金屬材料基礎(chǔ)知識

專題2金屬材料2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)2.1.2合金的相結(jié)構(gòu)2.1.3金屬的晶體缺陷2.1.4材料中的擴(kuò)散2.1.5相圖2.1.6金屬的強(qiáng)化理論2.1.7金屬材料的加工2.2常用金屬材料1金屬中的自由電子22.1.1金屬的晶體結(jié)構(gòu)已通過X射線證實，除非晶態(tài)合金（也稱金屬玻璃，metallicglasses)外，所有的固態(tài)金屬都呈晶體結(jié)構(gòu)。晶體的概念：所謂晶體就是由許多質(zhì)點（質(zhì)子、離子、分子）在三維空間呈規(guī)律性重復(fù)排列所構(gòu)成的固體。晶體純物質(zhì)與非晶體純物質(zhì)的區(qū)別在于：①晶體有固定熔點；②晶體具有各向異性（包括它的物理性能，如塑性變形、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等）2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)3(1)晶體結(jié)構(gòu)描述空間點陣：為了研究方便，把構(gòu)成晶體的實際質(zhì)點（原子、離子或分子）抽象成純粹的幾何點，這些點在空間呈規(guī)律性重復(fù)排列，稱空間點陣，點陣中每個陣點的周圍環(huán)境相同。晶胞：空間點陣可看成是由一系列稱作晶胞的平行六面體組成。晶胞是組成晶體的最小單元。點陣參數(shù)：晶胞具有6個幾何參數(shù)：即平行六面體中交于一點的三個棱邊（a、b、c）及棱間夾角（、、

）。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)4(2)常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)

絕大部分常見金屬都具有簡單晶胞結(jié)構(gòu)，如面心立方、體心立方和密排六方（屬于簡單六方點陣）。⊕面心立方（facecenteredcubic，簡記為fcc）包括Al、Cu、Ni、Au、Ag、-Fe⊕體心立方（bodycenteredcubic，簡記為bcc）包括-Fe、W、Mo、V、-Ti⊕密排六方（Hexagonalclosepacked，簡記為hcp）包括Mg、Zn、－Ti

2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)5面心立方晶胞體心立方晶胞密排六方晶胞2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)(2)常用金屬的晶體結(jié)構(gòu)6典型金屬晶體結(jié)構(gòu)的配位數(shù)和致密度晶體結(jié)構(gòu)類型配位數(shù)（CN）致密度A1120.74A28(8+6)0.68A312(6+6)0.747☆如鐵：低于912℃時，其結(jié)構(gòu)為bcc，稱為-Fe（純Fe）912℃~1394℃，其結(jié)構(gòu)為fcc，稱為-Fe1384℃~1538℃，其結(jié)構(gòu)又為bcc，稱為-Fe☆同一種金屬，若晶體結(jié)構(gòu)不同，其材料性質(zhì)會截然不同，如：白錫（-Sn）為四方晶系晶體結(jié)構(gòu)，塑性好灰錫（-Sn）為金鋼石結(jié)構(gòu)，性脆需要指出的是：當(dāng)外界條件（溫度、壓力）改變時，許多金屬發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變——同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)(2)常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)8

一些重要金屬的晶體結(jié)構(gòu)

fccbcchcpIron(910-1390℃)Iron(T<910℃andT>1390℃)Titanium*NickelBeryllium(T>1250℃)Beryllium(T<1250℃)CopperCobalt(T>427℃)Cobalt(T<427℃)AluminumTungstenCerium(-150℃<T<-10℃)GoldMolybdenumZincLeadChromiumMagnesiumPlatinumVanadiumZirconium*SilverNiobiumHafnium*(T<1950℃)*

在不同溫度下，經(jīng)歷bcchcp的轉(zhuǎn)變。

2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)(2)常見金屬的晶體結(jié)構(gòu)9

2.1.2合金的相結(jié)構(gòu)固溶體中間相2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)10

2.1.2合金的相結(jié)構(gòu)固溶體以某一組元為溶劑，在其晶體點陣中溶人其他組元原子（溶質(zhì)原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型。置換固溶體：當(dāng)溶質(zhì)原子溶人溶劑中形成固溶體時，溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑點陣的陣點，或者說溶質(zhì)原子置換了溶劑點陣的部分溶劑原子，這種固溶體就稱為置換固溶體間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)11

2.1.2合金的相結(jié)構(gòu)固溶體固溶體的微觀不均勻性：溶質(zhì)原子分布宏觀上均勻的，微觀上不均勻

固溶體的性質(zhì)：和純金屬相比，由于溶質(zhì)原子的溶入導(dǎo)致固溶體的點陣常數(shù)改變，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能產(chǎn)生了不同程度的變化。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)12

2.1.2合金的相結(jié)構(gòu)(2)中間相中間相可以是化合物，也可以是以化合物為基的固溶體（第二類固溶體或稱二次固溶體）。

中間相通?？捎没衔锏幕瘜W(xué)分子式表示。大多數(shù)中間相中原子間的結(jié)合方式屬于金屬鍵與其他典型鍵（如離子鍵、共價鍵和分子鍵）相混合的一種結(jié)合方式。因此，它們都具有金屬性。正常價化合電子化合物原子尺寸因素有關(guān)的化合物超結(jié)構(gòu)(有序固溶體)金屬間化合物的性質(zhì)和應(yīng)用

