第2章-常用金属材料及制备

1、常用金属材料及制备常用金属材料及制备黑色金属材料及制备黑色金属材料及制备有色金属材料及制备有色金属材料及制备特种用途材料介绍特种用途材料介绍铸铁铸铁铸钢铸钢铝及其合金铝及其合金镁及其合金镁及其合金铜及其合金铜及其合金钛及其合金钛及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备图图2-1 铁碳合金双重相图铁碳合金双重相图黑色金属材料黑色金属材料铸铁曲轴铸铁曲轴内燃机汽缸内燃机汽缸常用金属材料及制备常用金属材料及制备黑色金属材料黑色金属材料常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l一、铝及铝合金性能特点一、铝及铝合金性能特点 l密度小密度小(2.7 )，比强度高，比强度高l加工性能良好

2、加工性能良好: 塑性好（退火状塑性好（退火状态），能通过冷、热压力加工制态），能通过冷、热压力加工制成各种型材成各种型材l具有优良的物理、化学性能：具有优良的物理、化学性能：导导电性、导热性及耐大气腐蚀性能电性、导热性及耐大气腐蚀性能良好，良好，铝合金制造的机翼铝合金制造的机翼二、铝合金的强化二、铝合金的强化 l固溶处理固溶处理 + 时效强化时效强化l固溶处理固溶处理是指将合金加是指将合金加热到固溶线以上，保温热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。单相固溶体组织的处理。加热固溶淬火过饱和时效析出l时效时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温是指将

3、过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。度保温，以析出弥散强化相的热处理。 常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l在室温下进行的时效称在室温下进行的时效称自然时效自然时效；在加热条件下进；在加热条件下进行的时效称行的时效称人工时效人工时效。l时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 l温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰含含4%Cu铝合金的时效曲线铝合金的时效曲线 时效时间时效时间/d值，超过峰值时间，值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强析出相聚集长大，强度下

4、降，为度下降，为过时效过时效。铝及其合金铝及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备l细晶强化细晶强化lA.改善冷却条件，增大冷却速度改善冷却条件，增大冷却速度lB.变质处理变质处理 二元铝硅合金不能进行有效的时效强化，固溶二元铝硅合金不能进行有效的时效强化，固溶强化效果也不好，铸态组织很粗，合金强度很强化效果也不好，铸态组织很粗，合金强度很低。若在浇注前向液态合金中加入变质剂，进低。若在浇注前向液态合金中加入变质剂，进行变质处理，则可以细化晶粒，提高力学性能。行变质处理，则可以细化晶粒，提高力学性能。 传统变质剂是钠盐的混合物。传统变质剂是钠盐的混合物。常用金属材料及制备常用金属材料及制备

5、铝及其合金铝及其合金铝合金的铝合金的主要应用领域主要应用领域战机舰船导弹火箭人造卫星战车高速列车汽车高层建筑常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金美美F-117隐身战斗机隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼高比强铝合金机翼铝及其合金铝及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备l三、铝合金的分类三、铝合金的分类l铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。l可将铝合金分为可将铝合金分为变变形铝合金形铝合金和和铸造铝铸造铝合金合金两大类。两大类。l变形铝合金又分为变形铝合金又分为可热处理强化可热处理强化和和不不可热处

6、理强化可热处理强化两类两类.铝合金分类铝合金分类示意示意图图常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金铝合金铝合金的分类的分类形变铝合金形变铝合金铸造铝合金铸造铝合金防锈铝防锈铝 硬铝硬铝Al-SiAl-CuAl-MgAl-Zn 超硬铝超硬铝 锻铝锻铝可否热处理强化？可否热处理强化？常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金 1、铸造铝合金、铸造铝合金 包括：包括：lAl- Si系：系： 代号为代号为ZL1+两位数字顺序号两位数字顺序号lAl-Cu系：系：代号为代号为ZL2+两位数字顺序号两位数字顺序号lAl-Mg系：系：代号为代号为ZL3+两位数字顺序号两位数字顺

7、序号lAl-Zn系：系： 代号为代号为ZL4+两位数字顺序号两位数字顺序号l Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 57712.7%l又称又称硅铝明硅铝明。其中。其中ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si的铝硅二元合的铝硅二元合金，称为金，称为简单硅铝明简单硅铝明. 常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金在普通铸造条件下，在普通铸造条件下， 组织几乎全部为共晶体，组织几乎全部为共晶体，由粗针状的硅晶体和由粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到细小均匀

