工程材料学第7章-有色金属及其合金

1、 铝合金扳状抛物面天线铝合金扳状抛物面天线 1.1. 比重小、比强度高比重小、比强度高 纯铝的比重只有纯铝的比重只有 2.72.7，仅为铁的，仅为铁的1/31/3。合金的比重也很小，采用各种强化。合金的比重也很小，采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强钢高得多。一般高强钢高得多。 2.2. 优良的物理、化学性能优良的物理、化学性能 铝的导电性好。仅次于银、铜和金。在室温时的导电率约为铜的铝的导电性好。仅次于银、铜和金。在室温时的导电率约为铜的6464。 铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相

2、当好的抗大气腐蚀能力。其磁铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力。其磁 化率极低，接近于非铁磁性材料。化率极低，接近于非铁磁性材料。 3 3. . 加工性能良好加工性能良好 铝及铝合金（退火状态）的塑性很铝及铝合金（退火状态）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理，可达超高强铝合金成形后经热处理，可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。能极好。 铝及铝合金在电器工程、航空及宇铝及铝合金在电器工程、航空及宇航工收、一般机械和轻工业中都有广航工收、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。泛的

3、用途。工业铝合金型材工业铝合金型材纯铝中含有铁、硅、铜、锌等杂质元素，使性能略微降低。纯纯铝中含有铁、硅、铜、锌等杂质元素，使性能略微降低。纯铝材料按纯度可分为三类铝材料按纯度可分为三类:1.工业纯铝工业纯铝 纯度为纯度为98.099.0%，牌号有，牌号有L1, L2 . L3. L4. L5等，等，编号越大，纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合编号越大，纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。金。2.工业高纯铝工业高纯铝 纯度为纯度为98.8599.9%，牌号有，牌号有LG1,LG2等，用于等，用于制作铝箔、冶炼铝合金的原料。制作铝箔、冶炼铝合金的原料。3.高纯铝高纯

4、铝 纯度为纯度为99.9399.99%，牌号有，牌号有LG3,LG4,LG5等，编等，编号越大，纯度越高。高纯铝主要用于科学研究及制作电容器等。号越大，纯度越高。高纯铝主要用于科学研究及制作电容器等。纯铝的强度很低纯铝的强度很低,不能作为结构材料使用不能作为结构材料使用 铝中加入合金元素后，可获得较高的强度、并保铝中加入合金元素后，可获得较高的强度、并保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能，因此铝合金可用于制造承受较大载荷的机械能，因此铝合金可用于制造承受较大载

5、荷的机械零件构件零件构件 1 1铝合金的时效铝合金的时效 1 1）固溶处理）固溶处理 将成分位于相将成分位于相中中 D-FD-F之间的合金加热到之间的合金加热到相区，相区，经保温获得单相经保温获得单相固溶体后迅速水冷，可在室温固溶体后迅速水冷，可在室温得到过饱和的得到过饱和的固溶体，这种处理方式称固溶处固溶体，这种处理方式称固溶处理。这种组织是不稳定的有分解出强化相过度到理。这种组织是不稳定的有分解出强化相过度到稳定状态的倾向。硬化曲线稳定状态的倾向。硬化曲线 2）时效硬化）时效硬化在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高.这种现象为时效或时

6、效硬这种现象为时效或时效硬化化.在室温下进行的称在室温下进行的称自然时效自然时效；在加热条件下进行的称；在加热条件下进行的称人工时效人工时效.例如例如:含含4%Cu的的Al-Cu合金合金()，加热到，加热到500并保温一段时间后，在水中快冷时并保温一段时间后，在水中快冷时来不及析出来不及析出.合金获得过饱和的合金获得过饱和的固溶体组织、其强度为固溶体组织、其强度为 250MPa. 若在室温下放若在室温下放置，随着时间的延续置，随着时间的延续,强度逐渐提高，经强度逐渐提高，经15天后天后,可可400MPa.示出该合金的自然示出该合金的自然时效曲线时效曲线3 3）时效发生的条件）时效发生的条件 能

7、在高温形成均匀的固溶体，并且固溶能在高温形成均匀的固溶体，并且固溶体中溶质的溶解度必须随温度的降低而体中溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低显著降低4 4）时效规律）时效规律为其在不同温度下的时效曲线为其在不同温度下的时效曲线. .可以看可以看出：出：(1)(1)时效温度越高时效温度越高, ,强度峰值越低强度峰值越低, ,强化效果强化效果越小越小; ;(2)(2)时效温度越高时效温度越高, ,时效速度越快时效速度越快, ,强度峰值强度峰值出现所需时间越短出现所需时间越短; ;(3)(3)低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性持相对的稳定性, ,抑制