2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)13

2.1.3金屬的晶體缺陷☆晶體缺陷：在實際晶體中原子的排列不像理想晶體那么規(guī)則、完整，而是或多或少存在各式各樣的偏離規(guī)則排列的不完整區(qū)域，將這種現(xiàn)象和這些區(qū)域稱為晶體缺陷。按幾何形狀不同晶體缺陷可分為點缺陷、線缺陷、面缺陷、體缺陷四種。位錯等晶體缺陷直接影響金屬材料的力學(xué)、物理性能。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)14☆點缺陷亦稱零維缺陷，它是原子尺度的點陣缺陷。包括空位、自填隙原子、雜質(zhì)或溶質(zhì)原子。點缺陷在一個或幾個晶格常數(shù)范圍偏離了晶胞的重復(fù)規(guī)律性，使某些原子失去了正常的相鄰關(guān)系。點缺陷的產(chǎn)生是由于原子的熱振動。在一定溫度下，點缺陷在晶體中具有一定的平衡濃度。點缺陷濃度決定于產(chǎn)生和減少點缺陷的動態(tài)平衡（一方面，原子熱振動產(chǎn)生點缺陷；另一方面，空位與間隙原子復(fù)合減少點缺陷）。高溫淬火、塑性加工或高能粒子輻照，能使金屬點缺陷的濃度增加而超過該溫度下的平衡濃度，稱為過飽和。點缺陷的平衡濃度決定了金屬的力學(xué)和理化性能。（1）點缺陷2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷15點缺陷（空位）的熱力學(xué)平衡濃度cv

：cv=A?

exp(-EV

/kT)

式中，A=

exp(sf

/k),是由振動熵Sf決定的系數(shù)；Ev為空位形成能；k為玻爾茲曼常數(shù)；T為絕對溫度。由式可見：

晶體中的空位濃度熱力學(xué)穩(wěn)定，一定溫度對應(yīng)晶體中一個空位平衡濃度。

空位濃度與溫度呈指數(shù)關(guān)系，溫度越高，則空位平衡濃度越大。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷16

對電性能的影響包括：空位引起點陣畸變，增加對傳導(dǎo)電子的散射，產(chǎn)生附加電阻，從而使金屬的電阻增大。

對力學(xué)性能的影響包括：過飽和點缺陷（如淬火空位、輻照缺陷等）能提高金屬的屈服強(qiáng)度。

對其他物理性能的影響包括：點缺陷的存在使晶體體積膨脹，密度減小。

☆過量空位影響材料的電性能、力學(xué)性能和某些物理性能2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷17（2）線缺陷——位錯位錯(dislocation)為線缺陷，也稱為一維缺陷。它在晶體結(jié)構(gòu)中沿空間某一方向尺寸很長，另兩個方向的尺寸很短。位錯學(xué)說是研究金屬塑性變形的理論基礎(chǔ)，位錯對金屬的強(qiáng)度和斷裂起著決定性的作用。此外，位錯對金屬的擴(kuò)散、相變過程也有較大的影響。位錯有刃型位錯、螺型位錯兩種基本類型。用透射電子顯微鏡可以觀察到純金屬中的位錯。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷18★刃型位錯的圖像刃型位錯是某一原子平面在晶體內(nèi)部中斷（稱為多余半原子面），此半原子平面中斷處的邊緣（線）是原子錯排區(qū)域，稱為刃型位錯。刃型位錯也可以看成是位錯已滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交界線。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷19位錯移動金屬變形2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷202.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷21(3)面缺陷層錯晶界相界2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)

2.1.3金屬的晶體缺陷22Fick第一定律和Fick第二定律2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.4材料中的擴(kuò)散J為單位時間內(nèi)通過單位面積平面的原子數(shù)，稱為通量（原子/m2s），D為擴(kuò)散系數(shù)，單位m2/s；Δc/Δx為濃度梯度（原子/m3/m）。晶體中的擴(kuò)散機(jī)制23擴(kuò)散過程在材料的高溫加工中非常重要，三個例子：晶粒生長：由晶粒組成的材料中含有大量晶界。晶界上原子堆砌不如體相緊密，能量較高。如果通過晶粒生長，降低晶界面積，就能降低總的能量。高溫可以促進(jìn)晶粒的生長。擴(kuò)散粘結(jié)：擴(kuò)散粘結(jié)是材料連接的一種方法，可以分解為三個步驟：先用高溫高壓使兩個材料表面接觸在一起，使表面變平整，產(chǎn)生一個原子對原子的高度接觸的面。在高溫下，原子開始沿著晶界向殘存的空隙運(yùn)動，不斷減少界面上空穴的尺寸，直至最后完全消除表面間的空穴，使兩個材料熔為一體。擴(kuò)散粘結(jié)用來連接不同的金屬與其它材料，如陶瓷等。燒結(jié)：當(dāng)粉末材料被預(yù)壓成型后，粉末粒子在多點上相互接觸，同時留下大量孔隙。如果燒結(jié)時間足夠長，孔隙可以完全消除，得到密實的材料。燒結(jié)的速率取決于溫度、活化能、擴(kuò)散系數(shù)以及粒子的初始尺寸。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.4材料中的擴(kuò)散24材料的相與成分、溫度、壓力之間的關(guān)系2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.5相圖Fe3Cd-Feg-Fea-FeL012345671600140012001000800600400temperature,°CweightpercentcarbonFe25(1)加工硬化（應(yīng)變硬化）(2)細(xì)晶強(qiáng)化(3)固溶強(qiáng)化(4)沉淀硬化(5)彌散強(qiáng)化(6)復(fù)合強(qiáng)化(復(fù)合材料)2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論26

在金屬塑性變形過程中，隨著外加應(yīng)力的增大，金屬的變形抗力也增加的現(xiàn)象稱為加工硬化

（workstrengtheninghardening）。

加工硬化機(jī)制為：由同一位錯源生成的位錯，運(yùn)動至障礙（如晶界）前塞積；不同位錯源生成的位錯，運(yùn)動過程中相遇發(fā)生相互交割；晶粒內(nèi)的位錯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成亞晶粒（位錯胞）。導(dǎo)致金屬的位錯密度提高，并阻止位錯運(yùn)動，使金屬的塑性變形抗力提高。即材料得到強(qiáng)化。(1)加工硬化（應(yīng)變硬化）2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論2728應(yīng)力與位錯密度的關(guān)系許多用位錯運(yùn)動受阻的理論解釋加工硬化現(xiàn)象的研究均表明：屈服應(yīng)力與位錯密度1/2之間存在線性關(guān)系：