8、的共晶体加一次小均匀的共晶体加一次 固溶体组织，以提高性能。固溶体组织，以提高性能。未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态组织的铸态组织常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l加入其他合金元素的铝硅铸加入其他合金元素的铝硅铸造合金称造合金称复杂复杂(或特殊或特殊)硅铝明硅铝明。lAl-Si系铸造铝合金的系铸造铝合金的铸造性铸造性能好，具有优良的耐蚀性、能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。耐热性和焊接性能。 活塞活塞( (裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金) )l用于制造飞机、仪表、电动机用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片壳体、汽缸体、风机叶

9、片、发动发动机活塞等。机活塞等。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金l这类合金可以时效强化，且强化效果可以保持到较这类合金可以时效强化，且强化效果可以保持到较高温度，使合金具有高温度，使合金具有较高热强性较高热强性；但由于合金中只；但由于合金中只含少量共晶体，故含少量共晶体，故铸造性能差铸造性能差，抗蚀性和比强度低，抗蚀性和比强度低于于Al-Si系合金。系合金。汽缸头汽缸头l常用代号有常用代号有ZL201 、ZL203 等。等。主要用于制造在较高温主要用于制造在较高温度下工作的高强零件，如内度下工作的高强零件，如内燃机汽缸头。燃机汽缸头

10、。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l Al-Mg系铸造铝系铸造铝合金合金l这类合金的耐蚀性这类合金的耐蚀性好，强度高，密度好，强度高，密度小；但铸造性能差。小；但铸造性能差。鼓风机密封件等鼓风机密封件等(ZL102、301)l常用代号为常用代号为ZL301、 ZL303等等.l主要用于制造外形简单、在腐蚀性介质下工作的零件，主要用于制造外形简单、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。如舰船配件、氨用泵体等。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金l这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造

11、性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。化；但密度大，耐蚀性较差。l常用代号为常用代号为ZL401、ZL402常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l2、常用变形铝合金、常用变形铝合金l 防锈铝合金防锈铝合金l主要是主要是Al-Mn和和Al-Mg系合金。系合金。lMn和和Mg主要作用是主要作用是卫星天线卫星天线（LF2） 提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。l防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。焊接性能好，易于变形加工，但切削

12、性能差。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。 l常用的常用的Al-Mn系合金有系合金有 LF21（ 3A21 ），其抗蚀性，其抗蚀性和强度高于纯铝和强度高于纯铝l常用的常用的Al-Mg系合金有系合金有 LF5（ 5A05 ），其密度比纯，其密度比纯铝小，强度比铝小，强度比Al-Mn合金高。合金高。l主要用于制造各种耐蚀性薄板容器（如油箱）、蒙主要用于制造各种耐蚀性薄板容器（如油箱）、蒙皮及一些受力小的构件。皮及一些受力小的构件。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合

13、金l 硬铝合金硬铝合金l主要是主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量Mn。l可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。l强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。l常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11 、 LY12 等，等，常常用于制造冲用于制造冲压件压件、模锻件和铆接件，模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等如螺旋桨、梁、铆钉等. 飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹板为硬铝合金为硬铝合金)常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l 超硬铝合金超硬铝合金l属属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并系合金，并含

14、有少量含有少量Cr和和Mn。l时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金.l耐蚀性差。耐蚀性差。常用合金有常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等，主等，主要用于工作温度不超过要用于工作温度不超过120-130、受力较大的结构件、受力较大的结构件, 如飞机大梁如飞机大梁、起落架等起落架等.飞机主起落架飞机主起落架常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l 锻铝合金锻铝合金lAl-Cu-Mg-Si系合金系合金 元素种类很多，但含量少，元素种类很多，但含量少，通常要进行时效强化。通常要进行时效强化。l具有良好的热塑性，可锻性好，力学性能高，具有良好的热塑性

15、，可锻性好，力学性能高，l常用于制造形状复杂的大型锻件，如喷气发动机压常用于制造形状复杂的大型锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等气机叶轮、导风轮等.常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l配料计算l炉料处理l熔炼设备选用l熔炼工具处理l熔炼工艺过程控制加料顺序熔炼温度和时间控制净化处理变质处理细化处理炉前检测成分符合要求均匀熔液纯净变质细化效果好常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金铝合金铝合金的熔炼的熔炼ZL101合金的典型熔炼工艺合金的典型熔炼工艺熔炼前准备工作熔炼前准备工作：A清炉和洗炉（电阻