8、时效的进行抑制时效的进行. . 5）回归现象）回归现象 自然时效后的铝合金自然时效后的铝合金,在在230250短时间短时间(几秒至几分钟几秒至几分钟)加热后，加热后，快速水冷至室温时，可以重新变软快速水冷至室温时，可以重新变软,如再在室温下放置，则又能如再在室温下放置，则又能发生正常的自然时效发生正常的自然时效.这种现象称为回归。一切能时效硬化的合这种现象称为回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象金都有回归现象.自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低时强度有所降低. 回归现象在实际生产中意义回归现象在实际生产中意义: 时效后的铝合金可在回

9、归处理后的软化状态进行各种冷变形时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形.例例如：利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等如：利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等. 两类：两类： 变形铝合金：变形铝合金：成分低于成分低于D D的合金，的合金，加热时能形成固溶体组织，塑性较好加热时能形成固溶体组织，塑性较好. .适于变形加工，称为变形铝合金适于变形加工，称为变形铝合金. .变变形铝合金中成分低于形铝合金中成分低于F F的合金，因不的合金，因不能进行热处理强化，称为不可热处理能进行热处理强化，称为不可热处理强化的铝合金强化的铝合金; ;成分位于成分位于F-DF-D之间的合之间的

10、合金，可进行固溶时效强化，称为可热金，可进行固溶时效强化，称为可热处理强化的铝合金处理强化的铝合金. . 铸造铝合金：铸造铝合金：成分高于成分高于D D的合金，的合金，由于冷却时有共晶反应发生，流动性由于冷却时有共晶反应发生，流动性较好，适于铸造生产，称为铸造铝合较好，适于铸造生产，称为铸造铝合金金. . 2 铝合金的分类 变形铝合金变形铝合金:防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金金.主要的牌号、化学成分与机械性能见主要的牌号、化学成分与机械性能见. 1.防锈铝合金防锈铝合金 防锈铝合金主要是防锈铝合金主要是Al-Mn-Mg 锰的主要作用是提高抗蚀

11、能力，并起固溶强化作用。锰的主要作用是提高抗蚀能力，并起固溶强化作用。 镁镁 亦有固溶强化作用，同时降低比重。亦有固溶强化作用，同时降低比重。 防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀性能高，塑性防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗蚀性能高，塑性好。这类合金不能进行时效硬化，属于不可热处理强化的铝好。这类合金不能进行时效硬化，属于不可热处理强化的铝合金，但可冷变形，利用加工硬化提高强度。合金，但可冷变形，利用加工硬化提高强度。 LF21(Al-Mn合金合金)：抗蚀性和强度均比纯铝高，并有良好的塑性和焊接性能，但因太抗蚀性和强度均比纯铝高，并有良好的塑性和焊接性能，但因太软而切削加工性能不良软而切

12、削加工性能不良.主要用于焊接件、容器、管道，或需用深主要用于焊接件、容器、管道，或需用深延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制品以及铆钉等延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制品以及铆钉等. LF5、LF11(Al-Mg合金合金)：比重比纯铝小，强度比比重比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，具有高的抗蚀性和塑性，合金高，具有高的抗蚀性和塑性，焊接性能良好，但切削加工性能差焊接性能良好，但切削加工性能差.主要用于焊接容器、管道，以主要用于焊接容器、管道，以及承受中等载荷的零件及制品，也可用作铆钉及承受中等载荷的零件及制品，也可用作铆钉. 2.硬铝合金硬铝合金 硬铝合金为硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金

13、，另含有少量系合金，另含有少量锰锰.它们可以进行时效强化它们可以进行时效强化.属于可热处理强属于可热处理强化的铝合金化的铝合金.亦可进行形变强化亦可进行形变强化.合金中的合金中的Cu、Mg可形成强化相；可形成强化相；Mn主要提高抗蚀性，并主要提高抗蚀性，并起一定固溶强化作用起一定固溶强化作用.因其析出倾向小，不因其析出倾向小，不参与时效过程；少量钛或硼可细化晶粒，提参与时效过程；少量钛或硼可细化晶粒，提高合金强度高合金强度.例如例如LY1，LY10等，等，Mg，Cu含量较低，塑性好，含量较低，塑性好，强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度

14、和硬度，时效速度较慢慢.主要用于制作铆铆钉，常称铆钉硬铝主要用于制作铆铆钉，常称铆钉硬铝. b. 标准硬铝标准硬铝 例如例如LY11等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等水平水平.退火后变形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好退火后变形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好.主要主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件. c.高合金硬铝高合金硬铝 例如例如LY12、LY6等，合金元素含量较多，强度和硬度等，合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及加工性能较差较高，塑性及加工性能较差.

