工程材料基础-第6章有色金属1

1、SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第六章第六章 有色金属及有色金属及其合金其合金NON-FERROUS METALS AND ALLOYS铝及铝合金铝及铝合金滑动轴承合金滑动轴承合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY金属材料金属材料虽然有色金属的年消耗量仅占金属材料消耗量的虽然有色金属的年消耗量仅占金属材料消耗量的5，但因其具有不同于钢铁材料的优越性能，但因其具有不同于钢铁材料的优

2、越性能，故也非常重要故也非常重要有色金属黑色金属非铁金属及其合金非铁金属及其合金AlCuTiMg滑动轴承合金滑动轴承合金铁及其合金铁及其合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第一节铝及铝合金第一节铝及铝合金ALUMINUM AND ALUMINUM ALLOYS 一、一、工业纯铝工业纯铝 Commercially pure aluminum工 业 纯 铝 中工 业 纯 铝 中wAl99.00%，含，含有一些杂质有一些杂质(Fe 、Cu 、Si等等), 杂质杂质量越多量越多,导电性、导电性

3、、抗蚀性及塑性降抗蚀性及塑性降低愈多低愈多SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY组织组织（Al）Fe+Al+Si三元共晶三元共晶SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 工业纯铝的特性工业纯铝的特性 优良的导电优良的导电、导热性导热性 良好的塑性：良好的塑性： ，FCC%80 良好的低温韧性：良好的低温韧性：253不降低不降低 低强度：低强度：Mpab10080%00.99Alw

4、 纯度：纯度： 良好的抗大气腐蚀性：良好的抗大气腐蚀性： 膜致密膜致密Al2O3 比重小，比重小， 2.72g/cm3SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 编号编号1纯铝纯铝%.99AlwA: : 原始纯铝原始纯铝B: 原始纯铝的改型原始纯铝的改型09: : 对极限含量有特对极限含量有特殊控制的杂质种类数殊控制的杂质种类数新牌号新牌号国标国标：用：用4位数字加字符表示位数字加字符表示数字杂质极限含量的要求情况0：无特殊要求; 19：对1种或几种杂质的极限含量有特殊要求小数点后面

5、小数点后面的两位数字的两位数字SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY1A991B991B85107011451235wAl99.99%的原始纯铝的原始纯铝原始纯铝原始纯铝1A99的改型的改型原始纯铝原始纯铝1A85的改型的改型wAl99.70%对杂质无特殊控制要求的纯铝对杂质无特殊控制要求的纯铝wAl99.45%对对1种杂质有特殊控制要求的纯铝种杂质有特殊控制要求的纯铝wAl99.35%对对2种杂质有特殊控制要求的纯铝种杂质有特殊控制要求的纯铝SCHOOL OF MATERIALS SCIE

6、NCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 3. 3. 应用应用主要是用来主要是用来配制铝合金配制铝合金在电气工业中用铝代替铜作在电气工业中用铝代替铜作导线导线、电容器等、电容器等还可以制作轻质、导热、耐大气腐蚀的器具还可以制作轻质、导热、耐大气腐蚀的器具及及包覆材料等包覆材料等SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 二、二、铝合金铝合金 Aluminum alloys纯铝的强度、硬度低，不宜作受力的工程零构纯铝的强度、硬度低，不宜作受力的

7、工程零构件。向铝中加入适量的合金元素可改变其组织件。向铝中加入适量的合金元素可改变其组织结构，提高性能结构，提高性能主加元素主加元素：Cu、Mg、Si、Zn、Mn等等辅加元素辅加元素：Ti、Zr、Cr、B等等通过通过细晶强化细晶强化、固溶强化固溶强化、第二相强化第二相强化及及形变形变强化强化可使强度高达可使强度高达5001000MPa，同时，由于，同时，由于其比强度大，广泛用作飞机的主要结构材料其比强度大，广泛用作飞机的主要结构材料SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 铝合金的

