第五章非铁金属材料与粉末冶金汇报材料

1、A1 萨01叫旳不可豐提 理强化的可馆建垠僅图5-1二元铝合金相图第五章非铁金属材料与粉末冶金材料非铁金属材料是指除钢铁材料以外的其它金属及合金的总称俗称有色金属。非铁金属材料种类繁多，应用较广的是Al、Cu、Ti及其合金以及滑动轴承合金。§ 5-1铝及铝合金一、工业纯铝阅读，答复下列问题1 铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度?2 .为什么纯铝在大气中有良好的耐蚀性？3.纯铝有哪些优点和缺点？主要应用？二、铝合金铝合金是向铝中加人适量的Si、Cu Mg Mn等合金元素，进行固溶强化和第二相强化而得到的。合金化可提高纯铝的强度并保持纯铝的特性。一些铝合金还可经冷变

2、形强化或热处理，进一步 提高强度。1. 铝合金的分类二元铝合金一般形成固态下局部互溶的共晶相图，如图5-1所示。根据铝合金的成分和工艺特点可把铝合 金分为变形铝合金和铸造铝合金。1变形铝合金 由图5- 1可知，凡成 分在D'点以左的合金加热时能形成单相固 溶体组织，具有良好的塑性，适于压力加工， 均称变形铝合金。变形铝合金又可分为两类：不能热处理强化的铝合金成分在F点以左的合金；能热处理强化的铝合金成分在F点与D'点之间的铝合金。2铸造铝合金成分在D'点以右 的铝合金，具有共晶组织，塑性较差，但熔点 低，流动性好，适于铸造，故称铸造铝合金。上述分类并不是绝对的。2、铝合

3、金的时效强化1概念1 固溶处理 将铝合金加热到 a单相区某一温度，经保温，使第二相溶入a中，形成均匀 的单相a固溶体，随后迅速水冷，使第二相来不及从 a固溶体中析出，在室温下得到过饱和的 a 固溶体，这种处理方法称为固溶热处理或固溶俗称淬火。2 固溶处理的性能特点硬度、强度无明显升高，而塑性、韧性得到改善；组织不稳定， 有向稳定组织状态过渡的倾向。3 时效强化 固溶处理后的铝合金， 随时间延长或温度升高而发生硬化的现象，称为时效即 时效强化。4 合金时效强化的前提条件合金在高温能形成均匀的固溶体，同时在冷却中，固溶体溶解 度随之下降，并能析出强化相粒子。5 合金时效各阶段的性能特点孕育期即在自

4、然时效初始阶段，铝合金的强度不高，塑性好，此时可进行各种冷变形加工如铆接、弯曲等。超过孕育期后，强度、硬度迅速增高。如图5-2所示。2 时效规律 铝合金时效强化效果与加热温度有关，如图5-3所示： 时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。 时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短；温度过高或时间过长，合金反而变软，这种现象称为"过时效。 低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行。生产中有实用 意义3回归处理将已时效强化的铝合金重新加热，经短时保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后的状态的处 理方法。之后还可时效一切能时效强化的合金都有回归现象。4退

5、火的目的铸造铝合金一是消除应力及成分偏析，稳定组织。变形铝合金一是消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。3. 变形铝合金1变形铝合金的分类、代号与牌号变形铝合金根据其性能特点和用途可分为防锈铝合金LF、硬铝合金LY、超硬铝合金LC及锻铝合金LD,其代号后的数字为顺序号。如LF5、LY12、LC4 LD5等。牌号见P1432常用的变形铝合金见 Pi44表5-2 不能热处理强化的铝合金 能热处理强化的铝合金4 .铸造铝合金铸造铝合金铸造性能良好，可获得各种近乎最终使用形状和尺寸的毛坯铸件，但塑性较低，不 能承受压力加工。1铸造铝合金的分类、代号及牌号按王加合金兀素的不冋，铸造铝合金可

6、分为A1-Si系、A1-Cu系、A1-Mg系、A1-Zn系。代号 由“ ZL+三位阿拉伯数字组成。“ZL是“铸铝二字汉语拼音字首，其后第一位数字表示合金系列，如 1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金；第二、三位数字表 示顺序号。例如：ZL102表示铝硅系02号铸造铝合金。假设为优质合金在代号后加“A',压铸合金在牌号前面冠以字母“ YZ。牌号 是由“ Z+基体金属的化学元素符号 +合金元素符号+数字组成。其中，“ Z是“铸 字汉语拼音字首，合金元素符号后的数字是以名义百分数表示的该元素的质量分数。例如：ZA1Si12表示 W疋12%勺铸造铝合金。2常用的铸造铝合金见表

7、5-3 仅简介铝硅合金A1-Si系这类合金密度小，有优良的铸造性能如流动性好，收缩及 热裂倾向小，一定的强度和良好的耐蚀性，但塑性较差。在生产中对它采用变质处理，可显著改 善其塑性和强度。ZAlSi12 ZL102是一种典型的铝硅合金，属于共晶成分，通常称为简单硅铝明。铸造后组 织是硅溶于铝中形成的a固溶体和硅晶体组成的共晶体一a+Si，且硅本身脆性，又呈粗大针状分布在组织中。合金力学性能很低，需采用变质处理变质处理后，合金为亚共晶组织，硅晶体变 为细小粒状，均布在铝基体上，并生成塑性好的初晶a固溶体。，提高合金的力学性能强度和塑性都有所提高。ZL102的致密性较差，且不能热处理强化。

