第八章 非鐵金屬材料

第八章、非鐵金屬材料第一節(jié)、鋁及鋁合金一、純鋁

純鋁的特性

密度：2.7g/cm3

熔點(diǎn)：660C

良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性在大氣條件下其表面很容易生成Al2O3薄膜屬面心立方結(jié)構(gòu)（FCC），塑性很好：d＝35％～40％硬度、強(qiáng)度低：HB25～30，sb＝80～100MPa易拉罐的制備過(guò)程第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁中的雜質(zhì)

鋁中常見(jiàn)的雜質(zhì)：Fe、Si、Cu、Zn、Mg，尤其以Fe和Si常見(jiàn)。

工業(yè)純鋁的分類(lèi)、牌號(hào)及應(yīng)用

純鋁：99%～99.85%制作鋁鉑、導(dǎo)線(xiàn)、電纜以及導(dǎo)熱和日用器皿

高純鋁：>99.85%科學(xué)研究、化學(xué)工業(yè)及一些特殊場(chǎng)合

鑄造純鋁(未經(jīng)加工)：ZAl99.5

表示含鋁99.5%的鑄造純鋁

變形純鋁(經(jīng)加工變形)：1×××，2×××，3×××，第一位數(shù)字表示鋁或合金的組別，1表示純鋁，2～7分別表示以Cu、Mn、Si、Mg、Zn為主要合金元素的鋁合金。第二位是字母，A表示原始純鋁或鋁合金，B表示改型純鋁或鋁合金后兩位數(shù)字，對(duì)于純鋁表示鋁的含量小數(shù)點(diǎn)后兩位數(shù)字。

1A30：含99.30%的變形原始純鋁第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁合金強(qiáng)化的基本原理

在鋁中加入合金元素，配制成各種成分的鋁合金是提高鋁強(qiáng)度的有效途徑，鋁合金主要靠固溶強(qiáng)化來(lái)提高其強(qiáng)度。二、合金鋁Al鑄造鋁合金變形鋁合金可熱處理強(qiáng)化不可熱處理強(qiáng)化DLF第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁合金強(qiáng)化的基本原理合金Al－ZnAl－MgAl－CuAl－MnAl－SiD點(diǎn)合金含量,wt%3.1614.905.651.951.65D點(diǎn)溫度，C275451548659577F點(diǎn)合金含量,wt%60.340.200.050.05鋁中加入不同合金元素對(duì)相圖D及F點(diǎn)成分的影響第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁合金的熱處理1、退火：變形鋁合金的退火：1）目的是使其成分均勻化，提高其塑性。通常稱(chēng)均勻化退火退火工藝：低于固相線(xiàn)20~40C，保溫幾～幾十小時(shí)

2）對(duì)于經(jīng)過(guò)加工變形的鋁合金，退火的目的主要目的是消除加工硬化，有利于后續(xù)加工則成為中間退火或再結(jié)晶退火。

退火工藝：再結(jié)晶溫度以上保溫1～4小時(shí)。鑄造鋁合金的退火：主要是消除鑄鋁合金的成分不均勻性和內(nèi)應(yīng)力。第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁合金的熱處理2、時(shí)效強(qiáng)化處理：

時(shí)效強(qiáng)化：將合金加熱到一定溫度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的保溫，使其內(nèi)部析出顆粒細(xì)小的第二相，從而使合金的強(qiáng)度硬度得到提高的現(xiàn)象。一般將室溫下進(jìn)行的時(shí)效處理稱(chēng)為自然時(shí)效處理，而在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)為人工時(shí)效處理。

時(shí)效強(qiáng)化機(jī)理：在時(shí)效處理過(guò)程中，形成了與基體形成共格或半共格的第二相，并且它們彌散地分布于基體中，從而阻止了位錯(cuò)的滑移與運(yùn)動(dòng)。因此使材料的強(qiáng)度提高。第一節(jié)、鋁及鋁合金

鋁合金的牌號(hào)及應(yīng)用1、變形鋁合金：防銹鋁合金：LF21，L代表鋁，F(xiàn)代表防銹，數(shù)字表示序號(hào)；

硬鋁合金：

LY1、LY11。L代表鋁，Y代表硬，數(shù)字為序號(hào)；超硬鋁：LC4、LC6。L表鋁，C表超硬，數(shù)字表序號(hào)，主要是Al-Cu-Mg-Zn系合金

鍛鋁合金：

LD5。L表鋁，D表鍛造，數(shù)字表序號(hào)，主要是Al-Cu-Mg-Si系合金。具有良好的熱塑性，易于鍛造。2、鑄造鋁合金：ZL101，Z代表鑄造，L代表鋁合金，第一位數(shù)字表示系列（1表示Al－Si系，2表示Al－Cu系，3表示Al－Mg系，4為Al－Zn系），后兩位表示合金順序號(hào)（表8－5）。

