1-11有色金屬材料課件

第十二節(jié)有色金屬材料

鈦及鈦合金軸承合金鋁及鋁合金銅及銅合金有色金屬的分類有色金屬的分類有色重金屬Cu、Ni、Sn、Sb、Co、Hg有色輕金屬Al、Mg、Ca、K、Na、Ba貴金屬Au、Ag、鉑族金屬稀有金屬約50余種（W、Mo、V、Ti、Nb、Zb）一、鋁及鋁合金純鋁的特點:具有銀白色金屬光澤，為面心立方結構；密度低（2.7g/cm3）、強度低，但比強度高；具有良好的導電、導熱性能；無磁性、耐腐蝕性好；加工性能好（易于鑄造、塑性變形）。名稱純度用途高純鋁99.93%-99.99%科學研究、制作電器工業(yè)高純鋁98.85%-99.9%鋁箔、鋁合金原料工業(yè)純鋁98.0%-99.0%電線、電纜、配置合金工業(yè)純鋁的應用:配制鋁合金，制作電線、電纜及日用器皿等鋁合金:鋁及鋁合金合金化純鋁強度很低，不能用作結構材料鋁合金Cu、Mn、Si、Mg、Zn鋁合金的強化1固溶強化2細晶強化3彌散強化4時效強化5形變強化鋁合金的分類:鋁及鋁合金鋁及鋁合金形變鋁合金鑄造鋁合金防銹鋁合金LF+序號鋁硅合金（硅鋁明）ZL1+兩位數(shù)字順序號硬鋁合金LY+序號超硬鋁合金LC+序號鍛鋁合金LD+序號鋁銅合金ZL2+兩位數(shù)字順序號鋁鎂合金ZL3+兩位數(shù)字順序號鋁鋅合金ZL4+兩位數(shù)字順序號常用形變鋁合金①防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金抗蝕性、焊接性能好，塑性及低溫力學性能良好；強度較低，易于變形加工，但切削性能差。不能進行熱處理強化，常利用加工硬化提高其強度。主要用于焊接零件、構件、容器、管道、飛機蒙皮，以及深沖和彎曲件。在航空工業(yè)中應用廣泛衛(wèi)星天線（LF2）汽化器(熱交換管為LF21)主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。強度、硬度高，比強度與高強度鋼接近。加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁?？蛇M行時效強化，也可進行變形強化。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)?飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)常用形變鋁合金硬鋁合金室溫強度最高的鋁合金，σb最高可達680MPa。熱態(tài)塑性好，耐蝕性差。時效強化效果超過硬鋁合金。主要用作工作溫度較低、受力大的重要結構件和承受高載荷的零件。如飛機大梁、起落架等。常用形變鋁合金超硬鋁合金屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。飛機主起落架具有優(yōu)良的熱塑性，適宜鍛造；鑄造性能、耐蝕性較好；力學性能高（與硬鋁相近）。主要用作航空及儀表業(yè)中形狀復雜、要求比強度高的鍛件。如葉輪、框架、支桿等。常用形變鋁合金鍛鋁合金Al-Cu-Mg-Si系合金Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金壓氣機葉片常用鑄造鋁合金類別合金代號與牌號σbMPaδ5%主要用途鋁硅合金ZL101ZAlSi7Mg20219222形狀復雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件。如飛機、儀器的零件等。ZL102ZAlSi1215313324形狀復雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件；要求氣密性的零件。ZL105ZAlSi5Cu1Mg2312120.51.0同上，在225℃以下工作的零件。如風冷發(fā)動機的氣缸頭、機匣、油泵殼體等。ZL108ZAlSi12Cu2Mg1192251

砂型、金屬型鑄造、要求高溫強度及低膨脹系數(shù)的零件。如高速內燃機活塞等。常用鑄造鋁合金類別合金代號與牌號σbMPaδ5%主要用途鋁銅合金ZL201ZAlCu5Mn29033084砂型鑄造在175~300℃以下工作的零件。如缸頭、活塞、支臂等。ZL202ZAlCu10104163--形狀簡單、表面粗糙度值要求較低的中等承載零件。鋁鎂合金ZL301ZAlMg102809砂型鑄造的在大氣或海水中工作的零件，承受大振動載荷、工作溫度低于150℃的零件。鋁鋅合金ZL401ZalZn11Si72411921.52.0壓力鑄造的零件，工作溫度不超過200℃，結構復雜的汽車、飛機零件。常用鑄造鋁合金活塞(裙部為鋁硅合金)汽缸頭Al-Cu鼓風機密封件等(ZL102、301)大型空壓機活塞(ZL401)美F-117隱身戰(zhàn)斗機