8、7; 5-2铜及铜合金铜在自然界中既可以以矿石的形式存在，又可以以纯金属的形式存在，是我国历史上使用较早、用途较广的一种非铁金属材料。一、工业纯铜阅读，答复1. 铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度？2 什么杂质使铜出现“热脆？什么杂质使铜出现“冷脆？3.纯铜有哪些优点和缺点？主要应用？二、铜合金工业纯铜的强度低，尽管通过冷变形强化可使其强度提高，但塑性却急剧下降，因此不适合作结构材料。工业上，常对纯铜作合金化处理，参加一些如Zn、A1、Sn、Mn Ni等合金元素，获得强度和韧性都满足要求的铜合金。1 铜合金的分类按化学成分不同，铜合金分为黄铜、白铜和青铜；按生产方式不同，

9、铜合金分为加工铜合金和 铸造铜合金。黄铜是以Zn为主加元素的铜合金，白铜是Cu Ni合金，青铜是除黄铜和白铜以外的所有铜合金。工业上应用较多的是黄铜和青铜。2. 黄铜(1) 普通黄铜(铜锌二元合金) Zn的质量分数的影响 普通黄铜的代号及牌号普通黄铜中的加工黄铜，其代号由“H+数字组成。其中“ H'是“黄字汉语拼音字首，数字是以名义百分数表示的Cu的质量分数。普通黄铜中的铸造黄铜，其牌号表示方法有两种。(2) 特殊黄铜特殊黄铜是在铜锌的根底上参加Pb、A1、Sn、Mn Si等元素后形成的铜合金，并相应称之为铅黄铜、铝黄铜、锡黄铜等。它们具有比普通黄铜更高的强度、硬度、耐蚀性和良好的铸造

10、性能。 合金元素的影响Pb可改善切削加工性和耐磨性；Si可改善铸造性能，也有利于提高强度和耐蚀性；A1可提高强度、硬度和耐蚀性；Sn、Al、Si、Mn可以提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂的倾向。假设特殊黄铜中参加的合金元素较少，塑性较高，那么称为加工特殊黄铜；参加的合金元素较多， 强度和铸造性能好，那么称为铸造特殊黄铜。 特殊黄铜的代号及牌号加工特殊黄铜代号由“ H+主添加合金元素符号(Zn除外)+数字-数字 组成。铸造特殊黄铜的牌号表示方法有两种，3黄铜的热处理 去应力退火目的是消除应力，防止黄铜零部件发生应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。既适用于加工黄铜，也适用于铸造黄铜。 再结晶退火目的是消除

11、加工黄铜的加工硬化现象。4黄铜的用途见表 5-4、见表5-53 青铜除黄铜和白铜铜-镍合金以外的其它铜合金称为青铜，其中含锡元素的称为普通青铜锡 青铜，不含锡元素的称为特殊青铜也叫青铜。按生产方式，还可分为加工青铜和铸造青铜。1青铜的代号、牌号及用途加工青铜的代号由“ Q +第一个主加元素符号+数字-数字 组成。其中“ Q是“青字汉语拼音字首，第一组数字是以名义百分数表示的第一个主加元素的质量分数，第二组数字是以名义 百分数表示的其它合金元素的质量分数。例如：QSn4-3表示平均 W仟4% Wn疋3%其余为Cu的加工锡青铜。铸造青铜的牌号表示方法有两种。旧牌号表示法与加工锡青铜相似，只是在其代

12、号前加“Z ,如ZQSn10-1;新牌号表示法是由“ Z+Cu哈金元素符号+数字 组成。其中“ Z是“铸字汉语拼 音字首，合金元素符号后的数字是以名义百分数表示的该元素的质量分数。例如：ZQS n10-1还可以写成ZCuSn10Zn1,表示平均10%1% 其余为 Cu的铸造锡青铜。2普通青铜锡青铜 Sn的质量分数的影响Sn在Cu中可形成固溶体，也可形成金属化合物。Sn的质量分数对青铜的组织和性能的影响如图5-5所示。 锡青铜的性能及用途锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸汽中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的 耐蚀性较差；具有良好的减摩性，无磁性、无冷脆现象；锡青铜中参加少量Pb,可提

13、高耐磨性和切削加工性能；参加 P可提高弹性极限、疲劳强度及耐磨性；参加Zn可缩小结晶温度围，改善铸造性能。加工锡青铜适于制造仪表上要求耐磨、耐蚀的零件及弹性零件、滑动轴承、轴套及抗磁零件 等。铸造锡青铜适宜制造形状复杂，外形尺寸要求严格， 致密性要求不高的耐磨、耐蚀件，如轴瓦、 轴套、齿轮、蜗轮、蒸汽管等。3特殊青铜青铜 铝青铜以Al为主要添加元素的铜合金称为铝青铜，应用最广泛。其耐蚀性、耐磨性高于 锡青铜与黄铜，并有较高的耐热性、硬度、韧性和强度。加工铝青铜主要用来制造各种要求耐蚀的 弹性元件及高强度零件。铸造铝青铜用于制造要求有较高强度和耐磨性的摩擦零件。 铍青铜 以Be为根本合金元素的铜合金 WBe= 1.7%2