機(jī)械工程材料

機(jī)械工程材料有色金屬的分類第2頁,共31頁，星期六，2024年，5月一、鋁及鋁合金純鋁的特點(diǎn):具有銀白色金屬光澤，為面心立方結(jié)構(gòu)；密度低（2.7g/cm3）、強(qiáng)度低，但比強(qiáng)度高；具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)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(xué)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(yīng)用:配制鋁合金，制作電線、電纜及日用器皿等第3頁,共31頁，星期六，2024年，5月鋁合金:鋁及鋁合金合金化純鋁強(qiáng)度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料鋁合金Cu、Mn、Si、Mg、Zn鋁合金的強(qiáng)化1固溶強(qiáng)化2細(xì)晶強(qiáng)化3彌散強(qiáng)化4時(shí)效強(qiáng)化5形變強(qiáng)化第4頁,共31頁，星期六，2024年，5月鋁合金的分類: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(hào)鋁硅合金（硅鋁明）ZL1+兩位數(shù)字順序號(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)鋁銅合金ZL2+兩位數(shù)字順序號(hào)鋁鎂合金ZL3+兩位數(shù)字順序號(hào)鋁鋅合金ZL4+兩位數(shù)字順序號(hào)第5頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用形變鋁合金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(xué)性能良好；強(qiáng)度較低，易于變形加工，但切削性能差。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，常利用加工硬化提高其強(qiáng)度。主要用于焊接零件、構(gòu)件、容器、管道、飛機(jī)蒙皮，以及深沖和彎曲件。在航空工業(yè)中應(yīng)用廣泛衛(wèi)星天線（LF2）汽化器(熱交換管為LF21)第6頁,共31頁，星期六，2024年，5月主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。強(qiáng)度、硬度高，比強(qiáng)度與高強(qiáng)度鋼接近。加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁?？蛇M(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化，也可進(jìn)行變形強(qiáng)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(jī)翼梁(腹板為硬鋁合金)常用形變鋁合金硬鋁合金第7頁,共31頁，星期六，2024年，5月室溫強(qiáng)度最高的鋁合金，σb最高可達(dá)680MPa。熱態(tài)塑性好，耐蝕性差。時(shí)效強(qiáng)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(jié)構(gòu)件和承受高載荷的零件。如飛機(jī)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(jī)主起落架第8頁,共31頁，星期六，2024年，5月具有優(yōu)良的熱塑性，適宜鍛造；鑄造性能、耐蝕性較好；力學(xué)性能高（與硬鋁相近）。主要用作航空及儀表業(yè)中形狀復(fù)雜、要求比強(qiáng)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(jī)葉片第9頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用鑄造鋁合金類別合金代號(hào)與牌號(hào)σbMPaδ5%主要用途鋁硅合金ZL101ZAlSi7Mg20219222形狀復(fù)雜的砂型、金屬型和壓力鑄造零件。如飛機(jī)、儀器的零件等。ZL102ZAlSi1215313324形狀復(fù)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(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸頭、機(jī)匣、油泵殼體等。ZL108ZAlSi12Cu2Mg1192251

砂型、金屬型鑄造、要求高溫強(qiáng)度及低膨脹系數(shù)的零件。如高速內(nèi)燃機(jī)活塞等。第10頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用鑄造鋁合金類別合金代號(hào)與牌號(hào)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(dòng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車、飛機(jī)零件。第11頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用鑄造鋁合金活塞(裙部為鋁硅合金)汽缸頭Al-Cu鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301)大型空壓機(jī)活塞(ZL401)第12頁,共31頁，星期六，2024年，5月美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)

(所用材料大部分是鋁合金)高比強(qiáng)鋁合金機(jī)翼——航空用最多的材料鋁合金鋁是可以回收利用的金屬第13頁,共31頁，星期六，2024年，5月二、鈦及鈦合金鈦及鈦合金的特點(diǎn):重量輕、強(qiáng)度、比強(qiáng)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(chǔ)量豐富；加工工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴（鈦的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，