15、用于制作航空模锻件和重要的销、轴用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零件等零件. 硬铝合金的不足：硬铝合金的不足：1）抗蚀性差：）抗蚀性差： 特别是在海水等环境中特别是在海水等环境中.因为合金中含有较高的铜，而含铜固溶体和因为合金中含有较高的铜，而含铜固溶体和化合物的电极电位比晶粒边界高，会促进晶间的腐蚀，所以需要防护化合物的电极电位比晶粒边界高，会促进晶间的腐蚀，所以需要防护的硬铝材料的外部，都要包一层高纯度铝，作成包铝硬铝材料的硬铝材料的外部，都要包一层高纯度铝，作成包铝硬铝材料.但包但包铝硬铝材料热处理后强度比未包铝者低铝硬铝材料热处理后强度比未包铝者低.2）固溶处理的加热温度范围很窄：）

16、固溶处理的加热温度范围很窄： 例如例如LY11的固溶化温度为的固溶化温度为505510，L12为为495503低于以上范围低于以上范围时，固溶体过饱和度不足，不能获得最大的时效效果，超过以上范围时，固溶体过饱和度不足，不能获得最大的时效效果，超过以上范围时，容易发生晶界熔化时，容易发生晶界熔化.所以温度必须严格控制所以温度必须严格控制. 3.3.超硬铝合金超硬铝合金 超硬铝合金为超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金，并含有少系合金，并含有少量的铬和锰量的铬和锰.牌号有牌号有LC4、LC6等等.锌、铜、镁与铝形锌、铜、镁与铝形成固溶体和第二相成固溶体和第二相(例如例如AlMgZnCu2）等，

17、合金经）等，合金经固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度，固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度，所以它们是强度最高的一类铝合金所以它们是强度最高的一类铝合金.但这类合金的抗但这类合金的抗蚀性较差，高温下软化快蚀性较差，高温下软化快.用包铝法可提高抗蚀性用包铝法可提高抗蚀性.超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如飞超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等机大梁、起落架等. 4.锻铝合金锻铝合金 锻铝合金为锻铝合金为A1-Mg-Si-Cu或或AL-Cu-Mg-Ni-Fe系合金系合金.牌号牌号有有LD5、LD7、LD10等等.合金的元素种类多但用量少，有合金的元

18、素种类多但用量少，有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性良好的热塑性、铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能能.这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要进行固溶处理和人工时效进行固溶处理和人工时效. 各类铸造铝合金的牌号、成分、机械性能及用途见各类铸造铝合金的牌号、成分、机械性能及用途见. (1) Al-Si (1) Al-Si 铸造铝合金铸造铝合金( (硅铝明硅铝明) ) Al-Si合金相图如图合金相图如图 简单硅铝明简单硅铝明 ZL102(含含10%13%Si) 铸造后几乎全部得到共晶体组织铸造后几乎全部得到共晶体组织(

19、+Si), 具有优良具有优良 的铸造性能的铸造性能(熔点低、流动性好、收缩小熔点低、流动性好、收缩小). 在一般情况下，在一般情况下，ZL102的共晶体由粗针状硅晶体和的共晶体由粗针状硅晶体和固溶体构成固溶体构成,强度和塑强度和塑性都较差性都较差. 浇铸前向合金液中加入占合金重量浇铸前向合金液中加入占合金重量2%3%的变质剂的变质剂(常用钠盐混合物常用钠盐混合物: 2/3NaF+1/3NaCl)以细化合金组织以细化合金组织, 显著提高合金的强度及塑性显著提高合金的强度及塑性,这种处理这种处理方法即是变质处理方法即是变质处理. 五五. 铸造铝合金铸造铝合金 经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体经

20、变质处理后的组织是细小均匀的共晶体(+Si)+初生初生固溶体（如图）固溶体（如图）,获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较快时共晶点右移的缘故获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较快时共晶点右移的缘故. ZL102铸造性能很好，焊接性能也好，密度小，并有相当好的抗蚀性和耐铸造性能很好，焊接性能也好，密度小，并有相当好的抗蚀性和耐热性，但不能时效强化，强度较低，经变质处理后热性，但不能时效强化，强度较低，经变质处理后, b最高不超过最高不超过180MPa. 仅适于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水泵壳体以及仅适于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水泵壳体以及一些承受

