第七章：有色金属及其合金

1、1南京航空航天大学Nanjing University of Aeronautics and Astronautics2l在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属，把其它非铁金属及其合金称为有色金属。 347-1 铝及铝合金7-1-1 工业纯铝 p纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。纯铝的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。p纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。 5铝合金型材铝铸件铝合金丝67铸造铝合金，则

2、是将熔融的合金液直接浇入铸型中获得成型铸件，要求合金应具有良好的铸造性能，如流动性好、收缩小、抗热裂性高。形变铝合金，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经压力加工（锻造、扎制、挤压等）制成板材、带材、棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较高的塑性和良好的工艺成型性能。89含4%Cu铝合金的时效曲线 10铝合金时效强化与其在时效过程中所产生的组织有关。以Al4%Cu合金为例：在室温时的平衡组织为+CuAl2（CuAl2即为平衡相），加热到固相线以上，第二相CuAl2完全溶入固溶体中，淬火后获得在铝中的过饱和固溶体，有自发分解的倾向。当给予一定温度与时间条件时便要发生分解，包括以下四个阶段： 11

3、第一阶段：在过饱和固溶体的某一晶面上产生铜原子偏聚现象，形成铜原子富集区（GP区），从而使固溶体产生严重的晶格畸变，位错运动受到阻碍，合金强度提高。第二阶段：随时间延长，GP区进一步扩大，并发生有序化，便形成有序的富铜区，称为GP区，其成分接近CuAl2（相），成为中间状态，常用表示。的析出，进一步加重了相的晶格畸变，使合金强度进一步提高。第三阶段：随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP区继续偏聚。当铜与铝原子之比为1:2时，形成与母相保持共格关系的过渡相。相出现的初期，母相的晶格畸变达到最大，合金强度达到峰值。第四阶段：时效后期，过渡相从铝基固溶体中完全脱落，形成与基体有明显相界面的独立的稳

4、定相CuAl2，称为相。此时相与基体的共格关系完全破坏，共格畸变随之消失，随着相质点聚集长大，合金明显软化，强度、硬度降低。 12Al4%Cu合金时效的基本过程可以概括为：合金淬火过饱和固溶体形成铜原子富集区（GP区）铜原子富集区有序化（GP区）形成过渡相析出平衡相（CuAl2）+平衡的固溶体。 13 防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY +序号 超硬铝合金：LC +序号 锻铝合金： LD +序号铝合金波纹管铝合金制品14卫星天线（LF2）15汽化器(热交换管为LF21)铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、铆钉及承受中等载荷的零件。16飞机翼梁(腹板为硬铝合

5、金)机翼各翼面位置图17飞机主起落架l常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机的大梁、起落架等。18压气机叶片19美F-117隐身战斗机（所用材料大部分是铝合金）高比强铝合金机翼2021未变质处理 经变质处理 ZL102的铸态组织22活塞(裙部为铝硅合金)23l主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。汽缸头24主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)25大型空压机活塞(ZL401)l常用代号为ZL401

6、(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等。l主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。267.2 钛及钛合金2728钛钢复合反应釜钛管换热器钛制蒸馏塔297-2-2 钛的合金化纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金具有同素异构转变，转变的温度随加入的合金元素的性质和含量而定。加入的合金元素通常按其对钛的同素异构转变温度的影响分成三类：扩大相区，使转变的温度升高的元素称为相稳定元素，如Al、O、N、C、B等；扩大相区，使转变的温度降低的元素称为相稳定元素，如Mo、V、Cr、Nb、Ta及稀土；对相变温度影响不大的元素称为中性元素，如Zr、Sn等。30钛合金泵7-2-3 工业用钛合金31钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵壳体32钛合金卫星框架 钛合金液下泵33钛合金管钛合金管应用34钛合金棒钛合金眼镜架35钛合金列管式换热器36+钛合金组织+钛合金组织（电镜）37飞机发动机叶片、盘涡喷13A发动机387-2-4 钛及钛合金的热处理 主要热处理方式：退火、淬火、时效。(1)退火消除应力退火：目的是消除工业