熔煉、

澆注、焊接和部分熱處理都要在真空中進(jìn)行）；主要用作航空、航天、化工、造船等重要的結(jié)構(gòu)材料。美F-22戰(zhàn)機(jī)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、

+

型鈦合金第14頁,共31頁，星期六，2024年，5月工業(yè)純鈦（TA1～TA3

）密度小（4.58g/cm3）,熔點(diǎn)高（1668℃）；具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：工業(yè)純鈦具有良好的力學(xué)性能

（強(qiáng)度不是很高，但比強(qiáng)度高，塑性及低溫韌性好）；耐腐蝕性能非常好（氧化性介質(zhì)、海水、酸、堿和大多數(shù)有機(jī)酸），但在氫氟酸中會(huì)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)奧氏體不銹鋼第15頁,共31頁，星期六，2024年，5月純鈦用來制造在350℃以下工作的、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。鈦鋼復(fù)合反應(yīng)釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔第16頁,共31頁，星期六，2024年，5月

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(qiáng)化，可通過冷變形強(qiáng)化；室溫強(qiáng)度低于另兩類鈦合金，但高溫強(qiáng)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(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵第17頁,共31頁，星期六，2024年，5月

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(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化；有較高的強(qiáng)度（σb可達(dá)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(fù)雜，難于焊接,應(yīng)用受到限制；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。β鈦合金眼鏡架鈦合金棒第18頁,共31頁，星期六，2024年，5月

+

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(jìn)行熱處理強(qiáng)化，強(qiáng)度高，具有良好的熱強(qiáng)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(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭和導(dǎo)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(jī)壓氣機(jī)葉片第19頁,共31頁，星期六，2024年，5月三、銅及銅合金銅及銅合金的特點(diǎn):導(dǎo)電、導(dǎo)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(xué)性能。如優(yōu)良的減摩性和耐磨性、高的彈性極限和疲勞強(qiáng)度等；色澤美觀。分類:……紫銅黃銅青銅白銅第20頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金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(gòu)轉(zhuǎn)變；具有抗磁性，銅制儀器不受外來磁場(chǎng)的干擾；具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性；塑性高，強(qiáng)度低，低溫下塑性、韌性好；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。第21頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金黃銅——以鋅為主要合金元素的銅合金牌號(hào)性能特點(diǎn)主要用途普通黃銅H70塑性好、強(qiáng)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(jī)械和電氣用零件H63強(qiáng)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(dǎo)管、夾線板、散熱器、環(huán)形件H59有足夠好的力學(xué)性能，承受熱壓力加工性能良好，耐蝕性一般機(jī)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(xué)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(xué)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第22頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金黃銅制品第23頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金白銅——以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。牌號(hào)性能特點(diǎn)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(jī)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(qiáng)度和塑性高，能進(jìn)行冷加工變形，成本低。用于制造精密機(jī)械、儀表零件及醫(yī)療器械等。白銅線是國際上應(yīng)用比較廣泛的一種耐蝕性材料和裝飾結(jié)構(gòu)材料第24頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金白銅制品白銅件白銅型材鋁白銅白銅一帆風(fēng)順船康銅熱偶第25頁,共31頁，星期六，2024年，5月常用銅合金青銅——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(hào)性能特點(diǎn)主要用途錫青銅QSn4-3鑄造流動(dòng)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(jī)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(qiáng)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(jī)及儀器中的高強(qiáng)、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(qiáng)度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價(jià)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(jī)件.QBe1.9QBe1.7第26頁,共31頁，星期六，2024年，5月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)青銅制品第27頁,共31頁，星期六，2024年，5月——制造滑動(dòng)軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金

與滾動(dòng)軸承相比滑動(dòng)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(diǎn)。當(dāng)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦與軸頸發(fā)生強(qiáng)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(qiáng)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(dǎo)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。第28頁,共31頁，星期六，2024年，5月以錫為主并加入少量銻、銅等元素組