21、低载荷的零件一些承受低载荷的零件. 未变质处理未变质处理 变质处理变质处理 特殊硅铝明特殊硅铝明 为了提高硅铝明的强度，在合金中加入一些能形成强化相为了提高硅铝明的强度，在合金中加入一些能形成强化相CuAl2(相相)、Mg2Si(相相)、Al2CuMg(s相相)的的Cu、Mg等元素，以获得能进行时效硬化等元素，以获得能进行时效硬化的特殊硅铝明的特殊硅铝明.这样的合金也可进行变质处理这样的合金也可进行变质处理. ZL101和和ZL104 含有少量含有少量Mg，能生成，能生成Mg2Si相，除变质处理外，还可进行淬火及人工时相，除变质处理外，还可进行淬火及人工时效处理效处理. ZL104的热处理工艺

22、为的热处理工艺为: 530540加热，保温加热，保温5h, 在热水中淬火，然后在在热水中淬火，然后在17080时效时效67h. 经热处理后，合金的强度经热处理后，合金的强度b可达可达200230MPa. 制造低强度的、形状复杂的铸件，例如电动机壳体、气缸体以及一些承制造低强度的、形状复杂的铸件，例如电动机壳体、气缸体以及一些承受低载荷的零件等受低载荷的零件等. (2)Al-Cu铸造铝合金铸造铝合金 Al-Cu合金的强度较高，耐热性好，但铸造性能不好，有热裂和合金的强度较高，耐热性好，但铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性较差疏松倾向，耐蚀性较差. ZL201的室温强度、塑性比较好，可制的室温

23、强度、塑性比较好，可制作在作在300以下工作的零件，常用于铸造内燃机气缸头、活塞等以下工作的零件，常用于铸造内燃机气缸头、活塞等零件。零件。ZL202塑性较低，多用于高温下不受冲击的零件，塑性较低，多用于高温下不受冲击的零件，ZL203经淬火时效后，强度较高，可作结构材料，铸造承受中等载荷经淬火时效后，强度较高，可作结构材料，铸造承受中等载荷和形状较简单的零件和形状较简单的零件. Al-Mg合金合金(ZL301、ZL302)强度高，比重小强度高，比重小(为为2.55)，有良好，有良好的耐蚀性，但铸造性能不好。耐热性低。这类合金可进行时效的耐蚀性，但铸造性能不好。耐热性低。这类合金可进行时效处理

24、，通常采用自然时效，多用于制造承受冲击载荷、在腐蚀处理，通常采用自然时效，多用于制造承受冲击载荷、在腐蚀性介质中工作的、外形不太复杂的零件，例如舰船配件等。性介质中工作的、外形不太复杂的零件，例如舰船配件等。 (4)Al-Zn铸造铝合金铸造铝合金 Al-Zn合金合金(ZL401、ZL402)价格便宜，铸造件能优良，经变质处理和价格便宜，铸造件能优良，经变质处理和时效处理后强度较高，但抗蚀性差，热裂倾向大，常用于制造拖拉机时效处理后强度较高，但抗蚀性差，热裂倾向大，常用于制造拖拉机的发动机零件及形状复杂的仪器元件，也可用于制造日用品的发动机零件及形状复杂的仪器元件，也可用于制造日用品. 铸造铝合

25、金的铸件形状较复杂，组织较粗大，并有严重偏析铸造铝合金的铸件形状较复杂，组织较粗大，并有严重偏析.因此与变因此与变形铝合金热处理相比，淬火温度应高些，保温时间要长些，以使粗大形铝合金热处理相比，淬火温度应高些，保温时间要长些，以使粗大析出物尽量溶解，并使固溶体成分均匀化析出物尽量溶解，并使固溶体成分均匀化.淬火一般用水冷却，且多淬火一般用水冷却，且多采用人工时效采用人工时效. 一一. .特性特性 1.1.优异的物理、化学性能优异的物理、化学性能 纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好纯铜导电性、导热性极佳，铜合金的导电、导热性也很好. .铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高铜及铜合金

26、对大气和水的抗蚀能力很高. .铜是抗磁性物质铜是抗磁性物质. . 2. 2.良好的加工性能良好的加工性能 铜及其某些合金塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金铜及其某些合金塑性很好，容易冷、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能有很好的铸造性能. . 3.3.某些特殊机械性能某些特殊机械性能 优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜），高优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜），高 的弹性极限和的弹性极限和疲劳极限疲劳极限( (如铁青铜等如铁青铜等).). 4.4.色泽美观色泽美观 铜及铜合金在电气工业，仪表工业，造船工业及机械制造工业部铜及铜合金在电气工业，仪表工业，造船工业及机械制造工业部门中获得