8、分类及强化机制铝合金的分类及强化机制1) 1) 铝合金的分类铝合金的分类铝合金相图的一般形式铝合金相图的一般形式铸造铝合金铸造铝合金: :D点以右点以右D点以左点以左( (F以右的以右的可热处理强化，可热处理强化，F以左的不可热处理以左的不可热处理强化强化) )铝合金铝合金共晶体点附近，共晶体点附近，不不宜压力加工宜压力加工形变铝合金形变铝合金:D点以左点以左L+L温度温度wBAlDDF铸造铝合金变形铝合金铝合金一般均为共铝合金一般均为共晶型合金晶型合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY

9、变形铝合金变形铝合金铸造铝合金铸造铝合金铝合金铝合金不可热处理铝合金不可热处理铝合金可热处理铝合金可热处理铝合金Al-SiAl-CuAl-ZnAl-MgSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 强化机制强化机制(1) (1) 固溶强化固溶强化铝合金中的铝合金中的 相是相是固溶体，它是合金元素在固溶体，它是合金元素在 Al 中的固溶体，中的固溶体， 相的强度和硬度明显高于相的强度和硬度明显高于 Al 的强的强度和硬度度和硬度(2) (2) 形变强化形变强化变形铝合金具有较好的塑性和韧性

10、，可通过塑性变变形铝合金具有较好的塑性和韧性，可通过塑性变形来提高合金的形来提高合金的强度和硬度塑性加工成型的同时，强度和硬度塑性加工成型的同时，强度、硬度也提高强度、硬度也提高SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(3) (3) 细晶强化（变质处理）细晶强化（变质处理）铸造铝合金铸造性能良好，适于铸造形成零构铸造铝合金铸造性能良好，适于铸造形成零构件毛坯铸造时向熔液中加入形核剂（变质剂），件毛坯铸造时向熔液中加入形核剂（变质剂），可细化结晶组织，使合金的可细化结晶组织，使合金的强度、硬度、

11、塑性、韧强度、硬度、塑性、韧性同时性同时提高提高ZAlSi12 ZAlSi12 的铸态组织的铸态组织（a）变质前）变质前 150（b）变质后）变质后 350(a)(b)SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYwSi =1113%AlSiwSi /%T/ L11.7wSi=1113%的铝硅的铝硅合金（简称硅铝明）合金（简称硅铝明）铸造后得到几乎全部铸造后得到几乎全部是共晶组织（是共晶组织（+Si），），其铸造性能非常好，其铸造性能非常好，但铸件的致密度低但铸件的致密度低组织：组织：粗大的针状硅晶

12、粗大的针状硅晶体体+ 固溶体固溶体SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY针状针状Si晶体晶体固溶固溶体体砂型铸造时砂型铸造时b140MPa3不宜作为工业合金使用不宜作为工业合金使用SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYwSi =1113%AlSiwSi /%T/ L11.7变质处理：变质处理：23（2/3NaF+1/3NaCl）活性活性Na能促进硅形核，能促进硅形核，阻碍晶粒长大；阻碍晶粒

13、长大；相图向右下方移动相图向右下方移动 wSi=1113%的合金的合金成为亚共晶合金。成为亚共晶合金。组织：初组织：初晶晶+细小共晶体细小共晶体SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY共晶体初生相砂型铸造时砂型铸造时b180MPa8SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(4) (4) 时效强化（第二相强化）时效强化（第二相强化） 讲一个故事：一个偷懒的实验员讲一个故事：一个偷懒的实验员Al-

14、Cu Al-Cu 合金相图的合金相图的 Al 端部分端部分5.6533.2Al无同素异构转变无同素异构转变wCu=4%的的Al-Cu合金，在合金，在548时时Cu在在相中的最大相中的最大溶解度为溶解度为5.65%，而而T200 时，溶时，溶解度解度0.5%。相为相为CuAl2 金金属间化合物。属间化合物。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY固溶（淬火）固溶（淬火） 时效处理时效处理 将合金加热到单相将合金加热到单相 固溶体状态后快冷，得到过饱和固溶体状态后快冷，得到过饱和 固溶体，此过固溶

