工程材料第九章有色金属及其合金

1、工程(gngchng)材料王金星(jnxng)材料科学与工程学院邮箱：wjx电话ngineering Materials/ChongQ_2005_gccl/index.htm共四十四页第九章 有色金属(yus jnsh)及其合金共四十四页第八章铸铁(zhti)铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金。铸铁是人类使用最早的金属材料之一，具有生产方法简便，成本低廉，性能优良等特点，至今仍使用广泛。缺点：硬脆，不易加工，只能铸造。典型零件：机床床身、汽缸体和缸套、凸轮轴、曲轴。铸铁的类别(libi)：白口铸铁：碳主要以渗碳体（Fe3C）形式存在的铸铁。灰口铸铁：碳主要以石墨（G

2、）形式存在的铸铁。麻口铸铁：介于白口铸铁和灰口铸铁之间铸铁。本章介绍灰口铸铁。硬而脆，很少用做零件，作原料用（生铁）。猜想分类依据是？共四十四页 第九章 有色金属(yus jnsh)及其合金 ( Colored Metal and Alloy )铝及铝合金铜及铜合金滑动轴承(hu dn zhu chn)合金钛及钛合金共四十四页概 述1、定义 : 除黑色金属 (铁锰铬，多指钢、铁 ) 以外的所有(suyu)金属。 2、性能特点:具有(jyu)独特的物理、化学性能。3.分类重金属(密度3.5); Cu、Ni 等。轻金属(密度3.5); Al、Mg 等。贵重金属; Au、Ag、Pt 等。稀有金属;

3、W、Ti、Ra、Nb 等。半金属; Si、Te、B 等。共四十四页一、工业(gngy)纯铝特点:密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性(sxng)高;强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺 性好等。牌号：旧代 号： L1 L2 L3 四位数字牌号：1070 1060 1050第一节 铝及铝合金共四十四页二、铝合金的分类(fn li)共四十四页铝合金的分类(fn li)变形(bin xng)铝合金铸造铝合金不能热处理强化能热处理强化共四十四页三、铝合金的热处理时效(shxio)强化 ( ageing strengthening ) 退火(tu hu) ( anneal )回归 ( regr

4、ession )共四十四页1. 固溶、时效(shxio) 在固溶处理后的合金随时间延续(ynx)而发生进一步强化的现象。背景资料: 1906年德国 Duralumin首次发现。 1910年德国A Welmer 发明并获专利。 1916年用于制造飞机。 1938年 Guinier Preston 建立学说。共四十四页固溶处理(chl)： 时效(shxio)处理自然时效人工时效 将铝合金加热至单相区恒温保持，然后快速冷却。 固溶处理后的铝合金强度随时间而变化的现象。共四十四页 含4%Cu的铝合金自然(zrn)时效曲线共四十四页含4%Cu的铝合金的人工(rngng)时效曲线*过时效：时效温度(wnd

5、)过高合金软化共四十四页2、 退火(tu hu) ( anneal ) 形变(xngbin)铝合金的退火: *消除应力,硬度不变。 *消除加工硬化, 降低硬度, 便于冷塑 性加工。铸造铝合金的退火 : *消除应力; *均匀成分;共四十四页3、 回归(hugu) ( regression )回归：人工(rngng)时效的铝合金再经固溶后性能恢得现象（塑性改善，强度下降）*人工时效后的铝合金没有回归现象。时间温度 加热200270水 淬时效组织原淬火组织 共四十四页常用(chn yn)的铝合金变形(bin xng)铝合金 ( deformation aluminum alloy )铸造铝合金 (

6、cast aluminum alloy )共四十四页三、 变形(bin xng)铝合金 ( deformation aluminum alloy )1.防锈铝合金 ( LF ) : Al Mn 通过固溶强化(qinghu)提高铝合金的 强度和抗蚀性 ( 比纯铝好 )。 例如:LF21。 Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的 强度和抗蚀性 ( 比纯铝轻 )。 例如:LF2、LF6等。 共四十四页飞机翼梁(腹板为硬铝合金)2.硬铝合金 ( LY ) : Al Cu Mg 通过(tnggu)时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。3.超硬铝合金 ( LC ) : Al Zn

7、Mg Cu 通过时效强化和形成(xngchng)的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。 飞机主起落架共四十四页4.锻铝合金 ( LD ) : Al Mg Si Cu 具有良好(lingho)的热塑性, 通过固溶处理和人工时效 来提高铝合金的力学性能。 LD5、LD6、LD10。压气机叶片共四十四页变形铝合金牌号表示(biosh)方法：GB/T 16474-1996四位(s wi)字符：如：2A11：11号铝铜合金共四十四页四、 铸造(zhzo)铝合金 ( cast aluminum alloy )铸造(zhzo)铝 硅合金铸造铝 铜合金铸造铝 镁合金铸造铝 锌合