Al–SiAl–CuAl–MgAl–ZnZL101ZL201ZL301ZL401ZL102ZL202ZL302ZL402ZL103ZL203ZL303ZL403……

第二節(jié)、銅及銅合金一、純銅1、純銅的特性：純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱(chēng)為紫銅。當(dāng)銅暴露在大氣中時(shí)，能在其表面生成綠色的保護(hù)膜（CuCO3·2Cu(OH)2,）；又稱(chēng)銅綠。銅為FCC結(jié)構(gòu)，無(wú)同素已構(gòu)轉(zhuǎn)變，塑性很好。2、純銅中的雜質(zhì)：

Pb、Bi、O、S、P等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)不僅降低了銅的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，還會(huì)形成低熔點(diǎn)的（<400C）的共晶體，從而破壞晶粒間的結(jié)合，造成脆性斷裂，即為“熱脆”。3、純銅性能及用途性能：導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，塑性好，耐蝕性好。用途：導(dǎo)電、導(dǎo)熱器材，耐蝕器皿，配制銅合金。。

第二節(jié)、銅及銅合金1、工業(yè)純銅的代號(hào)、熱處理及應(yīng)用：純銅表面氧化后呈紫紅色，故又稱(chēng)為紫銅。工業(yè)純銅銅錠電解銅無(wú)氧銅未加工產(chǎn)品加工產(chǎn)品代號(hào)：Cu1、Cu2兩種代號(hào)：TU1、TU2兩種工業(yè)純銅加工產(chǎn)品的代號(hào)、成分及用途代號(hào)WCu,%主要雜質(zhì)，％用途舉例BiPbO2雜質(zhì)總量T199.950.0020.0050.020.05電線(xiàn)、電纜、導(dǎo)電螺釘、雷管、化工用蒸發(fā)器、儲(chǔ)藏器和各種管道T299.900.0020.0050.060.10T399.700.0020.0100.100.30電氣開(kāi)關(guān)、墊圈、管道第二節(jié)、銅及銅合金二、銅合金1、黃銅以Zn為主作為合金元素加入的銅合金稱(chēng)為黃銅。普通黃銅：Cu－Zn二元合金。用“H＋數(shù)字”表示，H90特殊黃銅：加入Si、Al、Sn、Pb、Mn、Fe、Ni，“H＋主加元素符號(hào)＋含銅量＋主加元素含量”表示，如HPb59－1Cu–Zn合金中再加少量其它元素，如：

HPb74–3,Wcu=74%,WPb=3%,其余為Zn。

HAl77–3,Wcu=77%,WAl

=3%,其余為Zn。第二節(jié)、銅及銅合金二、銅合金1、青銅人類(lèi)早期使用的青銅為錫青銅，表面呈青灰色，主要是Cu-Sn合金。近代工業(yè)還將銅鋁、銅鈹、銅鉛、銅硅等銅合金皆稱(chēng)為青銅或特殊青銅。錫青銅：Sn：3～14％－Cu鋁青銅：Al：<12％－Cu鈹青銅：Be:1.2~2.5%－Cu如:QSn4–3,主加Sn，4%，其它3%（Zn），其余為Cu。

QAl9–4,主加Al，9%，其它4%（Fe），其余為Cu。第三節(jié)、鈦及鈦合金一、純鈦1、純鈦的特性顏色：銀白色熔點(diǎn)：1668C，密度：4.5g/cm3,高于A(yíng)l，是Fe的一半線(xiàn)膨脹系數(shù)：小導(dǎo)熱性：差同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：882.5℃時(shí)，α-Ti（hcp)β-Ti(bcc)。

牌號(hào)：TA1,TA2,TA3,數(shù)字越大，純度越低。

耐腐蝕性：高于大多數(shù)不銹鋼（因?yàn)槠浔砻嬉仔纬蒚iO2惰性保護(hù)膜）TA1：TA2：數(shù)字越大，雜質(zhì)越多，強(qiáng)度越高，塑性越低。TA32、純鈦的編號(hào)第三節(jié)、鈦及鈦合金二、鈦合金：主要是Ti－Al合金鈦合金a鈦合金：b鈦合金：(a+b)鈦合金2。鈦合金特性

●比強(qiáng)度高，σb可達(dá)1500MPa,而d=4.5。

●熱強(qiáng)度高，工作溫度可達(dá)550℃。

●低溫韌性好，-250℃仍具有良好韌性。

●耐蝕性能好，在大氣、海水及酸里的耐腐蝕

性高于不銹鋼。

●工藝性能差，鍛造性能、切削性能不好。牌號(hào)：●α型鈦合金：組織為單相α。不可熱處理強(qiáng)化，但高溫強(qiáng)度高。

TA+順序號(hào)（順序號(hào)大于4）如：TA4,TA5,TA6等。●β型鈦合金：組織為單相β。耐蝕性差，冶煉工藝復(fù)雜。

TB+順序號(hào)如：TB1,TB2,T