=

0+

Gb1/2

式中，0為滑移面上不存在其他位錯時，移動一根位錯所需的剪切應(yīng)力；G為材料的剪切模量；b為柏氏矢量；為與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論29(2)細(xì)晶強(qiáng)化Hall-Petch公式：

=

0+Gb/（D1/2)

式中，D為晶?；騺喚Я５钠骄睆?。由上式可見，晶粒直徑增大，則金屬的屈服強(qiáng)度增加。以此為依據(jù)，采用變質(zhì)處理、淬火、合金化、變形及熱處理等方法來細(xì)化晶粒組織。當(dāng)晶粒組織細(xì)化時，在使金屬強(qiáng)化的同時，還能改善其韌性(toughness)，從而使金屬的綜合性能提高。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論3031(3)固溶強(qiáng)化在純金屬中引入異類原子[亦稱溶質(zhì)原子（soluteatoms)，形成間隙固溶體或置換固溶體，使金屬晶格發(fā)生變形（畸變），導(dǎo)致金屬強(qiáng)度增高的機(jī)制稱為固溶強(qiáng)化（solidsolutionhardening)。例如，在鐵中引入溶質(zhì)原子（如碳、氮)，能形成間隙原子；加入錳或硅,能形成置換原子。從而使鋼獲得固溶強(qiáng)化。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論32(4)沉淀硬化當(dāng)溫度變化時，一定成分的合金將發(fā)生固態(tài)溶解度的變化，如果先將其加熱至溶解度曲線以上，再通過急冷，可以獲得過飽和固溶體。這個過程稱為固溶處理。在室溫或升溫條件下，從過飽和固溶體中析出彌散分布的第二相（沉淀相）顆粒，這個過程稱為時效。沉淀相對位錯運(yùn)動起阻礙作用，從而使合金強(qiáng)化（亦稱時效強(qiáng)化）?？蛇M(jìn)行沉淀硬化(precipitationhardening)的典型例子是Al-Cu和Al-Cu-Mg合金。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論3334(5)彌散強(qiáng)化彌散強(qiáng)化包括兩種方法：人工將較小體積分?jǐn)?shù)（0.5%-3.0%）的微細(xì)、堅硬顆粒用粉末冶金法使其在韌性基體中彌散分布，這些彌散分布的顆?？梢宰璧K基體金屬的位錯運(yùn)動，增大其變形抗力；通過液體金屬內(nèi)氧化生成的氧化物凝固后對金屬材料產(chǎn)生彌散強(qiáng)化(oxidedispersionstrengthening)的金屬材料。例如，Al2O3顆粒分布在Al基體中）。這種材料一般具有很高的高溫強(qiáng)度保留率。2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.6金屬的強(qiáng)化理論352.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工(1)金屬材料的冶煉(2)金屬材料的熱加工(3)金屬材料的機(jī)械加工(4)金屬的熱處理(5)金屬材料的現(xiàn)代加工與成型362.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工(1)金屬材料的冶煉3738熱釓熱模鍛(2)金屬材料的熱加工2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工39(3)金屬材料的機(jī)械加工2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工40鋼在淬火后獲得馬氏體，這是最典型的強(qiáng)化方法。通過淬火鋼能獲得高強(qiáng)度、高硬度。熱處理強(qiáng)化機(jī)制有：①過飽和碳原子造成的固溶強(qiáng)化②時效強(qiáng)化（析出碳化物顆粒）③相變引起的晶格畸變和馬氏體中孿晶亞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的強(qiáng)化(4)金屬材料的熱處理2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工41激光快速成型電子束快速成型快淬粉末注射成型(5)金屬材料的現(xiàn)代加工與成形2.1金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)2.1.7金屬材料的生產(chǎn)與加工42快速成型3DCADSoftwareisusedtoslicea3Dmodelinto2DhorizontallayerspackedontopofeachotherAlaserbeamthenstartstobuildthefirstlayerbymeltingandfusingpowdermetal.ThelayerthensolidifiesandfreshpowerisaddedontopofitforthenextlayerThelaserbeamproceedsbuildingthephysicalprototypelayerbylayeruntilitisdone.Modeliscleaned,cured,andthencanbeusedfortestinginenvironmentssimilartothatofthefinalproduct43Processes:RapidPrototyping44Processes:RapidPrototypingAdvantages:Speedsupthedesignandmanufacturingprocess.Reducesproductdevelopmentcost.Allowsforinstantfeedbacktodesignengineers.Allowsfordesigncorrectionsatanearlystage.Themodelisusedinpre-productionplanningandtooldesign.Disadvantages:ThegeneratedmodelhasshrinkagecracksThemodelhashighhardness,whichmakesitbrittleThickwalledstructurescan’tbebuiltupverywell45Processes:RapidPrototypingApplications:Modelscreatedbyrapidprototyping7464748專題2金屬材料2.2常用金屬材料2.2.1鋼鐵材料2.2.2鋁及鋁合金2.2.3銅及銅合金2.2.4鈦及鈦合金2.2.5鎂及鎂合金2.2.6鋅及鋅合金2.2.7軸承合金2.2.8其他金屬492.2常用金屬材料50由單一金屬元素組成，在實際應(yīng)用中較少由兩種以上的金屬元素組成，實際應(yīng)用中占絕大多數(shù)金屬材料的分類純金屬金屬合金2.2常用金屬材料51通常將金屬材料分為黑色金屬和有色金屬兩類鋼鐵黑色金屬錳鉻釩等2.2常用金屬材料52除鐵之外的其它金屬稱為非鐵金屬：輕金屬ρ＜4.5g/cm3如Al、Mg、K、Na、Ca等。重金屬ρ＞4.5g/cm3如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等。貴金屬