(所用材料大部分是鋁合金)高比強鋁合金機翼——航空用最多的材料鋁合金鋁是可以回收利用的金屬二、鈦及鈦合金鈦及鈦合金的特點:重量輕、強度、比強度都非常高；耐熱性好，抗腐蝕性能優(yōu)異良好低溫韌性等在地球中的儲量豐富；加工工藝復雜、價格昂貴（鈦的化學性質非?；顫?，

熔煉、

澆注、焊接和部分熱處理都要在真空中進行）；主要用作航空、航天、化工、造船等重要的結構材料。美F-22戰(zhàn)機約36%重量的零件用鈦合金制造分類:純鈦、

型鈦合金、

型鈦合金、

+

型鈦合金工業(yè)純鈦（TA1～TA3

）密度?。?.58g/cm3）,熔點高（1668℃）；具有同素異構轉變：工業(yè)純鈦具有良好的力學性能

（強度不是很高，但比強度高，塑性及低溫韌性好）；耐腐蝕性能非常好（氧化性介質、海水、酸、堿和大多數(shù)有機酸），但在氫氟酸中會被腐蝕；

-Ti

?

-Ti882.5℃體心立方密排六方鈦及鈦合金鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼純鈦用來制造在350℃以下工作的、強度要求不高的零件：如石油化工用熱交換器、反應器，海水凈化裝置及艦船零部件。鈦鋼復合反應釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔

型鈦合金（TA5～TA7

）鈦及鈦合金主加元素為Al、Sn、B等；通常在退火狀態(tài)下使用,組織為單相

固溶體；

不能熱處理強化，可通過冷變形強化；室溫強度低于另兩類鈦合金，但高溫強度(500℃～600℃)比他們高，抗蠕變性好；在300~500℃具有優(yōu)良的耐熱性和抗氧化性；焊接性能好，低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越；

使用溫度不超過500℃，主要用于制造導彈的燃料罐、超音速飛機的渦輪機匣等。鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵

型鈦合金（TB2、TB3、TB4）鈦及鈦合金主加元素為Mn、Cr、Mo、V等；可通過淬火和時效進行強化；有較高的強度（σb可達1372~1470MPa）優(yōu)良的沖壓性能；耐熱性差，工作溫度一般不超過200℃；冶煉工藝復雜，難于焊接,應用受到限制；一般在350℃以下使用,適于制造壓氣機葉片、軸、輪盤等重載的回轉件，以及飛機構件等。β鈦合金眼鏡架鈦合金棒