16、炉或中频感应炉）；清炉和洗炉（电阻炉或中频感应炉）；B预热熔炉及熔炼工具到预热熔炉及熔炼工具到200-300，然后喷涂料；，然后喷涂料；C清清理和预热炉料；理和预热炉料；D准备熔剂和变质剂；准备熔剂和变质剂；配料计算（演示）配料计算（演示）装料次序及装料：装料次序及装料：A回炉料；回炉料；B铝硅中间合金或铝硅中间合金或ZL102合金；合金；C铝锭；铝锭；精炼及熔化：精炼及熔化：装完料后升温熔化炉料，等炉料全部熔化后，装完料后升温熔化炉料，等炉料全部熔化后，除净熔渣，加入熔剂，当温度升到除净熔渣，加入熔剂，当温度升到680时，将预热到时，将预热到200-300的金属镁块或的金属镁块或Al-Mg中

17、间合金块压入熔池，时间为中间合金块压入熔池，时间为3-5min升温到升温到730-740，用占炉料总重量的，用占炉料总重量的0.7-0.5%的的常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金 六氯乙烷分六氯乙烷分2-3次用钟罩压入合金液中精炼合金液，总时间次用钟罩压入合金液中精炼合金液，总时间为为10-15min。待精炼剂反应完后，静置。待精炼剂反应完后，静置1-2min，取试样做炉，取试样做炉前分析。如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调前分析。如炉前分析发现合金成分不合格，则应马上进行调整成分的补加或冲淡工作。整成分的补加或冲淡工作。变质处理：变质处理：当合金液的温度达到当

18、合金液的温度达到730-750时，用炉料总重时，用炉料总重量的量的1.5-2.5%的三元变质剂作变质处理，总时间为的三元变质剂作变质处理，总时间为15-18min。浇注：浇注：当温度达到当温度达到760时，扒渣出炉，用坩锅或手抬式浇时，扒渣出炉，用坩锅或手抬式浇包盛取合金液，将合金液浇入铸型中，同时浇注化学成分、包盛取合金液，将合金液浇入铸型中，同时浇注化学成分、力学性能等试样。力学性能等试样。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金铝合金配料练习题铝合金配料练习题为了获得以下成分铸造铝合金为了获得以下成分铸造铝合金1Kg

19、，熔炼时应如何配料？，熔炼时应如何配料？8.0wt%Si，2.8wt%Cu，0.5wt%Mg，0.15wt%Ti，其余为，其余为Al；注：注：1）可供选择的原材料包括：纯铝，）可供选择的原材料包括：纯铝，Al-30wt%Si中间合金，中间合金，Al-25wt%Cu中间合金，中间合金，Al-30wt%Mg中间合金和中间合金和Al-10wt%Ti中间合金；中间合金；2）不考虑铝、硅和铜元素的烧损；）不考虑铝、硅和铜元素的烧损；3）镁元素的烧）镁元素的烧损率为损率为15wt%，钛元素的烧损率为，钛元素的烧损率为5wt%。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金l1000g8.0%=X

20、Al-30Si30% XAl-30Si =266.7gl1000g2.8%=XAl-25Cu25% XAl-25Cu =112gl1000g0.5%= XAl-30Mg30%(1-15%) XAl-30Mg =19.6gl1000g0.15%=XAl-10Ti10%(1-5%) XAl-10Ti=15.8gl1000(1-0.08-0.028-0.005-0.0015) = XAl +266.7 (1-0.3) + 112(1-0.25) + 19.6(1-0.3) + 15.8(1-0.1) XAl = 586.9g 常用金属材料及制备常用金属材料及制备铝及其合金铝及其合金70ppmSr10

21、0ppmSr500ppmSr319 alloyl一、一、 镁及其合金的性能特点镁及其合金的性能特点l镁的密度小（镁的密度小（1.74g/cm3），比强度和比刚度高），比强度和比刚度高l目前工业应用中最轻的工程材料，比强度和比刚度目前工业应用中最轻的工程材料，比强度和比刚度均优于钢和铝合金，可满足航空、航天、汽车及电均优于钢和铝合金，可满足航空、航天、汽车及电子产品轻量化和环保的要求。子产品轻量化和环保的要求。l铸造性能优良、阻尼减震性好、导电导热性好、电铸造性能优良、阻尼减震性好、导电导热性好、电磁屏蔽性好磁屏蔽性好l镁及镁合金耐蚀性较差，具有极高的化学和电化学镁及镁合金耐蚀性较差，具有极高的