Au、Ag、Pt、Rh（銠）、Cd（鎘）等。稀有金屬相對稀少或產(chǎn)量較少Ti、W、V、Nb、Mo等。放射性金屬如鐳（Ra）、鈾（U）、釷（Th）等。半金屬介于金屬與非金屬之間的元素，如硅、鍺、硼非鐵金屬具有許多黑色金屬所不及的優(yōu)良特性，是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的材料。2.2常用金屬材料532.2.1鋼鐵材料鋼的種類繁多，為了便于生產(chǎn)、使用和研究，可以按照化學(xué)成分、冶金質(zhì)量和用途對鋼進(jìn)行分類。54Fe3Cd-Feg-Fea-FeL012345671600140012001000800600400temperature,°CweightpercentcarbonFe鋼鑄鐵2.2常用金屬材料2.2.1鋼鐵材料(1)碳鋼T10(2)鑄鐵552.2.1鋼鐵材料(3)合金鋼2.2常用金屬材料合金元素的主要作用合金元素典型用量（wt%）主要作用鋁<2促進(jìn)氮化，限制晶粒生長，從熔體中脫氧硫<0.5提高機(jī)加工性，降低焊接性與延展性鉻0.3-4提高耐腐蝕性與耐氧化性，提高淬透性，提高高溫強(qiáng)度，可與碳結(jié)合生成堅硬微組織鎳0.3-5促進(jìn)奧氏組織，提高淬透性，提高韌性銅0.2-0.5生成堅硬氧化膜提高抗大氣腐蝕性鎂0.3-2提高淬透性，促進(jìn)奧氏組織，與硫結(jié)合降低其不利影響硅0.2-2.5促進(jìn)脫氧，提高韌性，提高淬透性鉬0.1-0.5促進(jìn)晶粒細(xì)化，提高淬透性，提高高溫強(qiáng)度釩0.1-0.3促進(jìn)晶粒細(xì)化，提高淬透性，可與碳結(jié)合生成堅硬微組織562.2.1鋼鐵材料35CrMo30CrMnSi(4)結(jié)構(gòu)鋼2.2常用金屬材料572.2.1鋼鐵材料Cr12W18Cr4V(5)工具鋼2.2常用金屬材料58592.2.1鋼鐵材料1Cr18Ni9Ti2Cr13(6)不銹鋼2.2常用金屬材料602.2.1鋼鐵材料熱處理是將固態(tài)金屬或合金在一定介質(zhì)中加熱、保溫和冷卻，以改變材料整體或表面組織，從而獲得所需性能的工藝。(7)鋼的熱處理2.2常用金屬材料時間溫度加熱保溫冷卻淬火回火61淬火組織與性能馬氏體組織馬氏體硬度、韌性與含碳量的關(guān)系C%62回火組織與性能回火索氏體63高速鋼的熱處理64新一代鋼鐵材料亦稱超級鋼，僅通過改變冶煉技術(shù),使鋼的強(qiáng)度從提高一倍以上，性價比提高.歷程:1997年，日本:“超級鋼基礎(chǔ)研究”十年計劃1998年，韓國:“21世紀(jì)高性能結(jié)構(gòu)鋼”計劃；2001年，歐盟:“超細(xì)晶粒鋼開發(fā)”計劃；2002年,美國:啟動兩個開發(fā)項目。2001年，我國:863計劃,973計劃2.2常用金屬材料652.2.2鋁及鋁合金

2.2常用金屬材料662.2.2鋁及鋁合金

①概述◆純鋁⊕元素周期表中第三周主族元素，面心立方（bcc）結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。⊕密度為2.7g/cm3,熔點661℃，拉伸強(qiáng)度80MPa,延伸率30%-50%，斷面收縮率80%。⊕鋁具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性（僅次于Ag、Cu、Au)?；瘜W(xué)性質(zhì)活潑，生成的氧化膜連續(xù)、致密，在大氣中抗蝕（但不耐NaCl和NaOH腐蝕）。⊕鋁在地殼中蘊(yùn)藏量豐富（占地殼元素組成的7.45%,僅次于氧和硅，多于鐵）。2.2常用金屬材料672.2.2鋁及鋁合金鋁的歷史：1827年，德國沃勒發(fā)現(xiàn)鋁元素1854年，法國德維爾用鈉置換法制取鋁，但成本高。1886年，霍爾（美）-埃魯（法）發(fā)明電解法制鋁，使成本大大下降。1919年，研制出第一架鋁制飛機(jī)。因鋁的比強(qiáng)度高，故自二戰(zhàn)以來鋁的應(yīng)用途產(chǎn)泛。如鋁及鋁合金在飛機(jī)上占結(jié)構(gòu)材料的70%；每架飛機(jī)上約有50萬個硬鋁鉚釘。2.2常用金屬材料68(1)工業(yè)純鋁（物理性能）具有銀白色金屬光澤，密度2.72g/cm3，熔點660.4℃，具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀和銅。純鋁在空氣中易氧化，表面形成一層能阻止內(nèi)層金屬繼續(xù)被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的抗大氣腐蝕性能。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

69(1)工業(yè)純鋁（工藝性能）純鋁具有面心立方結(jié)構(gòu)，具有極好的塑性和較低的強(qiáng)度(純度99.99%時，σb45MPa，δ50%)，良好的低溫性能(-235℃塑性和沖擊韌度也不降低)，冷變形加工可提高其強(qiáng)度，但塑性降低。

鑄、壓力加工、焊和切削加工性能具佳。工業(yè)純鋁中含有少量鐵、硅等雜質(zhì)元素，雜質(zhì)含量增加，其導(dǎo)電性、抗蝕性及塑性都降低。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

70(1)工業(yè)純鋁（分類）按純度：高純鋁、工業(yè)高純鋁、工業(yè)純鋁高純鋁：有L05～L01五種，數(shù)字越大，純度越高；工業(yè)高純鋁：有LG5～LG1五種，數(shù)字越大，純度越高；工業(yè)純鋁：有L1～L7七種，數(shù)字越小，純度越高。用途：工業(yè)純鋁的主要用途是配制鋁合金，高純鋁主要用于科學(xué)試驗和化學(xué)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。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