15、体，此过程称为固溶处理将所得到的过饱和程称为固溶处理将所得到的过饱和 固溶体在室固溶体在室温长时间放置（自然时效）或在低于饱和固溶度线的温长时间放置（自然时效）或在低于饱和固溶度线的温度保温（人工时效），此过程称为时效处理。温度保温（人工时效），此过程称为时效处理。过时效过时效在时效过程中，过饱和在时效过程中，过饱和 固溶体中会析固溶体中会析出细小的弥散分布的第二相微粒，使合金的强度不断出细小的弥散分布的第二相微粒，使合金的强度不断提高，这种强化称为时效强化如果时效时间过长，提高，这种强化称为时效强化如果时效时间过长，则随着第二相颗粒不断聚集长大，合金强度会逐渐降则随着第二相颗粒不断聚集长大，

16、合金强度会逐渐降低，称为低，称为过时效过时效SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY%4Cuw 铝合铝合金自然时效曲线金自然时效曲线%4Cuw 的铝合的铝合金在不同温度下的金在不同温度下的时效曲线时效曲线SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYtb20100150200-5-50自然时效比人工自然时效比人工时效强化效果好时效强化效果好T强化效果强化效果，时间短，即时效时间短，即时效速度速度室温

17、以下时效，室温以下时效，T ，强化效果，强化效果。当当T-50时，强时，强度几乎不变，即度几乎不变，即低温可抑制时效低温可抑制时效。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 形变铝合金形变铝合金1) 1) 分类及牌号分类及牌号A: : 原始合金原始合金B: 原始合金的改型原始合金的改型0: 原始合金原始合金19: 改型合金改型合金 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9铜铜 锰锰 硅硅 镁镁 镁硅镁硅 锌锌 其他其他 备用备用阿拉伯数字阿拉伯数字为合金编号为

18、合金编号如：如： 2A01 5A05 5B05 7075 74752A01 5A05 5B05 7075 7475SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（1 1）铝铜合金）铝铜合金（又称硬铝和锻铝）牌号：（又称硬铝和锻铝）牌号：2 2 成分：成分：ALALCuCuMgMg(Mn)(Mn)或（或（SiFeNi)SiFeNi)热处理工艺特点：固溶热处理工艺特点：固溶+ +时效强化（自然时效）时效强化（自然时效）性能特点：强度较高，塑性好，可性能特点：强度较高，塑性好，可时效强化。时效强化。元素作

19、用：元素作用： Cu,Mg:Cu,Mg:形成强化相（形成强化相（CuAL2,CuMgAL2CuAL2,CuMgAL2）, , 时效强化；时效强化； MnMn提高抗腐蚀性能；固溶强化；提高抗腐蚀性能；固溶强化；淬火温度范围窄（淬温度范围淬火温度范围窄（淬温度范围 5 5 C C）。缺点抗蚀性差，容易产生晶间腐蚀（海水中尤甚）。抗蚀性差，容易产生晶间腐蚀（海水中尤甚）。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY应用应用2A012A01、2A102A102A112A11、2A122A12主要用于飞机构

20、件，如主要用于飞机构件，如飞机蒙皮飞机蒙皮(2A12)(2A12)、挤压成螺旋桨、叶片、挤压成螺旋桨、叶片(2A11(2A11) )等重要零件；压气机叶轮、叶片，超音速飞机蒙皮。等重要零件；压气机叶轮、叶片，超音速飞机蒙皮。CuCu、MgMg含量低，强度低、塑含量低，强度低、塑性韧性好，适合制造铆钉性韧性好，适合制造铆钉CuCu、MgMg含量高，强度高（含量高，强度高（400-400-470MPa470MPa）、塑性韧性好，飞机）、塑性韧性好，飞机构件如蒙皮、叶片等构件如蒙皮、叶片等SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAO

21、TONG UNIVERSITY（2 2）铝锰合金）铝锰合金（防锈铝合金）（防锈铝合金） 3 3组织与性能：组织与性能：单相固溶体。单相固溶体。抗蚀性高（抗蚀性高（高于纯铝高于纯铝），塑性好，不能热处理强化，可加工硬化。），塑性好，不能热处理强化，可加工硬化。 应用：用于制造需要弯曲、冲压加工的零件。例如油箱、应用：用于制造需要弯曲、冲压加工的零件。例如油箱、 油管（罐）、铆钉（油管（罐）、铆钉（3A21）等。）等。成分：成分：ALMn（主）（主）Mg/Si/Fe（少）（少） Mn,Mg的作用：的作用： 提高抗腐蚀性能及塑性，固溶强化提高抗腐蚀性能及塑性，固溶强化 Si、Fe：固溶强化的作用：固

22、溶强化的作用SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（3 3）铝锌合金（超硬铝）铝锌合金（超硬铝） 7 7成分：成分：AlAlZnZn（主）（主）CuCuMg-Cr/MnMg-Cr/Mn（少）（少）特点：热塑性好，热加工后热处理，强度很高（特点：热塑性好，热加工后热处理，强度很高（可达可达680MPa680MPa) )。缺点是耐热性、抗蚀性差（需要纯铝包覆）。缺点是耐热性、抗蚀性差（需要纯铝包覆）。 应用：主要用于要求重量轻、工作温度不超过应用：主要用于要求重量轻、工作温度不超过130130度

23、的受力较度的受力较大的零件，如飞机蒙皮接头、大梁、壁架、起落架部件等大的零件，如飞机蒙皮接头、大梁、壁架、起落架部件等强化相：强化相：MgZn2MgZn2、Al2Mg3Zn3Al2Mg3Zn3， 时效产生强烈的强化效果。时效产生强烈的强化效果。时效后强度最时效后强度最高的铝合金高的铝合金7A047A04：飞机大梁、加强框、蒙皮接头、：飞机大梁、加强框、蒙皮接头、起落架等主要受力构件起落架等主要受力构件SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（4 4）铝锂合金（牌号）铝锂合金（牌号 8XXX8X

24、XX） 一种新型变形铝合金一种新型变形铝合金成分：成分：Al-Cu-LiAl-Cu-Li Al-Mg-Li Al-Mg-Li Al-Cu-Mg-Li Al-Cu-Mg-Li锂（锂（lili）的含量：）的含量：0.9-2.8%0.9-2.8%固溶处理固溶处理+ +时效强化时效强化热处理：热处理：性能特点：密度低，比强度、比刚度高（高于传统铝合金性能特点：密度低，比强度、比刚度高（高于传统铝合金和钛合金），具有良好的疲劳强度和耐蚀、耐热性和钛合金），具有良好的疲劳强度和耐蚀、耐热性应用：应用：民用飞机、战斗机、运输民用飞机、战斗机、运输机和火箭等航天器的壳体、机和火箭等航天器的壳体、燃料箱等。燃料

25、箱等。“天宫一号天宫一号”的资的资源仓采用铝锂合金源仓采用铝锂合金制造，可减轻自重制造，可减轻自重1010以上以上 。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 性能特点性能特点 较高强度、硬度较高强度、硬度 较高塑性、韧性较高塑性、韧性 较好抗腐蚀性能较好抗腐蚀性能 适合于塑性加工成形适合于塑性加工成形3) 3) 应用应用如飞机的：蒙皮，铆钉，