27、了广泛的应用门中获得了广泛的应用, ,但铜的储量较小，价格较贵，属于应节约但铜的储量较小，价格较贵，属于应节约使用的材料，只有在特殊需要的情况下，例如要求特殊的磁性、使用的材料，只有在特殊需要的情况下，例如要求特殊的磁性、耐蚀性、加工性能、机械性能以及特殊的外观等条件下才考虑使耐蚀性、加工性能、机械性能以及特殊的外观等条件下才考虑使用用. . 纯铜呈紫红色，主要用于制作电导体及配制合纯铜呈紫红色，主要用于制作电导体及配制合金金. 根据杂质含量的不同，工业纯铜分为四种：根据杂质含量的不同，工业纯铜分为四种：T1，T2，T3，T4.编号越大，纯度越低编号越大，纯度越低.工业纯铜的牌工业纯铜的牌号，

28、成分及用途见表号，成分及用途见表. 除工业纯铜外，还有一类无氧铜，其氧含量极除工业纯铜外，还有一类无氧铜，其氧含量极低小于低小于0.003%.牌号有牌号有TU1，TU2，主要用于制，主要用于制作电真空器件及高导电性导线作电真空器件及高导电性导线.这种导线能抗氢这种导线能抗氢的作用，不发生氢脆的作用，不发生氢脆.纯铜的强度低，不宜用作纯铜的强度低，不宜用作结构材料结构材料. 纯铜管纯铜管三.铜合金 铜中加入合金元素后，可获得较高的铜中加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持纯铜的某些优良性强度，同时保持纯铜的某些优良性能能.一般铜合金分黄铜，青铜和白铜一般铜合金分黄铜，青铜和白铜三大类三大类.

29、1.黄铜黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金成为黄以锌为主要合金元素的铜合金成为黄铜，按照化学成分，黄铜分普通黄铜，按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种铜和复杂黄铜两种.黄黄 铜铜 （1）普通黄铜 普通黄铜是铜锌二元合金，相图见. 黄铜的锌含量对机械性能的影响: 在30-32以下，随锌含量的增加强度和延伸率升高；过32后，组织中出现相，塑性开始下降，但少量相的存在对强度无坏影响，合金强度仍然很高。锌含量高于45以后，组织全部为 相，强度急剧下降，塑性继续降低。铜锌合金的显微组织 l黄铜不仅有良好的变形加工性能，而且有优良的铸造性能.由于结晶温度间隔很小，它的流动很好，易形成集中缩孔，铸件组织

30、致密，偏析倾向较小.l 黄铜的耐蚀性比较好，与纯铜接近.但锌含量7(持别是20%后)的冷加工黄铜，由于有残余应力存在，在潮湿的大气或海水中，持别是在含有氨的环境中，容易产生应力腐蚀，使黄铜开裂.这种现象叫做应力腐蚀开裂或“季裂”.所以冷加工后的黄铜应进行低温退火(250300度加热保13小时)以消除内应力，或加入适量的锡、硅、铝、锰、镍等元素来显著降低对应力腐蚀开裂的敏感性. l常用单相黄铜的牌号有常用单相黄铜的牌号有H80、H70、H68等等.“H”为为“黄铜黄铜”，数字表示平均铜含，数字表示平均铜含量量.由于塑性很好，这类黄铜适于制作冷由于塑性很好，这类黄铜适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材

31、及形状复杂的轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。双相黄铜的牌号有深冲零件。双相黄铜的牌号有H62、H59等，因可进行热变形等，因可进行热变形,通常热轧成棒通常热轧成棒材、板材材、板材.这类黄铜也可铸造这类黄铜也可铸造.l普通黄铜的牌号，成分，性能和用途普通黄铜的牌号，成分，性能和用途见见表表.黄铜制品黄铜制品 （2 2）复杂黄铜）复杂黄铜复杂黄铜复杂黄铜 为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素，形能，在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素，形成各种复杂黄铜：铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、硅黄铜、成各种复杂

32、黄铜：铅黄铜、锡黄铜、铝黄铜、硅黄铜、锰黄铜、铁黄铜及镍黄铜等锰黄铜、铁黄铜及镍黄铜等.编号方法：编号方法：H+主加元素符号主加元素符号+铜含量铜含量+主加元素含量主加元素含量.例例如如HPb60-1，表示平均成分为，表示平均成分为60Cu、1Pb、其余为、其余为锌的铅黄铜锌的铅黄铜.铸造黄铜则在编号前加铸造黄铜则在编号前加“Z”字字.复杂黄铜分复杂黄铜分压力加工黄铜和铸造黄铜两类压力加工黄铜和铸造黄铜两类. a.铅黄铜 铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度影响不大，略微降低塑性.压力加工铅黄铜主要用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如钟表零件等)，铸造铅黄铜可制作铀瓦和衬套. b.锡黄铜