71(2)鋁合金的分類鋁中加入適量Si、Cu、Mg、Zn、Mn等主加元素和Cr、Ti、Zr、B、Ni等輔加元素，組成鋁合金，可提高強(qiáng)度并保持純鋁的特性。根據(jù)成分和生產(chǎn)工藝特點可將鋁合金分為兩大類：

1)形變鋁合金

2)鑄造鋁合金2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

72(2)鋁合金的分類形變鋁合金:成分在D點以左的合金，加熱至固溶線DF以上溫度得到均勻的單相α固溶體，塑性好，適于進(jìn)行鍛造、軋制等。鑄造鋁合金:成分在D點以右的合金，存在共晶組織，塑性較差，不宜壓力加工，但流動性好，適宜鑄造。

2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

73(2)鋁合金的分類(形變鋁合金)形變鋁合金中，小于F點的合金，固溶體成分不隨溫度而變化，不能通過熱處理方法強(qiáng)化，稱為不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金；成分在F-D之間的合金，固溶體成分隨溫度變化，可通過熱處理方法強(qiáng)化，稱為可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。

2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

74(3)鋁合金的熱處理(退火、淬火和時效)1．退火(1)再結(jié)晶退火再結(jié)晶溫度以上保溫一段時間后空冷，用于消除變形工件的加工硬化，提高塑性，以便繼續(xù)進(jìn)行成形加工。(2)低溫退火消除內(nèi)應(yīng)力，適當(dāng)增加塑性，通常在180～300℃保溫后空冷。(3)均勻化退火消除鑄錠或鑄件的成分偏析及內(nèi)應(yīng)力，提高塑性，通常在高溫長時間保溫后空冷。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

75(3)鋁合金的熱處理(退火、淬火和時效)2．淬火（固溶處理）將鋁合金加熱到固溶線以上保溫后快冷，使第二相來不及析出，得到過飽和、不穩(wěn)定的單一α固溶體。淬火后鋁合金的強(qiáng)度和硬度不高，具有很好的塑性。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

76(3)鋁合金的熱處理(退火、淬火和時效)3.時效將淬火后的鋁合金，在室溫或低溫加熱下保溫一段時間，隨時間延長其強(qiáng)度、硬度顯著升高而塑性降低的現(xiàn)象，稱為時效。室溫下進(jìn)行的時效稱為自然時效；低溫加熱下進(jìn)行的時效稱為人工時效。時效的實質(zhì)，是第二相從過飽和、不穩(wěn)定的單一α固溶體中析出和長大，由于第二相與母相（α相）的共格程度不同，使母相產(chǎn)生晶格畸變而強(qiáng)化。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

773.時效曲線【Al-4%Cu合金】自然時效人工時效2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

78(4)形變鋁合金形變鋁合金依據(jù)其性能特點可分為四種：

⑴防銹鋁合金

LF

⑵硬鋁合金

LY

⑶超硬鋁合金

LC

⑷鍛造鋁合金

LD

其中防銹鋁合金為不可熱處理強(qiáng)化鋁合金，其它三種為可熱處理強(qiáng)化鋁合金。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

79(3)形變鋁合金(防銹鋁合金LF)主要系列：

Al-Mn系、Al-Mg系主要性能：具有很高的塑性、較低或中等的強(qiáng)度、優(yōu)良的耐蝕性能和良好的焊接性能。使用：防銹鋁只能用冷變形來強(qiáng)化，一般在退火態(tài)或冷作硬化態(tài)使用。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

80(4)形變鋁合金(防銹鋁合金LF)

常用Al-Mn系：LF21，抗腐蝕性較好，常用來制造需彎曲、冷拉或沖壓的零件，如管道、容器、油箱等。

常用Al-Mg系：F2、LF3、LF5、LF6等，有較高的疲勞性能和抗振性，強(qiáng)度高于Al-Mn系合金，但耐熱性較差，廣泛用于航空航天工業(yè)中，如制造油箱、管道、鉚釘、飛機(jī)行李架等。

2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

81(4)形變鋁合金(硬鋁合金LY)硬鋁包括：Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系兩類常用Al-Cu-Mg系分為：

低強(qiáng)度硬鋁(鉚釘硬鋁)，如LY1、LY3、

LY10等，強(qiáng)度較低，但有很高的塑性；

中強(qiáng)度硬鋁（標(biāo)準(zhǔn)硬鋁），如LY11；

高強(qiáng)度硬鋁，如LY12。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

82(4)形變鋁合金(硬鋁合金LY)硬鋁包括：Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系兩類Al-Cu-Mg系硬鋁的性能：焊接性和耐蝕性較差，對于板材可包覆一層高純鋁，通常還要進(jìn)行陽極氧化處理和表面涂裝，為提高其耐蝕性一般采用自然時效。部分Al-Cu-Mg系硬鋁具有較高的耐熱性，如LY11、LY12，可在較高溫度使用。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

83(4)形變鋁合金(硬鋁合金LY)硬鋁包括：Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系兩類Al-Cu-Mn系硬鋁：為超耐熱硬鋁合金，具有較好的塑性和工藝性能，常用代號有LY16、LY17。硬鋁合金的用途：常制成板材和管材，主要用于飛機(jī)構(gòu)件、蒙皮、螺旋槳、葉片等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

84(4)形變鋁合金(超硬鋁合金LC)Al-Zn-Mg-Cu系合金：強(qiáng)度最高，常用LC4、LC9等；具有良好的熱塑性，但疲勞性能較差，耐熱性和耐蝕性也不高；表面通常包覆wZn=1%的鋁鋅合金，零構(gòu)件也要進(jìn)行陽極化防腐蝕處理；一般采用淬火加人工時效的熱處理強(qiáng)化工藝；用于工作溫度較低、受力較大的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

85(4)形變鋁合金(鍛造鋁合金LD)Al-Cu-Mg-Si系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系兩類；Al-Cu-Mg-Si系：熱塑性好，可用鍛壓方法來制造形狀較復(fù)雜的零件；一般在淬火加人工時效后使用；常用LD2、LD5、LD6、LD10等；主要制造要求中等強(qiáng)度、高塑性和耐熱性的鍛件、模鍛件，如各種葉輪、導(dǎo)風(fēng)輪、接頭、框架等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