26、大梁，框架，螺钉如飞机的：蒙皮，铆钉，大梁，框架，螺钉SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 3. 3. 铸造铝合金铸造铝合金30用于制造铸件的铝合金为铸造铝合金。其力学用于制造铸件的铝合金为铸造铝合金。其力学性能不如变形铝合金，但铸造性能好，可进行性能不如变形铝合金，但铸造性能好，可进行各种复杂零件的铸造各种复杂零件的铸造成分特点成分特点有一定的共晶体，有一定的共晶体，wMe825%分分Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn等四种等四种SCHOOL OF MATERIALS SCI

27、ENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY例：ZAlSi12含含Si量量12%的铸造铝合金的铸造铝合金 牌号牌号GB/T11731995ZAl主要合金元素的质量分数主要合金元素的质量分数主要合金元素的化学符号主要合金元素的化学符号铸造铝合金铸造铝合金（1) 1) 分类及牌号分类及牌号SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY ZL合金合金系列号系列号铸造铝合金铸造铝合金代号代号合金顺序号合金顺序号系列号系列号合金系列1Al-Si2Al-Cu3

28、Al-Mg4Al-Zn表6-3列出了常用铸造铝合金的代号、牌号、成分、力学性能及用途。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY代号代号ZL 1 2 1 2 3 43 4铝硅系铝硅系 铝铜系铝铜系 铝镁系铝镁系 铝锌系铝锌系合金序号合金序号如：如：ZL102 102 ZL203 ZL302 ZL401Al-Si系是铸造系是铸造性能和力学性性能和力学性能配合最好的能配合最好的铸造铝合金铸造铝合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN

29、JIAOTONG UNIVERSITY(1(1）简单铝硅铸造铝合金简单铝硅铸造铝合金 ZL102ZL102（ZALSi12ZALSi12） 典型铸造铝合金介绍（典型铸造铝合金介绍（Al-SiAl-Si系）系）组织：（组织：（a +Sia +Si） 共晶体共晶体 用途：形状复杂、受力不用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等大的零件，如仪表外壳等共晶点共晶点性能：铸造性能好，强度低。性能：铸造性能好，强度低。变质细晶化处理提高强度（低于变质细晶化处理提高强度（低于180MPa）SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTO

30、NG UNIVERSITY 在在AlAlSiSi基础上加入其它合金元素（基础上加入其它合金元素（Cu,Mn,Ni,Mg等）等） (2(2）复杂铝硅铸造合金（）复杂铝硅铸造合金（Al-Si-Cu/Mg/Mn/Ni）强化方式：强化方式：时效强化，变质处理时效强化，变质处理。 性能：性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。 应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活发动机活塞塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号（代号ZL109)ZL109)。SCHOOL OF MATERI

31、ALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY2) 2) 性能特点性能特点 良好的铸造性能良好的铸造性能 力学性能不如变形铝合金力学性能不如变形铝合金 成本较低成本较低 适合于形状复杂的零构件、箱体、壳体等适合于形状复杂的零构件、箱体、壳体等3) 3) 应用应用如：内燃机活塞，汽缸体，壳体如：内燃机活塞，汽缸体，壳体SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINE

32、ERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第二节铜及铜合金第二节铜及铜合金38SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 一、一、工业纯铜工业纯铜纯铜呈玫瑰红色，表面氧化后生成的氧化铜呈紫红色，纯铜呈玫瑰红色，表面氧化后生成的氧化铜呈紫红色，故称故称紫铜紫铜密度为密度为8.91g/cm3 ， 属于重金属。熔点属于重金属。熔点1083，无磁性，无磁性，FCC，无同素异构转变，无同素异构转变1 性能特点性能特点：无磁性；优良的导热、导电体：无磁性；优良的导热、导电体优良的加工

33、性能；耐腐蚀性能（大气、淡水河冷凝水中）优良的加工性能；耐腐蚀性能（大气、淡水河冷凝水中）2 工业纯铜的代号工业纯铜的代号：T1， T2，T3数字越大，纯度越低数字越大，纯度越低3 纯铜的应用纯铜的应用：导电、导热和耐腐蚀器：导电、导热和耐腐蚀器件；配置铜合金件；配置铜合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY40工业纯铜的显微组织工业纯铜的显微组织SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY

34、二二、铜合金铜合金加入的合金元素：加入的合金元素：Zn,Sn,Al,Ni,Fe,Be,Ti,Si,Cr等等1 分类分类按化学成分分类按化学成分分类黄铜黄铜青铜青铜白铜白铜按照生产工艺分类按照生产工艺分类加工铜合金加工铜合金铸造铜合金铸造铜合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY三三 铜合金的性能和应用（主要介绍加工铜合金）铜合金的性能和应用（主要介绍加工铜合金）1. 加工黄铜加工黄铜Cu-Zn合金：以合金：以Zn为主要合金元素的加工铜合金。为主要合金元素的加工铜合金。（1）代号：）代号：H

35、+数字数字铜的质量铜的质量分数分数（2）组织与性能：）组织与性能：单相黄铜（单相黄铜（ ）：H80,H70,H68，单相组织。塑，单相组织。塑性好，强度低。适合冷塑性加性好，强度低。适合冷塑性加工成板材、线材和深冲压零件工成板材、线材和深冲压零件两相黄铜（两相黄铜（+b+b )：双相组：双相组织。织。H62，H59。适合热加。适合热加工，强度较高工，强度较高仅含锌的黄铜称仅含锌的黄铜称普通黄铜普通黄铜，在普通黄铜基础上再加入在普通黄铜基础上再加入其它合金元素形成的铜合其它合金元素形成的铜合金称金称特殊黄铜特殊黄铜SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERI

36、NG OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY工业黄铜按退火态组织分为：单相黄铜（ ）和双相黄铜（ + ）两种。单相单相黄铜黄铜双相黄铜双相黄铜 SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY（3）加工黄铜的应用）加工黄铜的应用H68,H70,大量用于制造枪炮大量用于制造枪炮的弹壳，被称为的弹壳，被称为“弹壳黄弹壳黄铜铜”。（三七黄铜）。（三七黄铜）H59,H62:主要用于制造水管、油管主要用于制造水管、油管和散热器，称为和散热器，称为“商业黄铜商业黄铜”。（四六黄铜）（四六黄铜）SC

37、HOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY为防止SCC，冷加工后的黄铜弹壳必须进行 去 应 力 退 火 处 理（2501h）H70, H68 （弹壳黄铜（弹壳黄铜 单相黄铜）单相黄铜）SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYCu-Ni合金合金，以以Ni作为主要加入合金元素的铜合金作为主要加入合金元素的铜合金（1）代号：）代号：B+数字数字Ni的质量分数的质量分数（2）组织：单相固溶体）组织：单相固溶

38、体（3）性能：冷热加工性能均好，耐蚀性高。）性能：冷热加工性能均好，耐蚀性高。（4）应用：精密机械、仪表中的零）应用：精密机械、仪表中的零件件, 冷凝器、热交换器以及蒸馏器等。冷凝器、热交换器以及蒸馏器等。B52. 白铜白铜SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY除了黄铜、白铜以外的铜合金都称为青铜。主要添加的除了黄铜、白铜以外的铜合金都称为青铜。主要添加的元素：元素：Sn，Al，Si，Be等等 1）锡青铜锡青铜：Cu-Sn合金，以合金，以Al作为主要加入的合金元素作为主要加入的合金元素（1）

39、性能特点性能特点：具有优良的减磨性、抗磁性、低温：具有优良的减磨性、抗磁性、低温韧性和耐磨性等。在海水、蒸汽和淡水中的抗蚀性优韧性和耐磨性等。在海水、蒸汽和淡水中的抗蚀性优于纯铜和黄铜于纯铜和黄铜（2）应用应用：用于制造弹性元件、轴承等耐：用于制造弹性元件、轴承等耐磨零件、抗磁和耐蚀零件。磨零件、抗磁和耐蚀零件。3 .青铜青铜SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY(2) 铝青铜的应用铝青铜的应用：低铝青铜（低铝青铜（Al%:7-9%)：主要用于制造耐蚀的弹簧：主要用于制造耐蚀的弹簧和弹性元件