33、 锡显著提高黄铜在海洋大大气和海水中的抗蚀性，并使强度有所提高.压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件. c.c.铝黄铜铝黄铜 铝提高黄铜的强度和硬度铝提高黄铜的强度和硬度( (但使塑件降低但使塑件降低) )，改善在，改善在大气中的抗蚀性大气中的抗蚀性. .铝黄铜可制作海船零件及其它机器的耐蚀零铝黄铜可制作海船零件及其它机器的耐蚀零件件. .铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，用于制造大型蜗杆，海船用螺旋浆等重要耐蚀性的复杂黄铜，用于制造大型蜗杆，海船用螺旋浆等重要零件零件. . d. d.硅黄铜硅黄铜 硅显著提高黄

34、铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性. .硅硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工. .主要用主要用于制造船舶及化工机械零件于制造船舶及化工机械零件. . e.e.锰黄铜锰黄铜 锰提高黄铜的强度但不降低塑性，也能提高在海水锰提高黄铜的强度但不降低塑性，也能提高在海水及过热蒸气中及过热蒸气中 的抗蚀性的抗蚀性. .锰黄铜常用于制造海船零件及轴承等锰黄铜常用于制造海船零件及轴承等耐磨件耐磨件. . f.f.铁黄铜铁黄铜 黄铜中加入铁，同时加入少量锰，可提高再结晶温黄铜中加入铁，同时加入少量锰，可提高再结晶温度和

35、细化晶粒，改善机械性能，使其具有高的韧性和耐磨性，度和细化晶粒，改善机械性能，使其具有高的韧性和耐磨性，并在大气和海水中有优良的抗蚀性，因而可制造受摩擦及海并在大气和海水中有优良的抗蚀性，因而可制造受摩擦及海水腐蚀的零件水腐蚀的零件. . g. g. 镍黄铜镍黄铜 镍提高黄铜的再结晶温室并细化其晶敞，改善机镍提高黄铜的再结晶温室并细化其晶敞，改善机械性能和抗蚀性械性能和抗蚀性. .降低应力腐蚀开型倾向降低应力腐蚀开型倾向. .镍黄铜的热加工性镍黄铜的热加工性能良好，在造船和电机制造工业中广泛应用能良好，在造船和电机制造工业中广泛应用. . 部分复杂黄铜加工产品的牌号、成分、机械性能及用途部分复

36、杂黄铜加工产品的牌号、成分、机械性能及用途 青铜青铜：青铜原指铜锡合金，但工青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金为青铜，所以青锰等的铜基合金为青铜，所以青铜实际上包括有锡青铜、铝青铜、铜实际上包括有锡青铜、铝青铜、铍青铜，等等铍青铜，等等. .青铜也可分为压力青铜也可分为压力加工青铜和铸造青铜两类加工青铜和铸造青铜两类. . 青铜工艺品青铜工艺品 编号方法：Q+Q+主加元素符号主加元素符号+ +主加元素含量主加元素含量+ +其它元素含量。其它元素含量。“Q”Q”为为“青铜青铜”. .例如，例如，QSn4-3QSn4-3表尔含表尔含4

37、4Sn.3%ZnSn.3%Zn，其余为，其余为CuCu的锡青铜的锡青铜. .铸造青铜是在编外前加铸造青铜是在编外前加“Z”Z”字字. . 部分青铜加工产品的牌号、成分、机械性能及用途 ( (1)1)锡青铜锡青铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜.Cu-Sn.Cu-Sn合金相图合金相图. .相是锡溶于铜中的固溶体，具有相是锡溶于铜中的固溶体，具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、面心立方晶格，塑性良好，容易冷、热变形热变形. 相是以电子化合物相是以电子化合物Cu5Sn为基的固为基的固溶体，具有体心立方品格，在高温下溶体，具有体心立方品格，在高温下塑性很好，可热

38、变形塑性很好，可热变形.相在相在586度发度发生共析分解，形成生共析分解，形成(+)共析体共析体. 是一电子化合物是一电子化合物Cu3Sn为基的固溶为基的固溶体，在体，在520发生共析分解，形成发生共析分解，形成(+)共析体共析体. 相是以电子化合物相是以电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，具有复杂立为基的固溶体，具有复杂立方晶格方晶格.在在350，相发生共析反应，相发生共析反应，转变为转变为+共析体共析体.但在实际生但在实际生产条件下，产条件下，相的分解极困难，一般相的分解极困难，一般得不到得不到(+)共析体，只能得到共析体，只能得到(+)共析体共析体.相极硬和脆，不能塑性变形，相极硬和脆