86(4)形變鋁合金(鍛鋁合金LD)Al-Cu-Mg-Si系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系兩類；Al-Cu-Mg-Fe-Ni系：

常用代號有LD7、LD8、LD9等，此類合金耐熱性較好，主要用于250℃溫度下工作的零件，如葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

87四、形變鋁合金(牌號)2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

88四、形變鋁合金(牌號)2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

89(5)鑄造鋁合金鑄造鋁合金：

Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系代號：ZL1、ZL2、ZL3、ZL4加兩位數(shù)字的順序號表示；若為鑄錠，則在ZL后加D；若為優(yōu)質(zhì)，則在代號后加A；需表示狀態(tài)時，在合金代號后用短橫線連接狀態(tài)代號；鑄造方法代號不寫入合金代號中。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

90(5)鑄造鋁合金(1.Al-Si系)Al-Si(11-13%)系鑄造鋁合金俗稱硅鋁明：

鑄造鋁合金的鑄造性能好，密度小，具有優(yōu)良的耐蝕性、耐熱性和焊接性；用于制造形狀復(fù)雜但強(qiáng)度要求不高的鑄件，如飛機(jī)、儀表殼體等；制造低、中強(qiáng)度的形狀復(fù)雜的鑄件，如電機(jī)殼體、氣缸體、風(fēng)機(jī)葉片、發(fā)動機(jī)活塞等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

91(5)鑄造鋁合金(1.Al-Si系相圖)2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

92(5)鑄造鋁合金(1.Al-Si系)ZL102變質(zhì)前：σb

＝140MPaδ＝

3％

后：σs＝

180MPaδ＝

8％2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

93(5)鑄造鋁合金(2.Al-Cu系)

Al-Cu系鑄造鋁合金有較高的強(qiáng)度、耐熱性，但密度大、耐蝕性差，鑄造性能不好，常用代號有ZL201、ZL202、ZL203等，主要用于制造較高溫度下工作的要求高強(qiáng)度的零件，如內(nèi)燃機(jī)氣缸頭、增壓器導(dǎo)風(fēng)葉輪等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

94(5)鑄造鋁合金(3.Al-Mg系)

Al-Mg系鑄造鋁合金：耐蝕性好，強(qiáng)度高，密度小，但鑄造性能差，耐熱性低。常用代號有ZL301、ZL303等，主要用于制造在腐蝕介質(zhì)下工作的承受一定沖擊載荷的形狀較為簡單的零件，如艦船配件、氨用泵體等。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

95(5)鑄造鋁合金(4.Al-Zn系)

Al-Zn系鑄造鋁合金：Al-Zn系鑄造鋁合金鑄造性能好，強(qiáng)度較高，但密度大，耐蝕性較差。常用代號有ZL401、ZL402等，主要用于制造受力較小、形狀復(fù)雜的汽車、飛機(jī)、儀器零件。2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

96(5)鑄造鋁合金(牌號)2.2常用金屬材料2.2.2鋁及鋁合金

97★鋁合金用量最大，其次是鈦合金

導(dǎo)熱好、易成形、價格低鋁鋰合金2.2常用金屬材料98全鋁合金汽車發(fā)動機(jī)2.2常用金屬材料992.2.3銅及銅合金2.2常用金屬材料1002.2.3銅及銅合金純銅又稱紫銅，密度為8.96g/cm3，熔點為1083.4℃，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，其導(dǎo)電性僅次于銀。純銅在大氣、淡水中具有良好的耐蝕性，但在海水中較差。純銅具有面心立方結(jié)構(gòu)，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。2.2常用金屬材料(1)純銅-1101(2)純銅-2

σb=200~250MPa，HB:40~50HBS，塑性δ45%~50%；冷變形后，其強(qiáng)度可達(dá)400~500MPa，硬度提高到100~200HBS，但伸長率下降到5%以下；退火處理可消除銅的加工硬化；純銅還具有優(yōu)良的焊接性能；工業(yè)純銅產(chǎn)品的代號為T1(wCu>99.95%)、T2(wCu>99.9%)、T3(wCu>99.7%)，主要用于配制銅合金，制作導(dǎo)電、導(dǎo)熱材料及耐蝕器件等。

2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金102(2)黃銅（普通黃銅）普通黃銅：Cu-Zn二元合金，產(chǎn)品代號H＋Cu％，如H68表示含Cu68%的銅鋅合金。單相黃銅：wZn<39%稱為，強(qiáng)度低、塑性好，冷塑性加工成板材、線材、管材等，常用H68、H70、H80，主要用作彈殼和精密儀器；兩相黃銅：wZn39~45%，熱塑性好，一般熱軋成棒材、板材，常用H59、H62等，主要用作水管、油管、散熱器、螺釘。普通黃銅具有良好的耐蝕性，但冷加工后的黃銅在海水、濕氣、氨的環(huán)境中容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂，應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金103(2)黃銅（特殊黃銅）特殊黃銅：普通黃銅中加入Al、Si、Pb、Sn、Mn、Fe、Ni等，稱為鋁黃銅、硅黃銅、鉛黃銅等。合金元素能提高合金的強(qiáng)度，Al、Sn、Mn、Ni能提高耐蝕性和耐磨性，Mn提高耐熱性，Si改善鑄造性能，Pb改善切削性能。其表示方法為：H＋主加元素符號＋銅及各合金元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w×100），如HPb59-1表示含wCu59%、wPb1%鉛黃銅。常用代號有HPb59-1、HSn90-1等，主要用于制造冷凝管、齒輪、螺旋槳、鐘表零件等。

2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金104(2)黃銅（鑄造黃銅）牌號表示：Z＋銅元素化學(xué)符號＋主加元素的化學(xué)符號及平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w×100）＋其它元素的化學(xué)符號及平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w×100），如ZCuZn38表示wZn38%、余量為銅的鑄造普通黃銅。