+

型鈦合金（TC1、TC4、TC6、TC9）鈦及鈦合金主加元素為Al、Cr、Mo、V等；可進行熱處理強化，強度高，具有良好的熱強性；塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓；有良好的耐蝕性和低溫韌性；用于制造400℃以下工作的飛機壓氣機葉片、火箭發(fā)動機外殼、火箭和導彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等生物醫(yī)用材料飛機壓氣機葉片三、銅及銅合金銅及銅合金的特點:導電、導熱性能好、耐腐蝕，是抗磁材料；加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好；具有某些特殊力學性能。如優(yōu)良的減摩性和耐磨性、高的彈性極限和疲勞強度等；色澤美觀。分類:……紫銅黃銅青銅白銅常用銅合金①純銅（紫銅）（T1、T2、T3、T4）呈紫紅色，具有面心立方晶格，無同素異構轉變；具有抗磁性，銅制儀器不受外來磁場的干擾；具有優(yōu)良的導電性和導熱性；在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性；塑性高，強度低，低溫下塑性、韌性好；主要用于制作電導體及配制合金。純銅的強度低,不宜作結構材料。常用銅合金黃銅——以鋅為主要合金元素的銅合金牌號性能特點主要用途普通黃銅H70塑性好、強度較高，冷成形性能好、易焊接，耐蝕性好彈殼、熱交換器、造紙用管、機械和電氣用零件H63強度較高、熱塑性良好，切削性能好、易焊接，耐蝕性好銷釘、鉚釘、螺帽、墊圈、導管、夾線板、散熱器、環(huán)形件H59有足夠好的力學性能，承受熱壓力加工性能良好，耐蝕性一般機械、電器用零件，焊接件及熱沖壓件特殊黃銅HPb63-3切削性能良好鐘表零件HAl60-1-1力學性能高，耐蝕性能良好齒輪、蝸輪、襯套、軸、耐蝕零件HSi65-1.5-3力學性能高，焊接及切削性能好，減磨性能好。耐磨錫青銅的代用品常用銅合金黃銅制品常用銅合金白銅——以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。牌號性能特點主要用途普通白銅B5B19具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能優(yōu)良的冷熱加工性能。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機械,儀表零件及冷凝器、蒸餾器、熱交換器等。特殊白銅BMn40-1.5(康銅)BMn43-0.5(考銅)耐蝕性、強度和塑性高，能進行冷加工變形，成本低。用于制造精密機械、儀表零件及醫(yī)療器械等。白銅線是國際上應用比較廣泛的一種耐蝕性材料和裝飾結構材料常用銅合金白銅制品白銅件白銅型材鋁白銅白銅一帆風順船康銅熱偶常用銅合金青銅——除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅，如錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。

牌號性能特點主要用途錫青銅QSn4-3鑄造流動性差，鑄件密度低，易滲漏，但體積收縮率在有色金屬中最小。耐蝕性良好，在大氣、海水及無機鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸和氨水中的耐蝕性較差。耐蝕承載件,如彈簧、軸承、齒輪軸、蝸輪、墊圈等。QSn6.5-0.1ZQSn6-6-3鋁青銅QAl5強度、硬度、耐磨性、耐熱性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，鑄造性能好，但焊接性能差。制造船舶、飛機及儀器中的高強、耐磨、耐蝕件，如齒輪、軸承、蝸輪、軸套、螺旋槳等。QAl9-2ZQAl9-4鈹青銅QBe2具有高的強度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的導電性、導熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價格較貴。用于重要的彈性件、耐磨件，如精密彈簧、膜片，高速、高壓軸承及防爆工具、航海羅盤等重要機件.QBe1.9QBe1.7常用銅合金鈹青銅制品抗磨環(huán)（鋁青銅）錫青銅管船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)青銅制品——制造滑動軸承的軸瓦及其內襯的耐磨合金

與滾動軸承相比滑動軸承具有承載面積大，

工作平穩(wěn)，無噪音及拆裝方便等優(yōu)點。當軸高速旋轉時，軸瓦與軸頸發(fā)生強烈摩擦，

承受軸頸施加的交變載荷和沖擊力。四、軸承合金性能要求:工作條件:足夠的強韌性，以承受軸頸施加的交變沖擊載荷。較小的熱膨脹系數(shù)及良好的導熱性和耐蝕性，以防止軸與軸瓦之間咬合。較小的摩擦系數(shù)及良好的耐磨性和磨合性，以減少軸頸磨損，保證軸與軸瓦良好的耦合。以錫為主并加入少量銻、銅等元素組成的合金；熔點較低，是軟基體硬質點組織類型的軸承合金；具有較高的耐磨性、導熱性、耐蝕性和嵌藏性；摩擦系數(shù)和熱膨脹系數(shù)?。黄趶姸容^低，工作溫度<150℃；價格高；廣泛用于重型動力機械的高速軸瓦，如氣輪機、渦輪機和內燃機等。常用軸承合金①錫基軸承合金(錫基巴氏合金)內燃機軸瓦是以鉛為主加入少量銻、錫、銅等元素的合金；強度、硬度、耐蝕性和導熱性都不如錫基軸承合金；成本低，高溫強度好，有自潤滑性；常用于低速、低載條件下工作的設備，如汽車、拖拉機曲軸的軸承等。