39、，不能塑性变形，因此含较多因此含较多相的铜锡合金在室温下相的铜锡合金在室温下进行冷变形是非常困难的进行冷变形是非常困难的锡原子在铜中的扩散比较困难，生产条件下的铜锡合锡原子在铜中的扩散比较困难，生产条件下的铜锡合金的组织，与平衡状态的相差很远金的组织，与平衡状态的相差很远.在一般铸造状态下，在一般铸造状态下，只有含低于只有含低于56%Sn的锡青铜能获得的锡青铜能获得a单相组织。大于单相组织。大于56Sn时，组织中出现时，组织中出现(+)共析体共析体.铜锡合金的结晶铜锡合金的结晶温度范围较大，温度范围较大，相常呈枝晶状，并发生枝晶偏析相常呈枝晶状，并发生枝晶偏析.锡锡(Sn) 对铸态时机械性能的

40、影响对铸态时机械性能的影响锡含量较少时，锡含量的增加使强度和锡含量较少时，锡含量的增加使强度和塑性增大塑性增大.锡含量大于锡含量大于6-7后，合金中后，合金中出现硬脆的出现硬脆的相，塑性急剧下降，但强相，塑性急剧下降，但强度继续增高度继续增高.当含量大于当含量大于20后，大量的后，大量的相使强度显著下降，合金变得很硬而相使强度显著下降，合金变得很硬而脆，无使用价值脆，无使用价值.工业中使用的锡青铜，工业中使用的锡青铜，锡含量大多在锡含量大多在3-14之间之间.锡含量小于锡含量小于5的锡青铜适于冷加工使用；锡含过为的锡青铜适于冷加工使用；锡含过为5-7的锡青铜适于热加工；锡含量大干的锡青铜适于热

41、加工；锡含量大干10的锡青铜适于铸造。的锡青铜适于铸造。锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件. .但铸件易生成分散但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高压下容易渗漏缩孔，使密度降低，在高压下容易渗漏. . 锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸气中的抗蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性较差盐酸、硫酸和氨水中的抗蚀性较差. . 锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加工性能锡青铜中加入少量铅，可提高耐磨性和切削加工性能. . 加入磷可提高弹性极限、疲劳极限及耐磨性加入磷可提高

42、弹性极限、疲劳极限及耐磨性. . 加入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性能加入锌可缩小结晶温度范围，改善铸造性能. . 锡青铜在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，主要制造轴承、锡青铜在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用，主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件，以及抗蚀、抗磁零件等. . 以铝为主要合金元素的铜合金称铝青以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜铜.Cu-Al合金相图见图合金相图见图.相是铝在铜中的固相是铝在铜中的固溶体，具有面心立方晶格，强度较高，塑溶体，具有面心立方晶格，强度较高，塑性良好，可以进行冷、热变形性良好，可

43、以进行冷、热变形.相是以电子相是以电子化合物化合物Cu3Al为基的固溶体，为体心立方晶为基的固溶体，为体心立方晶格，在格，在565度时发生共析反应；度时发生共析反应； (+2),2相是以电子化合物相是以电子化合物Cu9Al4为基的为基的固溶体，为复杂立正方晶格，极硬且脆固溶体，为复杂立正方晶格，极硬且脆.在在实际铸造条件下，铝含量为实际铸造条件下，铝含量为8-9的合金，的合金，由于冷却速度较快由于冷却速度较快-转变不完全，部分转变不完全，部分相被保留，并随后发生共析反应，所以组相被保留，并随后发生共析反应，所以组织中常有部分织中常有部分(+2)共析体共析体. 铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、

44、碳铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、碳酸及大多数有机酸中的耐蚀性，均比黄铜酸及大多数有机酸中的耐蚀性，均比黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比黄铜和和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比黄铜和锡青铜好。锡青铜好。 主要用于制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂主要用于制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件，以及弹簧条件下工作的高强度抗磨零件，以及弹簧和其它高耐蚀性弹性元件和其它高耐蚀性弹性元件 以铍为基本合金元素的铜合金以铍为基本合金元素的铜合金 (铍铍含量含量1.72.5%)称铍青铜称铍青铜.右图为铜右图为铜铍合金相图铍合金相图.铍溶于钢中形成铍溶于钢中形成a固溶固溶体体.铍在铜中的溶解度随温度