2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金105(2)黃銅（相圖含Zn量與力學(xué)性能的關(guān)系）2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金106(2)黃銅（牌號）2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金107(3)青銅青銅：除Zn以外，所有Cu合金的總稱。

根據(jù)所加主要合金元素Sn、Al、Be、Si、Pb等，青銅分為錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。代號：Q+主加元素符號及平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w×100)＋其它元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w×100)表示，如QSn4-3表示含wSn4%、wZn3%的錫青銅。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金108(3)青銅（錫青銅）錫青銅的性能受錫含量的顯著影響：wSn<5%的錫青銅塑性好，適于進(jìn)行冷變形加工；wSn=5%～7%的錫青銅熱塑性好，適于進(jìn)行熱加工；wSn=10%～14%的錫青銅塑性較低，適于作鑄造合金。錫青銅的鑄造流動性差，易形成分散縮孔，鑄件致密度低，但合金體積收縮率小，適于鑄造外形及尺寸要求精確的鑄件。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金109(3)青銅（錫青銅性能）錫青銅的性能：良好的耐蝕性、減磨性、抗磁性和低溫韌性，在大氣、海水、蒸氣、淡水及無機(jī)鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在亞硫酸鈉、酸和氨水中的耐蝕性較差。常用錫青銅：QSn4-3、QSn6.5-0.4、

ZCuSn10Pb1等，主要用于制造彈性元件、耐磨零件、抗磁及耐蝕零件，如彈簧、軸承、齒輪、蝸輪、墊圈等。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金110(3)青銅（Cu-Sn合金相圖）力學(xué)性能的關(guān)系2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金111(3)青銅（鋁青銅）鋁青銅的性能：強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐熱性、耐蝕性都高于黃銅和錫青銅，是無錫青銅中應(yīng)用最廣的一種。常用鋁青銅：低鋁和高鋁兩種。低鋁青銅如QAl5、QAl7等，具有一定的強(qiáng)度，較高的塑性和耐蝕性，一般在壓力加工狀態(tài)使用，主要用于制造高耐蝕彈性元件；高鋁青銅如QAl9-4、QAl10-4-4等，具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐蝕性，主要用于制造齒輪、軸承、摩擦片、蝸輪、螺旋槳等。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金112(3)青銅（鋁青銅相圖）力學(xué)性能的影響2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金113(3)青銅（鈹青銅）銅合金性能最好的一種銅合金，唯一可固溶強(qiáng)化的銅合金；具有很高的強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，無磁性、受沖擊時不產(chǎn)生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄造性能；常用代號QBe2、QBe1.9等；用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速、高溫、高壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金114(3)青銅（牌號）2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金115人類最早大規(guī)模使用的金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好銅質(zhì)器（如銅水管）經(jīng)久耐用，抗菌殺毒黃銅棒吳王夫差矛2.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金1162.2常用金屬材料2.2.3銅及銅合金1172.2常用金屬材料1182.2常用金屬材料1192.2常用金屬材料1202.2常用金屬材料121122太空大片中的勇者——銅合金深度撞擊2.2常用金屬材料1232.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金124(1)純鈦（性能）

Ti：4.507g/cm3，Tm：1688℃。具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，≤882.5℃為密排六方結(jié)構(gòu)的α相，≥882.5℃體心立方結(jié)構(gòu)的β相。純鈦的強(qiáng)度低，但比強(qiáng)度高，塑性好，低溫韌性好，耐蝕性很高。鈦具有良好的壓力加工工藝性能，切削性能較差。鈦在氮?dú)庵屑訜峥砂l(fā)生燃燒，因此鈦在加熱和焊接時應(yīng)采用氬氣保護(hù)。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金125(1)純鈦（分類－用途）根據(jù)雜質(zhì)含量，鈦分為高純鈦（純度達(dá)99.9%）和工業(yè)純鈦（純度達(dá)99.5%）。工業(yè)純鈦有三個牌號，分別用TA＋順序號數(shù)字1、2、3表示，數(shù)字越大，純度越低。雜質(zhì)含量對鈦的性能影響很大，少量雜質(zhì)可顯著提高鈦的強(qiáng)度，故工業(yè)純鈦強(qiáng)度較高，接近高強(qiáng)鋁合金的水平，主要用于制造350℃以下溫度工作的石油化工用熱交換器、反應(yīng)器、船艦零件、飛機(jī)蒙皮等。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金126(1)純鈦（雜質(zhì)對性能的影響）2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金127(2)鈦合金在純鈦中加入Al、Mo、Cr、Sn、Mn、V等合金元素形成鈦合金，按退火組織可分為：

α型

β型（α＋β）型鈦合金分別用TA、TB、TC加順序號表示。工業(yè)純鈦的室溫組織為α相，因此牌號劃入α型鈦合金的TA序列。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金128(2)鈦合金（α型鈦合金）性能：室溫強(qiáng)度低，高溫強(qiáng)度高；具有良好的抗氧化性、焊接性和耐蝕性，不可熱處理強(qiáng)化，退火態(tài)使用；牌號：TA4、TA5、TA6、TA7、TA8等，常用的有TA5、TA7等，以TA7最常用。TA7還具有優(yōu)良的低溫性能；用途：用于制造500℃以下溫度工作的火箭、飛船的低溫高壓容器，航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片和管道、導(dǎo)彈燃料缸等。TA5主要用于制造船艦零件。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金129(2)鈦合金（β型鈦合金）牌號：有TB21、TB2兩個，可熱處理強(qiáng)化，實際