22、化学和电化学活性。活性。常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金l电化学腐蚀过程主要以析氢为主，以点蚀或全面腐电化学腐蚀过程主要以析氢为主，以点蚀或全面腐蚀形势迅速溶解直至粉化。镁合金在酸性、中性和蚀形势迅速溶解直至粉化。镁合金在酸性、中性和弱碱性溶液中都不耐蚀。在弱碱性溶液中都不耐蚀。在pH值大于值大于11的碱性溶的碱性溶液中，由于生成稳定的钝化膜，镁合金是耐蚀的。液中，由于生成稳定的钝化膜，镁合金是耐蚀的。如果碱性溶液中存在如果碱性溶液中存在Cl-，使镁表面钝态破坏，镁，使镁表面钝态破坏，镁合金也会腐蚀。在合金也会腐蚀。在NaCl溶液中，镁在所有结构金溶液中，镁在所有结构金

23、属中具有最低电位。故其抗蚀能力很低，这严重制属中具有最低电位。故其抗蚀能力很低，这严重制约了镁合金的应用。约了镁合金的应用。常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金Body, Powertrain and Chassis 常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金Parts of Mg alloys developed in China and applied in automobile常用金属材料

24、及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金Parts of Mg alloys compontents developed in China and applied in motorcyles常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金全镁合金手机、笔记本电脑等3C产品常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金单兵综合作战系统抢托体单兵点面武器镁合金零件5.8mm折叠托自动步枪上下机匣常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金 根据生产工艺不同，镁合金可分为根据生产工艺不同，镁合金可分为铸造铸造（

25、包括压铸和砂型铸（包括压铸和砂型铸造）造）镁合金和变形镁合金镁合金和变形镁合金。许多镁合金既可做铸造镁合金，。许多镁合金既可做铸造镁合金，又可做变形镁合金。经锻造和挤压后，变形镁合金比相同成又可做变形镁合金。经锻造和挤压后，变形镁合金比相同成分的铸造镁合金有更高的强度，可以加工成形状更复杂的零分的铸造镁合金有更高的强度，可以加工成形状更复杂的零件。我国的镁合金牌号中，件。我国的镁合金牌号中，MB表示变形镁合金，表示变形镁合金，ZM表示铸表示铸造镁合金造镁合金，后面标以序号。，后面标以序号。 根据化学成分的不同，镁合金可分为根据化学成分的不同，镁合金可分为Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg

26、-Li系镁合金系镁合金。Mg-Al系镁合金是应用最广泛的耐热系镁合金是应用最广泛的耐热镁合金，压铸镁合金主要是镁合金，压铸镁合金主要是Mg-Al系合金。以系合金。以Mg-Al系合金系合金为基础，添加一系列其它合金元素形成了新的为基础，添加一系列其它合金元素形成了新的AZ（Mg-Al-Zn）、）、AM（Mg-Al-Mn）、）、AS（Mg-Al-Si）、）、AE（Mg-Al-RE）系列镁合金。）系列镁合金。常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金 金属镁化学性质活泼，温度

27、在金属镁化学性质活泼，温度在723K以上时氧化开始以上时氧化开始加剧。熔融状态下，镁液极易和空气中的氧、氮、加剧。熔融状态下，镁液极易和空气中的氧、氮、水气发生化学反应，在接近水气发生化学反应，在接近1073K温度时会很快氧化温度时会很快氧化燃烧。因此，镁合金熔铸过程中需要进行保护。燃烧。因此，镁合金熔铸过程中需要进行保护。l镁合金阻燃抗氧化方法镁合金阻燃抗氧化方法熔剂保护阻燃法熔剂保护阻燃法。在整个熔炼过程中，使镁合金在。在整个熔炼过程中，使镁合金在熔剂保护下隔绝大气进行熔炼。镁合金采用熔剂保熔剂保护下隔绝大气进行熔炼。镁合金采用熔剂保护防燃使用最早也最广泛，具有工业应用价值护防燃使用最早也

28、最广泛，具有工业应用价值;常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金气体保护阻燃法气体保护阻燃法。常用气体为。常用气体为SF6、CO2和和SO2。其中其中SF6为无色无味无毒气体，是最常用的镁合金为无色无味无毒气体，是最常用的镁合金保护气氛。保护气氛。 但但SF6、CO2等气体具有强烈的等气体具有强烈的“温室温室效应效应”，由于它们对环境的污染需要找到一种合适，由于它们对环境的污染需要找到一种合适的替代气体的替代气体;添加合金元素阻燃法添加合金元素阻燃法。 在镁合金中只需加入少量的在镁合金中只需加入少量的Be、Ca，可制备出燃点很高的阻燃镁合金。，可制备出燃点很高的阻燃镁合金。B

29、e与与O2生成生成BeO膜致密，也有明显的阻燃作用，但膜致密，也有明显的阻燃作用，但Be、Ca的加入量需要严格控制，否则会强烈恶化组织，的加入量需要严格控制，否则会强烈恶化组织，造成晶粒长大和热裂倾向加大。造成晶粒长大和热裂倾向加大。 常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金Grain Refinement of AZ31-Mg Alloys Containing Minor Sr AZ31 alloy treated with Al-10Sr alloy AZ31 alloy treated with Mg-10Sr a

30、lloy 0%Sr 0.01%Sr 0.05%Sr 0.1%Sr 0%Sr 0.01%Sr 0.05%Sr 0.1%Sr 常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金AZ91AZ91合金熔炼工艺熔剂法合金熔炼工艺熔剂法 将坩锅预热至暗红色将坩锅预热至暗红色(400-500)，在坩锅内壁及底部均匀撒上一层粉状，在坩锅内壁及底部均匀撒上一层粉状RJ-2(或或RJ-1)熔剂。炉料预热至熔剂。炉料预热至150以上，依次加入回炉料、镁锭、铝以上，依次加入回炉料、镁锭、铝锭，并在炉料上撤一层锭，并在炉料上撤一层RJ-2熔剂，装料时熔剂用量约占炉料重量的熔剂，装料时熔剂用量约占炉料重量的1-2。

31、升温熔炼，当熔液温度达。升温熔炼，当熔液温度达700-720时，加入中间合金及锌锭。炉料时，加入中间合金及锌锭。炉料全部熔化后，猛烈搅动全部熔化后，猛烈搅动58min，以使成分均匀。将熔液升温至，以使成分均匀。将熔液升温至730，除去熔渣，并撒上一层除去熔渣，并撒上一层RJ-2熔剂保温，进行变质处理。如采用熔剂保温，进行变质处理。如采用C2Cl6变质变质处理，加入量为炉料总重量的处理，加入量为炉料总重量的0.50.8，处理温度为，处理温度为740760。 变质处理后，除去表面熔渣，撒以新的变质处理后，除去表面熔渣，撒以新的RJ-2熔剂。调整温度至熔剂。调整温度至7l0-730，进行精炼。搅拌熔

32、液进行精炼。搅拌熔液10-30min，使熔液自下而上翻滚，不得飞溅，并不断，使熔液自下而上翻滚，不得飞溅，并不断在熔液的波峰上撒以精炼剂。精炼剂的用量视熔液中氧化夹杂含量的多少在熔液的波峰上撒以精炼剂。精炼剂的用量视熔液中氧化夹杂含量的多少而定，一般约为炉料重量的而定，一般约为炉料重量的1.5-2.0。精炼结束后，清除合金液表面、。精炼结束后，清除合金液表面、坩锅壁、浇嘴及挡板上的熔渣，然后撒上坩锅壁、浇嘴及挡板上的熔渣，然后撒上RJ-2熔剂。熔剂。 将熔液升温至将熔液升温至755770，保温静置，保温静置2060min出炉浇注。出炉浇注。常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合

33、金AZ91AZ91合金熔炼工艺气体保护法合金熔炼工艺气体保护法 气体保护法的原材料及熔炼工具准备基本上与熔剂熔炼时相同，不同之处气体保护法的原材料及熔炼工具准备基本上与熔剂熔炼时相同，不同之处在于：使用在于：使用SF6、CO2等保护气体，等保护气体，C2Cl6变质精炼，氩气补充吹洗；变质精炼，氩气补充吹洗； 首先将熔炼坩锅预热至暗红，约首先将熔炼坩锅预热至暗红，约500600，装满经预热的炉料，装料顺，装满经预热的炉料，装料顺序为：合金锭、镁锭、铝锭、回炉料、中间合金和锌等（如无法一次装完，序为：合金锭、镁锭、铝锭、回炉料、中间合金和锌等（如无法一次装完，可留部分锭料或小块回炉料待合金熔化后分

34、批加入），盖上防护罩，通入可留部分锭料或小块回炉料待合金熔化后分批加入），盖上防护罩，通入防护气体，升温熔化（第一次送入防护气体，升温熔化（第一次送入SF6气体时间可取气体时间可取46min）。当熔液）。当熔液升温至升温至700720时，搅拌时，搅拌25min，以使成分均匀，之后清除炉渣，浇，以使成分均匀，之后清除炉渣，浇注光谱试样。当成分不合格时进行调整，直至合格。升温至注光谱试样。当成分不合格时进行调整，直至合格。升温至730750并并保温，用质量分数为保温，用质量分数为0.1的的C2Cl6进行变质精炼处理；进行变质精炼处理； 精炼变质处理后除渣，并在精炼变质处理后除渣，并在730750用

35、流量为用流量为12L/min的氩气补充精的氩气补充精炼炼24min。吃氩气结束后，扒除液面熔渣，升温至。吃氩气结束后，扒除液面熔渣，升温至760780，保温静，保温静置置1020min，熔液调至浇注温度进行浇注，熔液调至浇注温度进行浇注常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金镁镁合金配料练习题合金配料练习题 为了获得以下成分的铸造镁合金为了获得以下成分的铸造镁合金1Kg： 熔炼时应如何配料？熔炼时应如何配料？ 8.5wt%Al，1.2wt%Zn，1.20wt%Si，0.25wt%Mn，0.15wt%Sr，其余为，其余为Mg 注：注：1）可供选择的原材料包括：纯镁，纯铝，纯锌，）

36、可供选择的原材料包括：纯镁，纯铝，纯锌，Al-30wt%Si中间合金，中间合金，Mg-2wt%Mn中间合金，中间合金，Mg-10wt%Sr中间合金；中间合金；2）不考虑镁、铝、锌、硅和锰元素的烧损；）不考虑镁、铝、锌、硅和锰元素的烧损；3）Sr元素的烧损率为元素的烧损率为15wt%。 常用金属材料及制备常用金属材料及制备镁及其合金镁及其合金l一、铜及铜合金性能特点一、铜及铜合金性能特点l纯铜呈紫红色，故又称紫铜，纯铜呈紫红色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。构转变，无磁性。 l纯铜具有优良的导电性和导热纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和

37、冷凝水中性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。有良好的耐蚀性。塑性好。 热轧铜合金热轧铜合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金二、铜合金的强化二、铜合金的强化 纯铜的强度不高，不宜直接作为结构材料。铜中纯铜的强度不高，不宜直接作为结构材料。铜中加入适量合金元素以后，可获得强度较高的铜合加入适量合金元素以后，可获得强度较高的铜合金，同时还保存纯铜的一些优良性能。金，同时还保存纯铜的一些优良性能。l铜合金的强化机制主要有以下三种：铜合金的强化机制主要有以下三种：lA固溶强化固溶强化 合金元素与铜形成固溶体后，产生合金元素与铜形成固溶体后，产生晶格畸变，增大了位错运

38、动的阻力，使强度提高。晶格畸变，增大了位错运动的阻力，使强度提高。用于固溶强化的元素主要有锌、铝、锡、镍等，用于固溶强化的元素主要有锌、铝、锡、镍等，它们在铜中的最大溶解度均大于它们在铜中的最大溶解度均大于9.4%。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金lB时效强化时效强化 铍、钛、锆、铬等合金元素在固态铍、钛、锆、铬等合金元素在固态铜中的溶解度随温度降低而剧烈减少，因而具有铜中的溶解度随温度降低而剧烈减少，因而具有时效强化效果。最突出的是时效强化效果。最突出的是Cu-Be合金，经固溶合金，经固溶时效处理后，最高强度可达时效处理后，最高强度可达1400MPa。lC过剩相强化过

39、剩相强化 铜中加入的元素含量超过最大溶铜中加入的元素含量超过最大溶解度以后，会出现少量的过剩相。过剩相多为硬解度以后，会出现少量的过剩相。过剩相多为硬而脆的金属化合物，可使铜合金的强度提高。而脆的金属化合物，可使铜合金的强度提高。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l三、铜合金的分类三、铜合金的分类l依据加入合金元素的不同，铜合金可分为黄铜和青依据加入合金元素的不同，铜合金可分为黄铜和青铜两大类。铜两大类。l1）、黄铜）、黄铜l以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。l黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄

40、铜。l按工艺可分为按工艺可分为加工黄铜加工黄铜和和铸造黄铜铸造黄铜。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l 普通黄铜普通黄铜l铜与锌的二元合金铜与锌的二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。l从铜锌合金相图可从铜锌合金相图可以看出黄铜有以看出黄铜有 和和 + 两种组织两种组织,分分别称别称单相黄铜单相黄铜和和两两相黄铜相黄铜。铜及其合金铜及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l单相黄铜单相黄铜塑性好。塑性好。l常用牌号有常用牌号有H80、 H68 、l适于制造冷变形零件，如适于制造

41、冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。弹壳、冷凝器管等。l两相黄铜两相黄铜热塑性好热塑性好, 强度高强度高.l常用牌号有常用牌号有H59、H62。l适于制造受力件，如垫圈适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等弹簧、导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l 特殊黄铜特殊黄铜l在普通黄铜的基础上加在普通黄铜的基础上加入入Al、 Fe、Si、Mn、Pb、 Sn、Ni等元素形成等元素形成特殊黄铜。特殊黄铜。 l特殊黄铜强度、耐蚀性特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性比普通黄铜好，铸造性能改善。能改善。 黄铜制品黄铜制品常

42、用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l常用牌号有常用牌号有HPb63-3、HAl60-1-1、HSn62-1(海军黄海军黄铜铜) 、HPb59-1（易切削黄铜）（易切削黄铜） ZCuZn16Si4等。等。l主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。 常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l2）、青铜）、青铜l以除锌和镍以外的其它元素作以除锌和镍以外的其它元素作为主要合金元素的铜合金为主要合金元素的铜合金l按所含

43、合金元素的种类青铜可按所含合金元素的种类青铜可分为分为锡青铜、铝青铜、铍青铜、锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。硅青铜、铅青铜等。l按生产方法的不同，青铜又可按生产方法的不同，青铜又可分为分为压力加工青铜和铸造青铜压力加工青铜和铸造青铜 青铜制品青铜制品常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l 锡青铜锡青铜l是以锡为主加元素的铜合金，锡含是以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为量一般为314%。 l锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小中最小 。l锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水锡

44、青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。的耐蚀性较差。 锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l常用牌号常用牌号有有QSn4-3、QSn6.5-0.4等。等。l主要用于耐蚀承载件主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。轴、蜗轮、垫圈等。 锡青铜管锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀( (锡青铜锡青铜阀体、阀盖阀体、阀盖) )常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及

45、其合金l2、铝青铜、铝青铜l以铝为主加元素以铝为主加元素的铜合金。的铜合金。l强度、硬度、耐强度、硬度、耐大型水力发电设备中的抗磨环大型水力发电设备中的抗磨环 磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。能好，但焊接性能差。 l常用牌号有常用牌号有QAl5、QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及

46、其合金l3、铍青铜、铍青铜l以铍为主加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%。l具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵.铍青铜制品铍青铜制品l用于重要的弹性件、耐磨用于重要的弹性件、耐磨件件，如精密弹簧、膜片，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件具、航海罗盘等重要机件.常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及

47、其合金常用金属材料及制备常用金属材料及制备铜及其合金铜及其合金l一、工业纯钛一、工业纯钛 l纯钛密度纯钛密度小，小，熔点高。熔点高。882.5发生同素异构转发生同素异构转变变 -Ti -Ti, 由体心立由体心立方方 -Ti转变为密排六方转变为密排六方 -Ti.l纯钛比强度高，塑性、纯钛比强度高，塑性、低温韧性好，钝化能力低温韧性好，钝化能力强，耐蚀性极高。强，耐蚀性极高。美美F-22战机约战机约36%重量的零重量的零件用钛合金制造件用钛合金制造常用金属材料及制备常用金属材料及制备钛及其合金钛及其合金l纯钛主要用于纯钛主要用于 350以下工作、强度要求以下工作、强度要求不高的零件，如石油不高的零件，如石油化工用热交换器、反化工用热交换器、反应器，海水净化装置应器，海水净化装置及舰船零部件。及舰