45、变化很铍在铜中的溶解度随温度变化很大在大在866度时最大溶解度为度时最大溶解度为2.7，而在室温下仅为，而在室温下仅为0.2，因此铍，因此铍青铜能发生时效硬化青铜能发生时效硬化.特点：特点： a）能通过热处理强化，有很高的强度、硬度、疲劳极限和弹）能通过热处理强化，有很高的强度、硬度、疲劳极限和弹性极限，而且耐蚀、耐磨、无磁性，导电和导热性好性极限，而且耐蚀、耐磨、无磁性，导电和导热性好 b）受冲击无火化）受冲击无火化 c）冷热加工性能好，铸造性能也好）冷热加工性能好，铸造性能也好应用：应用： a）高级精密弹性零件及特殊要求的耐磨零件）高级精密弹性零件及特殊要求的耐磨零件 b）高速、高温、高压

46、零件）高速、高温、高压零件 c）防爆合金，如炼油厂常用的防爆工具）防爆合金，如炼油厂常用的防爆工具 3 3白铜白铜 白铜白铜：以镍为主要合金元素的以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜铜合金称为白铜. 主要有普主要有普通白铜、铝白铜和锰白铜通白铜、铝白铜和锰白铜等。等。普通白铜仅含铜和镍普通白铜仅含铜和镍.特点：特点：具有很高的耐蚀性，具有很高的耐蚀性，电电阻率高，阻率高，优良的冷、热加工性优良的冷、热加工性. 应用：应用：广泛用于制造广泛用于制造船舶、船舶、精密仪器、仪表、化工机精密仪器、仪表、化工机械及医疗器械中的关键零械及医疗器械中的关键零件件. 白铜管白铜管 编号编号：B+镍的平均含量镍的

47、平均含量.“B”为为“白铜白铜”.例如，例如，B19表示含表示含19Ni的普通白铜的普通白铜. 常用白铜的牌号、成分、机械性能和用途见表常用白铜的牌号、成分、机械性能和用途见表.作业及思考题1 根据二元铝合金一般相图，说明铝合金是如何分类的？2 什么是铝合金热处理强化方法？简述其强化机理？3 变形铝合金分为哪几类？主要性能特点是什么？4 如何提高ZL102的力学性能？5 试述Cn-Zn(黄铜）的主要性能特点及应用？（为什么黄铜H62的强度高而塑性低？黄铜H68的塑性却比H62好？ 钛是化学活泼性极高的金属，呈灰白色钛是化学活泼性极高的金属，呈灰白色 钛及钛合金具有重量轻、比强度高、耐高钛及钛合

48、金具有重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点，同时资温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点，同时资源丰富，所以有着广泛应用前景。但目前钛及源丰富，所以有着广泛应用前景。但目前钛及钛合金的加工条件复杂，成本较昂贵，在很大钛合金的加工条件复杂，成本较昂贵，在很大程度上限制了它们的应用。钛及钛合金程度上限制了它们的应用。钛及钛合金见表见表 一、纯钛一、纯钛 1. 纯钛性能纯钛性能密度小（密度小（4.5g/cm3），熔点高（），熔点高（1 688），）， 热膨胀系数小，导热性差。热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好（纯钛塑性好（=40%、=60%） 、强度、硬度低（、强度、硬度低（b= 290

49、MPa、100HBW)。钛的成形性、焊接性和切削加工性良好，可制成细丝和薄片。钛的成形性、焊接性和切削加工性良好，可制成细丝和薄片。钛在大气和海水中有优良的耐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等钛在大气和海水中有优良的耐蚀性，在硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠等介质中都很稳定。介质中都很稳定。钛与氧、氮形成致密的保护膜，因此在大气、高温气体及许多腐蚀性介钛与氧、氮形成致密的保护膜，因此在大气、高温气体及许多腐蚀性介质中有良好的耐蚀性。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢质中有良好的耐蚀性。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢 2. 晶体结构晶体结构 钛具有同素异晶转变。钛具有同素异晶转变。 钛在固态

50、有两种结构：钛在固态有两种结构： 882.5以以上上直到熔点为体心立方晶格直到熔点为体心立方晶格, 称称 -Ti。 882.5以下为密排六方晶格以下为密排六方晶格, 称称 -Ti 。 冷却时在冷却时在882.5发生同素异构转变发生同素异构转变: -Ti -Ti 3. 牌号及用途牌号及用途 TA0、 TA1、TA2、TA3四四种。种。编号越大杂质越多。编号越大杂质越多。 用途：用途：纯钛可制作在纯钛可制作在350以下工作的、强度要求不以下工作的、强度要求不高的零件高的零件和冲压件，如石和冲压件，如石油化工用的热交换器、反油化工用的热交换器、反应器、海水净化装置及舰应器、海水净化装置及舰船零部件。船零部件。 纯钛笔记本电脑外