應(yīng)用的為TB2。性能：合金的強(qiáng)度高、焊接性好。熱穩(wěn)定性差。用途：用于制造350℃以下溫度工作的飛機(jī)壓氣

機(jī)葉片、彈簧、緊固件等。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金130(2)鈦合金【(α＋β)型鈦合金】性能：具有α型和β型鈦合金的優(yōu)點，但焊接性能不如α型鈦合金，可通過熱處理來強(qiáng)化。牌號：TC1~TC11，常用的有TC3、TC4、TC6、TC10等，以TC4最常用。用途：制造400℃以下工作的航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)葉片，火箭發(fā)動機(jī)外殼，火箭和導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件，船艦?zāi)蛪簹んw等。TC10是在TC4基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，具有更高的強(qiáng)度和耐熱性。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金131(2)鈦合金（Ti合金的發(fā)展）一般：最高使用溫度為500℃。中國：Ti-Al-Sn-Mo-Si-Nd系，使用溫度達(dá)550℃。英美：的Ti-5.5Al-4Sn-4Zr-1Nb-0.3Mo-0.5Si合金

和Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Nb-0.45Si合金，

使用溫度可達(dá)600℃。最高：以鈦鋁金屬間化合物為基的Ti3Al基高溫鈦合

金和TiAl基高溫鈦合金，使用溫度將可達(dá)

700℃以上。2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金132(2)鈦合金（牌號）2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金133鈦合金用于人造關(guān)節(jié)2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金134裝“金屬心”變“冷血人”英國男子手術(shù)后變冷漠“賈維克2000心臟”-----鈦泵。醫(yī)生將這顆人造“金屬心臟”植入了彼得的左心室，用來幫助左心室泵輸更多的血液流經(jīng)他的全身。這顆“金屬心臟”通過一個外部電池包驅(qū)動，它由一根電線伸出彼得的胸部，和一個掛在彼得腰部的可充電電池相連。2.2常用金屬材料135材質(zhì):碳素/鈦合金重量：235克價格：2760元材質(zhì):碳素/鈦合金/壓電智能纖維重量：232克價格：3458元2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金136北京航空材料研究院生產(chǎn)高爾夫球頭2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金1372.2常用金屬材料138Nokia8910110gMAGO智能手機(jī)2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金139F-22中鈦合金占結(jié)構(gòu)重量的41%2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金140Al合金81%鋼14%鈦合金2%其它材料3%波音767飛機(jī)所用材料比例2.2常用金屬材料2.2.4鈦及鈦合金1411422.2常用金屬材料2.2.5鎂及鎂合金143

純鎂：ρ1.74g/cm3，Tm651℃，密排六方結(jié)構(gòu)。純鎂強(qiáng)度不高，室溫塑性較低，耐蝕性較差，易氧化。工業(yè)純鎂代號用M＋順序號表示。純鎂主要用于配制鎂合金和其它合金，還可用作化工與冶金的還原劑。

鎂合金：純鎂中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土等元素，制成鎂合金。主要有Mg-Mn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Zn-Zr系

和Mg-Re-Zr系等合金系。它們分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類。2.2常用金屬材料2.2.5鎂及鎂合金144(1)變形鎂合金代號：MB＋順序號表示。MB1、MB8為Mg-Mn系合金，具有良好的耐蝕性和焊接性，使用溫度不超過150℃。主要用于制作飛機(jī)蒙皮、壁板及宇航結(jié)構(gòu)件。Mg-Li系合金是一種新型的鎂合金，它密度小，強(qiáng)度高，塑性、韌性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航空、航天工業(yè)中具有良好的應(yīng)用前景。2.2常用金屬材料2.2.5鎂及鎂合金145(2)鑄造鎂合金

代號：ZM＋順序號表示。Mg-Al-Zn系的ZM5和Mg-Zn-Zr系的ZM1、ZM2、ZM7、ZM8具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和鑄造工藝性能，但耐熱性較差，主要用于制造150℃以下溫度工作的飛機(jī)、導(dǎo)彈、發(fā)動機(jī)中承受較高載荷的結(jié)構(gòu)件或殼體。Mg-Re-Zr的ZM3、ZM4和ZM6具有良好的鑄造性能，常溫強(qiáng)度和塑性較低，但耐熱性較高，主要用于制造250℃以下溫度工作的高氣密零件。2.2常用金屬材料2.2.5鎂及鎂合金1462.2常用金屬材料2.2.5鎂及鎂合金147輕金屬-----鎂21世紀(jì)綠色工程材料2.2常用金屬材料148鎂合金汽車零部件2.2常用金屬材料149鎂合金構(gòu)件2.2常用金屬材料1502.2常用金屬材料2.2.6鋅及鋅合金151純鋅：密度7.1g/cm3，熔點419℃，具有一定的強(qiáng)度和較好的耐蝕性，用于配制各種合金和鋼板表面鍍鋅。鋅合金：1．變形鋅合金Zn-Al合金（如ZnAl4-1、ZnAl10-5）和Zn-Cu合金（如ZnCu1、ZnCu1.5）兩類。常用于制造各類擠壓件、軸承和日用五金等。2．鑄造鋅合金鑄造鋅合金可分為壓鑄鋅合金、高強(qiáng)度鋅合金、模具用鋅合金等。2.2常用金屬材料2.2.6鋅及鋅合金152軸承合金：制造滑動軸承中軸瓦及內(nèi)襯。按主要化學(xué)成分可分為錫基、鉛基、鋁基、銅基、鐵基等軸承合金。性能要求：

1.足夠的強(qiáng)度和硬度

2.塑性和韌性好

3.與軸之間有良好的磨合能力及較小的摩擦系數(shù)

4.良好的導(dǎo)熱性和抗蝕性

5.良好的工藝性、價格低廉2.2常用金屬材料2.2.7軸承合金153耐磨機(jī)理軟基體＋硬質(zhì)點：硬質(zhì)點起支撐作用。硬基體＋軟質(zhì)點：承載能力大、磨合能力差。2.2常用金屬材料2.2.7軸承合金154表示方法錫基和鉛基軸承合金又稱為巴氏合金，其代號用ZCh＋基本元素符號（Sn或Pb）＋主加元素符號＋主加及輔加元素的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（w×100）表示。如ZChSnSb11-6表示含wSb11%、wCu6%、余量為錫的錫基軸承合金，ZChPbSb16-16-2表示含wSb16