40、。和弹性元件。高铝青铜（高铝青铜（Al%:10-11%) ：主要制造船舶：主要制造船舶和飞机上的高强度、高耐磨的齿轮、轴承和飞机上的高强度、高耐磨的齿轮、轴承和轴套等零件。和轴套等零件。2）铝青铜铝青铜：Cu-Al合金，以合金，以Al作为主要加入的合金元素作为主要加入的合金元素。（1）性能特点性能特点：强度、硬度和耐磨性高于黄铜和锡：强度、硬度和耐磨性高于黄铜和锡青铜，铸造和焊接性能较差。青铜，铸造和焊接性能较差。SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY3)铍青铜铍青铜 Cu-Be合金：以合金

41、：以Be作为主要加入元素的铜合金。作为主要加入元素的铜合金。（1）性能特点：高强度、高硬度、耐磨性好，抗腐蚀、）性能特点：高强度、高硬度、耐磨性好，抗腐蚀、导电、导热性好。低温韧性、抗磁性好。导电、导热性好。低温韧性、抗磁性好。受冲击不起火花。受冲击不起火花。（2）应用：主要用于制造弹性元件、耐磨零件和防）应用：主要用于制造弹性元件、耐磨零件和防暴工具暴工具SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY美国美国”中途中途”号航母及其号航母及其内部铜合金制造的零部件内部铜合金制造的零部件SCHOOL

42、OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第三节钛及钛合金第三节钛及钛合金TITANIUM AND TITANIUM ALLOYS51SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY国际市场钛材消费结构SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY民用飞机钛材使用量SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE A

43、ND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 一、一、工业纯钛工业纯钛 Commercially pure titanium 1. 1. 工业纯钛的特性工业纯钛的特性密度小（密度小（ ）高熔点（高熔点（1688）良好的塑性、低温韧性良好的塑性、低温韧性强度低，但比强度高强度低，但比强度高良好的抗腐蚀性良好的抗腐蚀性良好的抗氧化性，优于大多数奥氏良好的抗氧化性，优于大多数奥氏 体不锈钢体不锈钢n 性能特点性能特点n 晶体结构：晶体结构：882.5以下以下, 密排六方结构密排六方结构,TiTib882.5以上以上, 体心立方结构体心立方结构,3/507. 4

44、cmgSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 2. 2. 牌号牌号 3. 3. 应用应用TA1 （0.20%O，0.03%N，0.10%C，0.25%Fe）TA2 （0.25%O，0.05%N，0.10%C，0.30%Fe）TA3 （0.30%O，0.05%N，0.10%C，0.40%Fe） 制作制作350以下工作、强度要求不高的零件及冲以下工作、强度要求不高的零件及冲压件，压件，如：石油化工用热交换器，海水净化装置，如：石油化工用热交换器，海水净化装置，船舰零部件船舰零部件SCHOOL O

45、F MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY 1. 1. 型钛合金型钛合金（TA）为固溶强化，但不可时效强化为固溶强化，但不可时效强化较高的高温较高的高温（500-600）强度强度n 特点特点n 牌号：牌号：TA4（Ti-3Al） TA5（Ti-4Al-0.005B） TA6（Ti-5Al） TA7（Ti-5Al-2.5Sn）n 组织：室温或使用温度下均为单相组织：室温或使用温度下均为单相 固溶体固溶体 二、钛合金二、钛合金 Titanium alloys制作制作 500 以下的零构件，如航空发动机压以下的零构件

