克拉普羅特在分析匈牙利產(chǎn)的金紅石時(shí)也發(fā)現(xiàn)了這種元素。格雷戈?duì)柡涂死樟_特當(dāng)時(shí)所發(fā)現(xiàn)的鈦是粉末狀的二氧化鈦，而不是金屬鈦。到1910年美國化學(xué)家亨特第一次制得純度達(dá)99.9%的金屬鈦。鈦在地殼中的豐度占第七位，0.42%，金屬占第四位（鋁、鐵、鎂、鈦）。鈦的硬度與鋼鐵差不多，而它的重量幾乎只有同體積鋼鐵的一半，鈦雖然比鋁重，它的硬度卻比鋁大2倍。在宇宙火箭和導(dǎo)彈中，已大量用鈦代替鋼鐵。極細(xì)的鈦粉，還是火箭的好燃料，所以鈦被譽(yù)為宇宙金屬，空間金屬。鈦及鈦合金純鈦Ti：原子序數(shù)22，密度為4.54g/cm3，熔點(diǎn)1668℃。性能特點(diǎn)：密度小，比強(qiáng)度高，比強(qiáng)度高于鋁合金及高合金鋼。導(dǎo)熱系數(shù)?。衡伒膶?dǎo)熱系數(shù)小，是低碳鋼的1/5，銅的1/25。無磁性，無毒：鈦是無磁性金屬，在很大的磁場中不被磁化，無毒且與人體組織及血液有很好的相容性。耐蝕（潮濕大氣、海水、Cl－水溶液及酸中耐蝕性超過不銹鋼）；固態(tài)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變（在882.5℃以上體心立方β-Ti，以下密排六方α-Ti?？赏ㄟ^熱處理得α、β或(α+β)顯微組織；能經(jīng)受更大的冷變形，但變形抗力大，加工困難；鈦及鈦合金抗阻尼性能強(qiáng)：鈦受到機(jī)械振動(dòng)及電振動(dòng)后，與鋼、銅相比，其自身振動(dòng)衰減時(shí)間最長。耐熱性佳：因熔點(diǎn)高，使得鈦被列為耐高溫金屬。耐低溫：可在低溫下保持良好的韌性及塑性，是低溫容器的理想材料。吸氣性能高：鈦的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，在高溫下容易與碳、氫、氮及氧發(fā)生反應(yīng)。純鈦鈦及鈦合金工業(yè)純鈦主要雜質(zhì)：

氧、氮、碳：提高強(qiáng)度，降低塑性，一般分別控制在0.15％、0.05％和0.1％以下；

氫：強(qiáng)烈降低鈦沖擊韌性，提高缺口敏感性；

鐵、硅：對性能影響不強(qiáng)烈，一般分別控制在0.3％和0.15％以下。牌號(hào)：按其雜質(zhì)含量和力學(xué)性能不同有TA1、TA2、TA3雜質(zhì)含量高，強(qiáng)度↑塑性↓用途：純鈦主要用于350℃以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應(yīng)器，海水凈化裝置及艦船零部件。

鈦管換熱器鈦及鈦合金鈦合金及其應(yīng)用Zr,HfZr、Hf與Ti同族，有相同晶體結(jié)構(gòu)和同素異晶轉(zhuǎn)變，與α-Ti及β-Ti形成連續(xù)固溶體。完全固溶型與β-Ti無限互溶，與α-Ti有限溶解的相圖

β穩(wěn)定型Mo，V，Nb，Ta，RE與α、β鈦均有限溶解，并具有共析轉(zhuǎn)變的相圖

β共析型Cr，F(xiàn)e，Mn，Cu，Si與α和β鈦均有限溶解，并有包析反應(yīng)的相圖α穩(wěn)定型Al，C，O，N鈦合金化鈦及鈦合金

常用合金元素及其作用鈦合金化鋁、鋯、釩、鉬、錫、錳、鐵、鉻、銅、硅等?！裥纬晒倘芎蛷浬?qiáng)化，使鈦的抗拉強(qiáng)度從450MPa提高到1200-1500MPa；●

影響α→β轉(zhuǎn)變，得到不同組織得鈦合金。Al,Sn：↑強(qiáng)度，不明顯↓塑性。Al還↑熱強(qiáng)性和彈性模量，是鈦合金中應(yīng)用最廣的元素，但超過7％后會(huì)出現(xiàn)脆性化合物而↓性能。V：

常用的穩(wěn)定β相元素，高溫長時(shí)間工作時(shí)，組織穩(wěn)定。Mn,Fe,Cr：固溶強(qiáng)化效果好，穩(wěn)定β能力強(qiáng)，但高溫組織不穩(wěn)定，抗蠕變差。Cu,Si：↑熱強(qiáng)性。Cu超過極限溶解度時(shí)有時(shí)效強(qiáng)化作用；Si超過0.2％時(shí)形成Ti5Si3相，強(qiáng)度↑，但熱穩(wěn)定性↓。RE：形成細(xì)小穩(wěn)定的RE氧化物，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化,↑耐熱性和熱穩(wěn)定性。鈦及鈦合金鈦合金的熱處理退火目的是穩(wěn)定組織，消除應(yīng)力，降低硬度和提高塑性。淬火與時(shí)效(1)淬火加熱溫度：

α+β型選擇在α+β兩相區(qū)的上部溫度范圍；

β型選擇在臨界溫度附近，溫度過低β相固溶合金元素不充分，原始α相多，時(shí)效后強(qiáng)度低；溫度過高，則晶粒粗大。(2)時(shí)效：

時(shí)效溫度根據(jù)合金成分及零件性能要求調(diào)整（425-550℃）。

形變熱處理和化學(xué)熱處理(1)形變熱處理：

將鈦合金加熱到再結(jié)晶溫度以上變形40％-85％后迅速淬火，再進(jìn)行常規(guī)時(shí)效處理。

(2)化學(xué)熱處理：

為改善鈦合金耐磨性和耐蝕性。

滲氮：鈦合金滲氮后表層為氮化物和含氮固溶體，其硬度比未滲氮工件↑2-4倍，耐磨性和耐蝕性得到改善。

滲氧：表面形成富氧固溶體和一薄層氧化物，可提高合金耐蝕性7-9倍，但塑性和疲勞性能降低。鈦及鈦合金鈦合金的熱處理鈦及鈦合金鈦合金的分類鈦及鈦合金常用鈦合金α型鈦合金－－TA1,2,3,6,7,8主加Al、Sn、Zr

單相組織，性能穩(wěn)定；室溫強(qiáng)度較低（850MPa）、韌性好；耐蝕性優(yōu)良，高溫下對氧有較強(qiáng)抵抗力；焊接性好；但成形性較差。在300-500℃具有較好熱強(qiáng)性，發(fā)展高溫鈦合金的基礎(chǔ)。不能熱處理強(qiáng)化，通常在退火狀態(tài)下使用，組織為單相固溶體

典型牌號(hào)：TA7(Ti-5AI-2.5Sn)，多用于制造飛機(jī)蒙皮和各種模鍛件以及特種高壓低溫容器等，是應(yīng)用最多的α型鈦合金鈦合金氫泵殼體鈦及鈦合金鈦合金的分類β型鈦合金－－TB1,2主加大量β穩(wěn)定元素（Mo，V，Mn，F(xiàn)e，Cr）加入大量β穩(wěn)定元素，空冷或水冷可在室溫得到全β相組織。主要特點(diǎn)是通過時(shí)效處理可大幅度