8、金共四十四页1.铸造(zhzo)铝 硅合金 ( ZL101ZL111 ) :活塞(husi)(裙部为铝硅合金)特点：铸造性能好 是最常用的铸铝合金共四十四页铝硅合金(hjn)变质处理变质剂： 2/3NaF+1/3NaCl组织变化： 细化硅晶体性能变化： 强度提高(t go)、塑性改善ZL102未变质ZL102变质共四十四页2.铸造(zhzo)铝 铜合金 ( ZL201ZL203 ) : 有较高的强度、塑性及耐热性,但铸 造性能和耐蚀性较差。 铝铜合金铸造组织 ( 化染 ) 210汽缸头共四十四页3.铸造铝 镁合金 ( ZL301、ZL302 ) : 有较高的强度(qingd)、韧性及耐蚀性,但

9、铸 造性能和耐热性较差。 铝镁合金铸造组织 (化染) 150鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)共四十四页4.铸造铝 锌合金 ( ZL401、ZL402 ) : 具有(jyu)良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)共四十四页铸铝合金牌号(piho)表示：例：ZAlCu5Mn共四十四页 第二节 铜及铜合金一、纯铜 性能特点:密度大;导电及导热性能好; 抗大气(dq)腐蚀性好;塑性高;强度低; 无磁性;无打击火花;加工工艺性好分类(fn li)：工业纯铜 T1T4无氧铜 TU2共四十四页 纯铜组织(zzh)金相图共四十四页二、铜合金的

10、分类(fn li)黄铜(hun tn) : Cu Zn 白铜 : Cu Ni 青铜 : 除黄铜和白 铜外的所有 铜合金。共四十四页三、黄铜(hun tn) ( brass )普通(ptng)黄铜 ( common brass )特殊黄铜 ( special brass )共四十四页50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+bb(Mpa)(%)HB（1）黄铜(hun tn)的力学性能与含锌量的关系1、 普通(ptng)黄铜 ( common brass )共四十四页（2）黄铜(hun tn)的牌号H 90含铜量 W

11、Cu = 90%黄铜共四十四页（3）常用(chn yn)的黄铜金奖(jn jin)黄铜 - H90弹壳黄铜 - H70 ( H68 )日用黄铜 - H62 ( H59 )法兰阀闸阀冷凝器管共四十四页2、 特殊(tsh)黄铜 ( special brass )定义:在黄铜中加入(jir)Al、Fe、Si、Cr、 Ni、Sn、Mn 等元素所形成的合金。牌号:H Al 59 - 3含铝量WAl = 3%含铜量WCu = 59%共四十四页常用的特殊(tsh)黄铜海军(hijn)黄铜 - HSn62 - 1易切削黄铜 - HPb59 - 1共四十四页四、青铜(qngtng) ( bronze )普通青铜

12、(qngtng) ( 锡青铜(qngtng) ) ( tin bronze ) 特殊青铜 ( 无锡青铜 ) ( tin free bronze )共四十四页 青铜牌号(piho)的表示方法Z Q Sn10 1 其它合金元素含量为1%主加元素锡其含量为WSn = 10%青铜铸造共四十四页1、 锡青铜(qngtng) ( tin bronze )3 710 14压力加工铸造成形b+共四十四页锡青铜(qngtng)的性能特点： 耐磨性 耐蚀性 收缩(shu su)小 无磁性 不致密、易渗漏 流动性差锡青铜的应用：弹簧、轴承、轴瓦 强度高共四十四页2、 特殊(tsh)青铜 ( 无锡青铜 ) ( tin

13、 free bronze )硅青铜(qngtng) : QSi3 1 铝青铜 : QAl7铍青铜 : QBe2; 具有非常好的力学 性能。用于制造重要、精 密、高温、高速下工作的 零件。共四十四页本课小结(xioji)铝合金分类(fn li)：变形铝合金、铸造铝合金铝合金强化：固溶处理+时效强化、变质处理常用铝合金代号应用（牌号）：例LF5、ZL102铜合金分类：黄铜、白铜、青铜常用铜合金代号应用（牌号）：例H90、H62共四十四页共四十四页内容摘要工程材料。邮箱：wjx。铸铁(zhti)是人类使用最早的金属材料之一，具有生产方法简便，成本低廉，性能优良等特点，至今仍使用广泛。缺点：硬脆，不易加工，只能铸造。灰口铸铁(zhti)：碳主要以石墨（G）形式存在的铸铁(zhti)。麻口铸铁(zhti)：介于