46、，如航空发动机压气机叶片和管道，导弹的燃料罐，超音速飞气机叶片和管道，导弹的燃料罐，超音速飞机的涡轮机匣及火箭、飞船的高压低温容器机的涡轮机匣及火箭、飞船的高压低温容器n 应用：应用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY淬火后塑性优异，冷成形性好淬火后塑性优异，冷成形性好固溶固溶+时效处理后，强度提高时效处理后，强度提高n 特点特点n 典型牌号：典型牌号： TB2（Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al），可时效强化），可时效强化 2. 2. 型钛合金型钛合金（TB）bn 组织：淬火后为介稳定

47、组织：淬火后为介稳定 的单相的单相 固溶体固溶体b制作制作 350 以下的零件和紧固件，如压气机以下的零件和紧固件，如压气机叶片、轴、轮盘，飞机、宇航器结构件叶片、轴、轮盘，飞机、宇航器结构件n 应用：应用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYn 典型牌号：典型牌号： TC4( (Ti-6Al-4V) )，可时效强化可时效强化n 特点：特点：兼具兼具 钛合金和钛合金和 钛合金的优点钛合金的优点b 3. 3. 型钛合金型钛合金（TC）)(b+n 组织：室温为组织：室温为b+制作制作 400

48、以下和低温下工作的零件，如火以下和低温下工作的零件，如火箭发动机外壳，火箭和导弹的液氢燃料箱部箭发动机外壳，火箭和导弹的液氢燃料箱部件件n 应用：应用：SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY第四节轴承合金第四节轴承合金BEARING ALLOYS轴承：轴承：滑动轴承滑动轴承和和滚动轴承滚动轴承滑动轴承承压面积大、工作平稳、无噪声且滑动轴承承压面积大、工

49、作平稳、无噪声且拆装方便，在许多机器设备中广泛使用。拆装方便，在许多机器设备中广泛使用。滑动轴承的构成：轴承体和轴瓦滑动轴承的构成：轴承体和轴瓦轴承合金：制造轴承合金：制造轴瓦轴瓦和和内衬内衬的耐磨合金称为的耐磨合金称为轴承合金轴承合金SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITYSCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY径向滑动轴承的典型结构2滑动轴承的典型结构对开式径向滑动轴承(虚拟演示)对开式轴

50、承(整体轴套)螺栓轴承盖轴承座油杯座孔螺母套管上轴瓦下轴瓦对开式轴承(剖分轴套) SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY保护轴颈保护轴颈转动平稳转动平稳拆装方便拆装方便承压面大承压面大比滚动轴承比滚动轴承 1. 1. 滑动轴承的优点滑动轴承的优点 2. 2. 对滑动轴承合金的性能要求对滑动轴承合金的性能要求SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY工况条件工况条件滑动轴承的支承轴高速旋转，轴承

51、承受交变载滑动轴承的支承轴高速旋转，轴承承受交变载荷和冲击力，轴颈与轴瓦或内衬发生强烈摩擦，荷和冲击力，轴颈与轴瓦或内衬发生强烈摩擦，造成轴颈或轴瓦磨损造成轴颈或轴瓦磨损SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY轴承合金的性能要求轴承合金的性能要求足够的抗压强度、疲劳强度和冲击性能足够的抗压强度、疲劳强度和冲击性能摩擦系数小，减摩性能好，良好的磨合性摩擦系数小，减摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合能力，蓄油性能好，以减小轴能和抗咬合能力，蓄油性能好，以减小轴颈磨损并防止咬合颈磨损并防止咬合具有小的膨胀系数和良好的导热性能及耐具有小的膨胀系数和良好的导热性能及耐腐蚀性能腐蚀性能SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XIAN JIAOTONG UNIVERSITY软基体硬质点软基体硬质点软基体硬质点轴瓦与轴的分界面示意图软基体硬质点轴瓦与轴的分界面示意图硬基体软质点硬基体软质点 3. 3. 滑动轴承合金的组织特点滑动轴承合金的组织特点SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEE