工程材料及热加工基础,第9章有色金属

1、第9章 有色金属及合金贵金属：Au、Ag、Pt-黑色金属：Fe、Cr、Mn（泛指钢铁）有色金属轻金属：Al、Mg、K、Na、Ca-稀有金属：W、Mo、Ta、Nb、Zr-半金属：Si、As、B-重金属：Cu、Pb、Zn、Ni、Sn-金属9.1 铝及铝合金铝及铝合金9.2 铜及铜合金铜及铜合金9.3 滑动轴承合金滑动轴承合金9.1 铝及铝合金铝及铝合金 密度小、比强度高密度小、比强度高 ：纯铝的密度为：纯铝的密度为 2.7g/cm3, 仅为铁的仅为铁的1/3。铝合。铝合金的密度与纯铝相近。铝合金（强化后）的强度与低合金高强钢的强金的密度与纯铝相近。铝合金（强化后）的强度与低合金高强钢的强度相近，铝

2、合金比强度比一般高强钢高得多。度相近，铝合金比强度比一般高强钢高得多。有优良的物理、化学性能：有优良的物理、化学性能： 铝的导电性好，仅次于银、铜和金，在室铝的导电性好，仅次于银、铜和金，在室温时的导电率约为铜的温时的导电率约为铜的64%。 铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，铝及铝合金磁化率极低，接近于非铁磁性材料。力，铝及铝合金磁化率极低，接近于非铁磁性材料。加工性能良好加工性能良好 ： 铝及铝合金铝及铝合金(退火状态退火状态)的塑性很好，可以冷成形。切的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后可通过热处理获得很高的强度。削性能也很好。超高强

3、铝合金成形后可通过热处理获得很高的强度。铸铝合金的铸造性能极好。铸铝合金的铸造性能极好。（1）特点 nA standard Boeing 747 Jumbo contains 75 tonnes of aluminium.n A380 employs 66% aluminium in the airframe, and the projected range of short and medium haul aircraft where up to 76% of body weight is aluminium, A380 Advanced Materials Use飞机关键部件材料性能（Cr

4、itical Material Properties）Next Generation Aircraft.FasterAirbus A380 950 seatsBoeing sonic cruiser Mach.95Bigger.Faster波音波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机 CONCORDE（ 1976 - 2003 ）Accelerates 0 to 225 mph in 30 seconds.Compared to a Boeing 747 with a fuselage(机身) width of 20 feet, the Concord

5、e has a fuselage of only 9 feet. During flight at top speed, air friction heats the plane so much that the fuselage expands 7 inches in length.The plane covered 3,900 miles in 213 minutes.Concorde FactsComparison ConcordenThe Concordes hold 100 passengers plus 9 crew including a pilot, co-pilot, and

6、 flight engineer.nCruising Alt: 60,000 ftnCruising Spd: Mach 2nAdjustable nose for low speed flight.Boeing 747nHold roughly 300-400 passengers and a much larger crew to service the passengers.nCruising Alt: 35,000 ftnCruising Spd: Mach 0.84nStationary fuselage.nIf you fly from London to New York, yo

7、u arrive one hour before you left.nRoughly three million people have flown on the Concordes.nOne way ticket costs roughly $5,000.nAs of 1994, Concordes have flown over 100,000 hours. The Concorde is powered by four Rolls Royce/ Snecma Olympus 593 Turbo Jet Engines. They produce 18.7 tons of thrust.

8、The four engines burn roughly 7,000 gallons of fuel per hour.Concorde FactsJuly 25th, 2000nConcordes are somewhat inefficient.nConcordes are very noisy.nConcordes are very pollutant. nConcordes, for the number of planes produced, have a substantial number of in flight emergencies and accidents.nThe

9、most notable accident was on July 25th, 2000. The crash occurred due to a tire that blew up and got sucked into an engine and ignited a fuel tank.Problems with Concordes汽车上的铝合金汽车上的铝合金Audi R8 V12Audi A8All-aluminium carThis approach is used for example in the Audi A8 all aluminium car, the doors, boo

10、t lid, bonnet and roof being fixed to the extruded space frame. The monocoque structure is made up with large aluminium sheet pressings, usually in a 5000 series alloy, that are riveted together using technology well tried and tested in the aerospace sector. A good example of this approach is the Ja

11、guar XJ all aluminium car.Jaguar XJJaguar XJ Aluminium Bodyshellall-aluminum Audi Space Frame (ASF) manufacutureAudi A2The A8s Audi Space Frame, weighing only 249 kilograms (some 200 fewer than a steel bodyshell of the same type), set new standards in its market segment, but is surpassed in this res

12、pect by the A2s aluminium body, which weighs only 156 kilograms including add-on parts - 43 percent less than a comparable conventional steel bodyAudi A2ABCEDFGHAlloys used in typical wing structureA) Slats - 2618B) D-Nose Skins - 2024C) Top Panel - 7150D) Bottom Panel - 2024E) Spars / Ribs - 7010F)

13、 Flap Support - 7175G) Flap Track - 7075H) Landing Gear - 2024Aerospace Al-Alloys（航空铝合金）nDominated by high strength wrought alloysnTwo main alloy series in particular n2xxx alloys (Al + Cu, Mg) UTS500MPan7xxx alloys (Al + Mg, Zn, (Cu) UTS600MPa（2）纯铝及铝合金牌号 四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别，其含义如下：1）1XXX系

14、列 工业纯铝；2）2XXX系列 Al-Cu、Al-Cu-Mn合金；3）3XXX系列 Al-Mn合金；4）4XXX系列 Al-Si合金；5）5XXX系列 Al-Mg合金；6）6XXX系列 Al-Mg-Si合金；7）7XXX系列 Al-Zn合金；8）8XXX系列 其它。（3）纯铝 1XXX： 3，4位表示铝的质量分数的小数点后两位; 2位A、B或者数字表示: A 表示原始态， B或其它表示改型情况。主要用于制作电线、电缆、器皿、包装及配制合金 （4）铝合金铝中加入铝中加入Si、Cu、Mg、Mn等合金元素后，可获得等合金元素后，可获得铝合金。铝合金具有较高的强度，良好的加工性能。铝合金。铝合金具有较

15、高的强度，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能。铝合金可用于制造承热处理来大幅度地改善性能。铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件受较大载荷的机器零件和构件 。2xxx1）变形铝合金变形铝合金 成分低于成分低于D的合金，加热时能形成单相固溶体组织，的合金，加热时能形成单相固溶体组织，塑性较好，适于变形加工，称为变形铝合金。变形铝合金中成分低塑性较好，适于变形加工，称为变形铝合金。变形铝合金中成分低于于F的合金，因不能进行热处理强化，称为不可热处理强化的铝合金的合金，因不能进行热处理强化，称为不可热

16、处理强化的铝合金; 成分位于成分位于F-D之间的合金之间的合金, 可进行固溶时效强化可进行固溶时效强化, 称为可热处理强称为可热处理强化的铝合金。化的铝合金。2）铸造铝合金铸造铝合金 成分高于成分高于D 的合金的合金, 由于冷却时有共晶反应发生由于冷却时有共晶反应发生,流流动性较好动性较好,适于铸造生产适于铸造生产, 称为铸造铝合金称为铸造铝合金 。（5）铝合金的强化途径q变形强化变形强化q时效强化（热处理）时效强化（热处理）q变质处理（细晶强化）变质处理（细晶强化）铝合金的时效强化铝合金的时效强化铝合金的时效强化固溶处理（淬火）时效处理铝合金的时效强化固溶处理（淬火）时效处理固溶处理固溶处理

17、： 将成分位于相图中将成分位于相图中DF之间之间的合金加热到的合金加热到 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，可在室温得到过固溶体后迅速水冷，可在室温得到过饱和的饱和的 固溶体固溶体, 这种处理方式称固溶处这种处理方式称固溶处理理时效处理：固溶处理后得到的组织是不稳时效处理：固溶处理后得到的组织是不稳定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的定的，有分解出强化相过渡到稳定状态的倾向。在室温下放置或低温加热时，强度倾向。在室温下放置或低温加热时，强度和硬度会明显升高。这种现象称为时效或和硬度会明显升高。这种现象称为时效或时效硬化。在室温下进行的称自然时效；时效硬化。在室温下进行

18、的称自然时效；在加热条件下进行的称人工时效。在加热条件下进行的称人工时效。 含含4%Cu的的Al-Cu合金，加热合金，加热到到550 并保温一段时间后并保温一段时间后, 在水中快冷时在水中快冷时, 相相(CuAl2)来不及析出来不及析出, 合金获得过饱和合金获得过饱和的的 固溶体组织固溶体组织, 其强度为其强度为 b250 MPa若在室温下放置若在室温下放置, 随着时间的随着时间的延续延续, 强度将逐渐提高强度将逐渐提高, 经经4天天5天后天后 b可达可达400 MPa。Processing Sequence - 7050 PlateCastDirect chillHomogenize475o

19、C, 24hHot roll350-450oC20+ passesreduction70%Solution treat475oC, 1hspray quenchedAge航空铝合金制造过程CastSolutionizedHomogenizedRolledRDAgedTime50nmTemperatureMicrostructural ChangesAl3Zr dispersoid particles in 7050 after homogenizationnFine Al3Zr dispersoid particles precipitate during homogenization of

20、7050nDispersoid particles are important for the control of grain structure during processingnAct to pin grain boundaries铝合金的变质处理铝合金的变质处理变质处理变质处理：在浇铸前向合金熔液中加入变质剂，增加结：在浇铸前向合金熔液中加入变质剂，增加结晶核心，抑制晶粒长大，细化晶粒。常用的变质剂是：晶核心，抑制晶粒长大，细化晶粒。常用的变质剂是：Ti,B,Nb,Zr,Na等等硅铝明硅铝明ZL102(含含10%13%Si) 铸造后几乎全部得到铸造后几乎全部得到共晶体组织共晶体组织(

21、+Si), 具有优良的铸造性能具有优良的铸造性能(熔点低、流熔点低、流动性好、收缩小动性好、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, 强度和塑性都较差。强度和塑性都较差。 浇铸前向合金液中加浇铸前向合金液中加入占合金重量入占合金重量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, 显著提高合金的显著提高合金的强度及塑性。强度及塑性。(6)变形铝合金的种类变形铝合金的种类(1)Al-Cu合金：合金：2A01 (LY1) 2A10(LY10) 属于

22、硬铝合金属于硬铝合金(2)Al-Mn合金：合金：3A21(LF21) 属于防锈铝合金属于防锈铝合金(3)Al-Mg合金：合金：5A01(LF3), 5A05(LF5)属于防锈铝合金属于防锈铝合金(4)Al-Zn 合金：合金：7A04(LC4), 7A09(LC9) 属于超硬铝合属于超硬铝合金金(5)Al-Li合金：合金： 8090，密度小，比强度高，密度小，比强度高变形铝合金的主要牌号、成分、机械性能及用途 (7)铸造铝合金的种类铸造铝合金的种类Al-Si系铸造铝合金(硅铝明) : ZL102,ZL104,ZL111Al-Cu系铸造铝合金:ZL201,ZL203：Al-Mg系铸造铝合金: ZL

23、301, ZL303：Al-Zn系铸造铝合金: ZL401, ZL402：铸造性能好，强度不高强度、耐蚀性好，铸造性能不好耐蚀性好，铸造性能不好铸造性能好，强度不高铝合金发动机缸体和缸盖9.2 铜和铜合金铜及铜合金具有下列特殊性能：铜及铜合金具有下列特殊性能：(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。铜是抗磁性物质。和水的抗蚀能力很高。铜是抗磁性物质。 (2) 良好的加工性能良好的加工性能 塑性很好，容易冷、热成形；塑性很好，容易冷

24、、热成形；铸造铜合金有很好的铸造性能。铸造铜合金有很好的铸造性能。 (3) 具有某些特殊机械性能具有某些特殊机械性能 例如优良的减摩性和例如优良的减摩性和耐磨性耐磨性(如青铜及部分黄铜如青铜及部分黄铜)，高的弹性极限和疲劳极限，高的弹性极限和疲劳极限(如铍青铜等如铍青铜等)。 (4) 色泽美观色泽美观 (1)(1)纯铜纯铜( (紫铜紫铜) ) 纯铜呈紫红色，常称紫铜，工业纯铜分为四种：纯铜呈紫红色，常称紫铜，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。 纯铜纯铜主要用主要用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低低, 不宜作结

25、构材料。不宜作结构材料。 (2)(2)铜合金铜合金黄铜黄铜 以以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成为主要合金元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。分，黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。1）普通黄铜：普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可）普通黄铜：普通黄铜是铜锌二元合金，其退火组织可以是单相以是单相 或双相或双相 + , 并分别称为并分别称为 黄铜黄铜(单相黄铜单相黄铜)和双相黄铜。和双相黄铜。 单相黄铜单相黄铜H80、H70、H68 塑性很好，塑性很好，适于制作冷轧板材、适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。状复杂的深冲零件

26、。 双相黄铜双相黄铜H62、H59 可进行热变形，可进行热变形，常热轧成棒材、板材。常热轧成棒材、板材。可铸造。可铸造。单相黄铜双相黄铜部分普通黄铜的牌号、成分、机械性能及用途（摘自GB/T5232-1985） 代号化学成分 w/% 机械性能用 途CuZn加工状态b /MPa /%HBH9695.097.0余量软硬25040035 冷凝管、热交换器、散热器及导电零件、空调器、冷冻机部件、计算机接插件、引线框架H8079.081.0余量软硬27050 145薄壁管、装饰品H7068.571.5余量软硬 660 3 150弹壳、机械及电气零件H6867.070.0余量软硬3004004015 15

27、0形状复杂的深冲零件，散热器外壳H6260.563.5余量软硬3004204010 164机械、电气零件、铆钉、螺帽、垫圈、散热器及焊接件、冲压件H5957.060.0余量软硬300420255 103同上 铅黄铜铅黄铜 HPb63-3 铅改善切削加工性能，提高耐磨性，对强度影响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。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如钟表如钟表零件等零件等)，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。，铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。 锡黄铜锡黄铜 HSn62-1 锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性，锡显

28、著提高黄铜在海洋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。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。 铝黄铜铝黄铜 HAl60-1-1 铝提高黄铜的强度和硬度铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑性降低但使塑性降低)，改善，改善在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加在大气中的抗蚀性。制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。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，制造入适量的镍、锰、铁后，还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜，制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。 硅黄铜硅黄铜 HSi

29、65-1.5-3 硅显著提高黄铜的机械性能、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，主要用于制造硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工机械零件。船舶及化工机械零件。2）特殊黄铜：普通黄铜的基础上添加）特殊黄铜：普通黄铜的基础上添加Al,Fe, Si, Mn, Pb, Sn, Ni,As等元素。等元素。白铜白铜以以Ni为主要合金元素的铜合金称为白铜。在固态下，铜为主要合金元素的铜合金称为白铜。在固态下，铜与镍无限固溶，因此工业白铜的组织为单相与镍无限固溶，因此工业白铜的组织为单相 固溶体。固溶体

30、。它有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形。冷它有较好的强度和优良的塑性，能进行冷、热变形。冷变形能提高强度和硬度。它的抗蚀性很好，电阻率较高。变形能提高强度和硬度。它的抗蚀性很好，电阻率较高。 用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。常用白铜常用白铜B30、B19、B5、BZn 15-20、BMn 3-12、BMn 40-1.5等。等。 青铜青铜 除黄酮和白铜之外的其他铜合金成为青铜。除黄酮和白铜之外的其他铜合金成为青铜。青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、

31、铍、青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金为青铜，所以青铜实际上包括有锰等的铜基合金为青铜，所以青铜实际上包括有锡青铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜铝青铜、铍青铜等。等。青铜也可分为青铜也可分为压力加工青铜压力加工青铜(以青铜加工产品的形式供应以青铜加工产品的形式供应)和和铸造青铜铸造青铜两类两类锡青铜：锡青铜：以锡为主要合金元素的铜以锡为主要合金元素的铜基合金称锡青铜。基合金称锡青铜。QSn6.5-0.1 在一般铸造状态下在一般铸造状态下, 锡质锡质量分数低于量分数低于6%的锡青铜能的锡青铜能获得获得 单相组织。单相组织。 相是锡溶于铜中的固溶体相是锡溶于铜中的固溶体,

32、 具有面心立方晶格，塑性具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、热变形。良好，容易冷、热变形。锡质量分数大于锡质量分数大于6%时时, 组组织中出现织中出现(+ )共析体。共析体。 相极硬和脆相极硬和脆, 不能塑性不能塑性变形变形。 锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件。但铸锡青铜的铸造收缩率很小，可铸造形状复杂的零件。但铸件易生成分散缩孔，使密度降低，在高压下容易渗漏。锡件易生成分散缩孔，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

33、蚀性较差。锡青铜中。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；加入锌可缩小结晶温度高弹性极限、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。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，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。抗蚀、抗磁零件等。铝青铜：铝青铜：以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。以铝为主要合金元素的铜合金称铝青铜。QA110

34、-3-1.5 铝青铜的耐蚀性优良，在大气、海水、碳酸及大多数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，均比黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐有机酸中的耐蚀性，均比黄铜和锡青铜高。铝青铜的耐磨性亦比黄铜和锡青铜好。磨性亦比黄铜和锡青铜好。 主要用于主要用于制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工制造齿轮、轴套、蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件，以及弹簧和其它高耐蚀性弹性元作的高强度抗磨零件，以及弹簧和其它高耐蚀性弹性元件。件。铍青铜：铍青铜： 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(铍质量分数为铍质量分数为1.7%2.5%)称铍青铜。称铍青铜。QBe2 铍青铜在淬火

35、状态下塑性好，可进行冷变形和切削加工，铍青铜在淬火状态下塑性好，可进行冷变形和切削加工，制成零件经人工时效处理后，获得很高的强度和硬度：制成零件经人工时效处理后，获得很高的强度和硬度： b达达1200 MPa1500 MPa，硬度达，硬度达350 HB400 HB, 超超过其它铜合金。过其它铜合金。 铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀性也铍青铜的弹性极限、疲劳极限都很高，耐磨性和抗蚀性也很优异。它有良好的导电性和导热性，并有无磁性、耐寒、很优异。它有良好的导电性和导热性，并有无磁性、耐寒、受冲击时不产生火花等一系列优点，但价格较贵。受冲击时不产生火花等一系列优点，但价格较贵。 铍青

36、铜主要用于制作精密仪器的重要弹簧和其它弹性元件，铍青铜主要用于制作精密仪器的重要弹簧和其它弹性元件，钟表齿轮，高速高压下工作的轴承及衬套等耐磨零件，以及钟表齿轮，高速高压下工作的轴承及衬套等耐磨零件，以及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件。电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件。9.3 9.3 滑动轴承合金滑动轴承合金 滑动轴承是汽车、拖拉机、机床及其它机器中的重要部件。滑动轴承是汽车、拖拉机、机床及其它机器中的重要部件。轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料。轴承支轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料。轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受撑着轴，当轴旋转

37、时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传给的周期性载荷。轴颈传给的周期性载荷。 性能要求性能要求(1) 足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力。足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力。(2) 足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈的周期性载荷，并抵抗冲击和振动。期性载荷，并抵抗冲击和振动。 (3) 良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合。良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合。 (4) 高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，高的耐磨性，与轴的摩擦系数小，并能保留润滑油，减轻磨损。减轻磨损。 (5) 良好的耐蚀性、导热性、较小

38、的膨胀系数，防止摩擦良好的耐蚀性、导热性、较小的膨胀系数，防止摩擦升温而发生咬合。升温而发生咬合。（1）轴承合金性能要求和组织特点）轴承合金性能要求和组织特点润滑油空间润滑油空间轴轴硬质点硬质点软基体软基体轴瓦轴瓦 轴瓦材料不能选用高硬度的金属，以免轴颈受到磨损；也不能选用软轴瓦材料不能选用高硬度的金属，以免轴颈受到磨损；也不能选用软的金属，防止承载能力过低。的金属，防止承载能力过低。因此轴承合金应因此轴承合金应既软又硬既软又硬，组织的特点是，组织的特点是: 在软基体上分布硬质点，或者在硬基体上分布软质点在软基体上分布硬质点，或者在硬基体上分布软质点。若轴承合金的组。若轴承合金的组织是软基体上

39、分布硬质点，则运转时软基体受磨损而凹陷，硬质点将凸织是软基体上分布硬质点，则运转时软基体受磨损而凹陷，硬质点将凸出于基体上，使轴和轴瓦的接触面积减小，而凹坑能储存润滑油，降低出于基体上，使轴和轴瓦的接触面积减小，而凹坑能储存润滑油，降低轴和轴瓦之间的摩擦系数，减少轴和轴承的磨损。另外，软基体能承受轴和轴瓦之间的摩擦系数，减少轴和轴承的磨损。另外，软基体能承受冲击和震动，使轴和轴瓦能很好的结合，并能起嵌藏外来小硬物的作用，冲击和震动，使轴和轴瓦能很好的结合，并能起嵌藏外来小硬物的作用，保证轴颈不被擦伤。保证轴颈不被擦伤。 轴承合金的组织是硬基体上分布软质点时，也可达到上述同样目的。轴承合金的组织

40、是硬基体上分布软质点时，也可达到上述同样目的。组织特点：组织特点：（2）常用滑动轴承合金 锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。常用的牌号是的轴承合金。常用的牌号是 ZChSnSb11-6（含（含11%Sb和和6%Cu，余，余Sn）。）。显微组显微组织织为为 Cu6Sn5 。其中黑色部分是其中黑色部分是相软基体，白方块是相软基体，白方块是 相硬质点，白针状或星状组成物是相硬质点，白针状或星状组成物是Cu6Sn5。相是锑溶解于锡中的固溶体，为软基体。相是锑溶解于锡中的固溶体，为软基体。 相是以化合物相是以化合物SnSb为基的固溶体为基的固溶体, 为硬为硬

41、质点。铸造时，由于质点。铸造时，由于 相较轻，易发生严相较轻，易发生严重的比重偏析，所以加入铜，生成重的比重偏析，所以加入铜，生成Cu6Sn5, 使其作树枝状分布使其作树枝状分布, 阻止阻止 相上浮相上浮, 有效地有效地减轻比重偏析。减轻比重偏析。Cu6Sn5的硬度比的硬度比 相高相高, 也起硬质点作用也起硬质点作用, 进一步提高合金的强度和进一步提高合金的强度和耐磨性。耐磨性。 1. 锡基轴承合金(锡基巴氏合金)膨胀系数小，减摩性好，良好的导热塑性和耐蚀性，适用于制造汽车、拖拉膨胀系数小，减摩性好，良好的导热塑性和耐蚀性，适用于制造汽车、拖拉机、汽轮机等高速轴承。机、汽轮机等高速轴承。 铅基

42、轴承合金铅基轴承合金(铅基巴氏合金铅基巴氏合金)也是一种软基体硬质点类型的也是一种软基体硬质点类型的轴承合金。铅锑系的铅基轴承合金应用很广，典型牌号有轴承合金。铅锑系的铅基轴承合金应用很广，典型牌号有ZChPbSb16-16-2, 成分为成分为16%Sb、16%Sn、2%Cu、其余、其余为为Pb。 ZChPbSb16-16-2的显微组织为的显微组织为()Cu6Sn5, ()共晶体为软基体，白方块为以共晶体为软基体，白方块为以SnSb为基的为基的 固溶体，固溶体，起硬质点作用，白针状晶体为化合物起硬质点作用，白针状晶体为化合物Cu6Sn5。这种合金的铸造。这种合金的铸造性能和耐磨性较好性能和耐磨

43、性较好(但比锡基轴承合金低但比锡基轴承合金低)，价格较便宜，可用，价格较便宜，可用于制造中、低载荷的轴瓦，于制造中、低载荷的轴瓦，例如汽车、拖拉机曲轴的轴承例如汽车、拖拉机曲轴的轴承等等铅基轴承合金铅基轴承合金铜基铜基轴承合金轴承合金 （1）铅青铜铅青铜ZQPb30，成分为，成分为30%Pb, 其余为其余为Cu。这是一。这是一种硬基体软质点类型的轴承合金。铜和铅在固态时互不溶解，种硬基体软质点类型的轴承合金。铜和铅在固态时互不溶解，室温显微组织为室温显微组织为Cu+Pb。Cu为硬基体为硬基体, 粒状粒状Pb为软质点。为软质点。该合金与巴氏合金相比，具有高的疲劳强度和承载能力，优该合金与巴氏合金

44、相比，具有高的疲劳强度和承载能力，优良的耐磨性、导热性和低的摩擦系数，能在较高温度良的耐磨性、导热性和低的摩擦系数，能在较高温度(250 )下正常工作，因此可制造大载荷、高速度的重要轴承，例下正常工作，因此可制造大载荷、高速度的重要轴承，例如航空发动机、高速柴油机的轴承等。如航空发动机、高速柴油机的轴承等。 （2）锡青铜锡青铜ZQSn10-1，成分为，成分为10%Sn、1%P, 其余为其余为Cu。显微组织为。显微组织为Cu3P。固溶体为软基体，固溶体为软基体，相相和和Cu3P为硬质点。该合金具有高的强度，适于制造高速度、为硬质点。该合金具有高的强度，适于制造高速度、高载荷的柴油机轴承。高载荷的

45、柴油机轴承。 由于锡基、铅基轴承合金及不含锡的铅青铜的强度由于锡基、铅基轴承合金及不含锡的铅青铜的强度比较低，承受不了大的压力，所以使用时必须将其比较低，承受不了大的压力，所以使用时必须将其镶铸在钢的轴瓦时，形成一层薄而均匀的内衬，做镶铸在钢的轴瓦时，形成一层薄而均匀的内衬，做成双金属轴承。含锡的铅青铜，由于锡溶于铜中使成双金属轴承。含锡的铅青铜，由于锡溶于铜中使合金强化，获得高的强度，所以不必做成双金属，合金强化，获得高的强度，所以不必做成双金属，而可直接做成轴承或轴套使用。而可直接做成轴承或轴套使用。轴承合金应用内燃机轴瓦大型轴瓦大型轴瓦发动机曲轴连杆颈曲轴颈补充：补充： 9.4 9.4

46、钛及钛合金钛及钛合金 钛及钛合金具有密度小（钛及钛合金具有密度小（4.507g/cm2）、质量轻、比）、质量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀以及良好低温韧性等优点，强度高、耐高温、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。但目前钛及同时资源丰富，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。钛合金的加工条件复杂，成本较昂贵。耐高热镍基合金1)纯钛性能 密度小，熔点高，热膨胀系数小，导热性差。纯钛塑性好、强度低，容易加工成形，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、氢氧化钠等介质中都很稳定。钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢

47、。2)晶体结构钛在固态有两种结构，882.5 以上直到熔点为体心立方晶格, 称-Ti。882.5以下为密排六方晶格, 称 -Ti 。 冷却时在882.5发生同素异构转变: -Ti -Ti (1)纯钛纯钛3)牌号及用途 TA1、TA2、TA3 编号越大杂质越多, 纯钛可制作在350以下工作的、强度要求不高的零件。 合金元素溶入 -Ti 中, 形成固溶体, 溶入 -Ti 中形成固溶体。 稳定化元素铝、碳、氮、氧、硼等使同素异构转变温度升高。 稳定化元素铁、钼、镁、铬、锰、钒等使同素异构转变温度下降根据使用状态的组织，钛合金可分为三类：钛合金、钛合金和（）钛合金。牌号分别以TA、TB、TC加上编号来表示。(2)钛合