（中职）机械基础（多学时）单元三课题二电子教案

（中职）机械基础（多学时）单元三课题二电子教案（中职）机械基础（多学时）单元三课题二电子教案（中职）机械基础（多学时）单元三课题二电子教案【课题】有色金属材料【教材版本】【教学目标】1.理解常用有色金属材料的分类、牌号。2.了解常用有色金属材料的性能和应用。【教学重点、难点】教学重点：常用有色金属材料的分类、牌号。教学难点：1.常用有色金属材料的牌号。【教学媒体及教学方法】借助于多媒体课件，将静态的图形直观展示；通过教师的讲解、学生的观察、分析、讨论，师生充分互动，采用大量联系实际的案例，调动学生的学习积极性，培养学生观察分析、自主探究的能力，使全体学生在合作学习中都能有所收获。【课时安排】2课时（45分钟×2）【教学建议】教学中应交替使用教材、实物和图片。根据学生基本情况及学习本次内容后的总体反应，使用不同的教学方法，加强和学生的互动，使学生积极地参与到教学活动中来。【教学过程】任务导入（5分钟）图3-22014年，奥迪全面改进了轿跑车“TT”，并在第84届日内瓦车展（3月6～16日面向公众开放）上公开，如图3-2-1所示。新款TT继“奥迪A3”、“大众高尔夫”等之后采用了大众集团的新一代平台“MQB”车身结构与上代车型一样，继续采用组合使用铝合金与钢板的“ASF”（奥迪空间框架），门槛梁及车顶纵梁使用铝合金冲压材料，前盖、车门及后备箱盖也使用了铝合金。据称，新车型在钢板构成的乘客保护结构中，对需要保证强度的部分采用了热冲压材料，因而减轻了重量。用配备2.0L直喷涡轮发动机“2.0TFSI”的车型作比较，新一代车型的重量比上一代车型减了50kg。试一试观察家用轿车上分别使用了哪些有色金属材料？想一想汽车上的散热器采用了什么有色金属材料？汽车上的发动机缸体、缸盖、发动机壳等采用了什么有色金属材料？汽车上的转向盘、转向柱、轮圈等采用了什么有色金属材料？汽车上的排气阀采用了什么有色金属材料？新课讲授（75分钟）工业生产中的金属材料通常分为黑色金属和有色金属两大类，除黑色金属以外的其他金属称为有色金属。有色金属的种类很多，虽然其产量和使用量不及黑色金属，但是由于有色金属具有某些特殊的性能，如良好的导热性、导电性及耐腐蚀性，已成为现代工业技术中不可缺少的金属材料。1．有色金属材料的分类地球上的有色金属分布广泛，种类齐全。有色金属的分类见表3-2-1。表3-2-1有色金属的分类类型分类标准举例重有色金属指比重大于4.5的有色金属。包括铜、镍、锢、铅、锌、锑、汞、镉和铋等。轻有色金属指比重小于4.5的有色金属。包括铝、镁、钙、钾、锶和钡等。贵金属指在地壳中含量少，开采和提取都比较困难，对氧和其它试剂稳定，价格比一般金属贵的有色金属。包括金、银和铂族金属等。半金属一般指硅、硒、碲、砷和硼五种元素。其物理化学性质介于金属和非金属之间。稀有金属稀有金属并不是说稀少，只是指在地壳中分布不广，开采冶炼较难，在工业应用较晚，故称为稀有金属。包括钛、钼、钨等。2.有色金属材料的牌号、性能和用途常用的有色金属有铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金和轴承合金等。2.1铝及铝合金铝及其合金是自然界中储量最丰富的金属元素之一，在工业上是仅次于钢的一种重要金属，尤其是在机械、电力、航空、航天及日常生活用品中得到广泛应用。铝及铝合金的牌号见表3-2-2。表3-2-2铝及铝合金的牌号分类牌号举例纯铝其牌号用1系列表示。牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。牌号第二位字母表示原始纯铝的改型情况。如果第二位字母为A，则表示为原始纯铝；如果是B-Y的其他字母，则表示原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。1A99，表示铝含量为99%的原始纯铝。变形铝和铝合金其牌号采用国际四位数字体系牌号。四位字符体系牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌号的第一位数字表示铝及铝合金的组别，见表3-2-3。除改型合金外，铝合金组别按主要合金元素来确定。牌号的第二位字母表示原始纯铝或铝合金的改型情况，最后两位数字用以标识同一组中不同的铝合金或表示铝的纯度。6063，表示主要合金元素为镁与硅的变形铝合金。铸造铝合金其牌号均以“ZL”加三位数字组成，第一位数字表示铝合金的类别，其中1为铝硅合金、2为铝铜合金、3为铝镁合金、4为铝锌合金，第二、三位数字是顺序号。ZL102，表示铝硅铸造铝合金。表3-2-3变形铝及铝合金的牌号表示方法（GB/T16474-2011）组别牌号系列纯铝（铝含量不小于99.00%）1以铜为主要合金元素的铝合金2以锰为主要合金元素的铝合金3以硅为主要合金元素的铝合金4以镁为主要合金元素的铝合金5以镁和硅为主要合金元素并以Mg2Si相为强化相的铝合金6以锌为主要合金元素的铝合金7以其他合金为主要合金元素的铝合金8备用合金组92.1.1纯铝纯铝的主要性能有：密度小（2.72g/cm3由于铝具有这些优良性能，所以广泛用于制作导线、电器零件、电缆，配制各种铝合金及要求质轻、导热、耐腐蚀但强度要求不高的零件。图3-2-2是纯铝的应用。a.铝棒b.铝板c.铝线图3-22.1.2铝合金由于纯铝的强度低，不宜做承力结构的材料，因此在纯铝中加入适量的铜、镁、硅、锰等元素即形成了铝合金。它具有密度小、导热和塑性好、足够的强度和良好的抗腐蚀性，且多数可热处理强化，根据铝合金的成分及加工成形特点，可分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。（1）变形铝合金变形铝合金具有较高的强度和良好的塑性，可通过压力加工制作各种半成品，可以焊接。主要用作各类型材和结构件，如飞机构架、螺旋桨、起落架等。变形铝合金可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金等几类。常见变形铝合金的用途见表3-2-4。图3-2-3是变形铝合金的应用。表3-2-4常用变形铝合金的用途类别牌号用途防锈铝合金5A02适用于在液体中工作的中等强度的焊接件、冷冲压件和容器、骨架零件等3A21适用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液体或气体介质中工作地低载荷零件硬铝合金2A11适用于要求中等强度的零件和构件、冲压的连接部件、空气螺旋桨叶片、局部镦粗的零件2A12用量最大、适用于要求高载荷的零件和构件2B11主要用作铆钉材料超硬铝合金7A03适用于受力结构的铆钉7A047A09适用于飞机大梁等承力构件和高载荷零件锻铝合金2A50适用于形状复杂和中等强度的锻件和冲压件a.铝合金玻璃幕墙b.铝合金轮毂c.飞机图3-2（2）铸造铝合金用来制造铸件的铝合金称为铸造铝合金。常用的铸造铝合金包括铝镁、铝锌、铝硅、铝铜等合金。它们有良好的铸造性能，可以铸成各种形状复杂的零件。但塑性差，不宜进行压力加工。图3-2-4是铸造铝合金的应用。a.散热片b.活塞c.管接头图3-22.2铜及铜合金铜是人类最早发现的金属之一，早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿。铜及铜合金的牌号见表3-2-5。表3-2-5铜及铜合金的牌号分类牌号举例纯铜工业纯铜有T1、T2、T3、T4四个牌号，T为铜的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越低，含有的杂质越多。T1，表示一号纯铜。黄铜普通黄铜其牌号用“黄”字汉语拼音字首“H”加数字表示，该数字表示平均含铜量的百分数。特殊黄铜的牌号用“H+主加元素的元素符号（锌除外）+铜含量的百分数+主加元素含量的百分数”来表示。H62，表示含铜量为62%、含锌量为38%的普通黄铜。HPb59-1，表示含铜量为59%、含铅量为1%、含锌量为40%的铅黄铜。青铜青铜的牌号以“Q”为代号，后面标出主要元素的符号和含量。铸造铜合金的牌号用“ZCu”及合金元素符号和含量组成。QSn4-3，表示含锡量为4%、含锌量为3%，其余为铜（93%）的压力加工青铜。ZCuSn5Pb5Zn5表示含锡、铅、锌各约为5%，其余为铜（85%）的铸造锡青铜。白铜其牌号用“B”加镍含量表示；三元以上的白铜“B加第二个主加合金元素符号及除铜以外成分数字”表示。B30，表示含镍量为30%，含铜量为70%的白铜。2.2.1纯铜纯铜外观呈紫红色，又称紫铜。纯铜的主要性能有：具有良好的导电性和导热性，仅次于金、银，具有极好的塑性及较好的耐腐蚀性。但强度不高，不宜用来制造结构零件，常用来制造各种导电材料、导热材料和耐腐蚀性元件及配制各种铜合金。图3-2a.纯铜散热器b.纯铜摆件c.纯铜电缆图3-22.2.2铜合金纯铜的强度较低，不宜制造结构零件，因此加入合金元素制成铜合金来改善力学性能。常用的铜合金可分为黄铜、青铜和白铜三类，应用较为广泛的是黄铜和青铜。（1）黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜具有良好的力学性能，易于加工成形，具有良好的防腐性能及机械加工性能。黄铜一般用于制造耐腐蚀和耐磨零件，如阀门、子弹壳、管件等。根据化学成分不同黄铜分为普通黄铜和特殊黄铜。普通黄铜是铜和锌的合金。图3-2-6是普通黄铜的应用。在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的合金称为特殊黄铜。常加入的合金元素有锡、硅、锰、铅和铝等，分别称为锡黄铜、硅黄铜、锰黄铜等。图3-2-7是特殊黄铜的应用。a.黄铜管b.黄铜纪念币c.黄铜子弹壳图3-2a.球阀b.截止阀c.黄铜螺栓图3-2（2）青铜除了黄铜和白铜（铜和镍的合金）外，所有的铜基合金都称为青铜，它分为锡青铜和无锡青铜。①锡青铜以锡为主要合金元素的铜合金称为锡青铜。它有很好的力学性能、铸造性能、耐腐蚀性和减摩性，是一种很重要的减摩材料。主要用于摩擦零件和耐腐蚀零件的制造，如蜗轮、轴瓦、衬套等。图3-2a.世界第一锡青铜铸大坐佛-南山大佛b.蜗轮c.衬套图3-2②无锡青铜除锡以外的其他合金元素与铜组成的合金，统称为无锡青铜。主要包括铝青铜、硅青铜和铍青铜等。它们通常作为锡青铜的廉价代用材料使用。图3-2a.铝青铜叶轮b.硅青铜螺丝c.铍青铜冲压件图3-2（3）白铜白铜是铜镍合金，因色白而得名。白铜表面光亮，不易锈蚀，延展性好、硬度高、色泽美观、耐腐蚀、具有深冲性能，广泛用于造船、石油化工、电器、仪表、医疗器械、日用品、工艺品等领域，并且还是重要的电阻和热电偶合金。白铜价格比较昂贵。图3-2a.白铜钱b.白铜手炉c.白铜线图3-22.3钛及钛合金钛及钛合金重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀及具有良好低温韧性，是航空航天、石油、化工等行业中广泛使用的材料。钛及钛合金的牌号见表3-2-6表3-2-6钛及钛合金的牌号分类牌号举例钛及钛合金其牌号用“T”加表示合金组织类型的字母及顺序号表示，字母A、B、C分别表示α型、β型、α+β型合金。TA1，表示一号α型钛。2.3.1纯钛纯钛是银白色的金属，密度小，熔点高，热膨胀系数小，塑性好，容易加工成型，可制成细丝、薄片，在550℃以下具有很好的抗腐蚀性，不易氧化。常用来做耐海水腐蚀的管道、火箭骨架、阀门、发动机活塞等。图3-a.纯钛蒸发器b.纯钛手表c.纯钛眼镜图3-22.3.2钛合金在纯钛的基础上加入合金元素可形成钛合金。钛合金具有强度高、耐蚀性和耐热性好等特点，因此广泛用于各个领域。图3-2a.钛合金机枪b.钛合金门c.钛合金潜艇图3-22.4滑动轴承合金用来制造滑动轴承的合金称为滑动轴承合金。滑动轴承合金应具备的性能有：足够的强度和硬度、高的耐磨性、足够的塑性和韧性、较高的抗疲劳强度、良好的磨合性、良好的耐蚀性和导热性等。常用的滑动轴承合金有锡基轴承合金、铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金四类。2.4.1锡基轴承合金锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。它是以锡为基础，并加入锑、铜等元素组成的合金。常用的牌号有ZSnSb12Pb10Cu4、ZSnSb11Cu6、ZSnSb8Cu6等。锡基轴承合金具有良好的塑性、导热性和耐蚀性，但疲劳强度不高，工作温度较低（一般不大于150℃2.4.2铅基轴承合金

铅基轴承合金是以Pb-Sb为基的合金，但二元Pb-Sb合金有比重偏析，同时锑颗粒太硬，基体又太软，性能并不好，通常还要加入其它合金元素，如Sn、Cu、Cd、As等。常用的铅基轴承合金为ZPbSb16Sn16Cu2、ZPbSb15Sn5等。铅基轴承合金的硬度、强度、韧性都比锡基轴承合金低，但摩檫系数较大，价格较便宜，铸造性能好。常用于制造承受中、低载荷的轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆轴承及电动机轴承，但其工作温度不能超过120℃铅基、锡基轴承合金的强度都较低，需要把它镶铸在钢的轴瓦（一般用08钢冲压成型）上，形成薄而均匀的内衬，才能发挥作用。这种工艺称为挂衬。2.4.3铝基轴承合金铝基轴承合金是一种新型减摩材料，具有比重小、导热性好、疲劳强度高和耐蚀性好的优点。它原料丰富，价格便宜，因此适用于制造高速、重载条件下工作的轴承，在汽车、内燃机等方面应用广泛。铝基轴承合金常以08钢作衬背，一起轧成双合金带使用。2.5硬质合金硬质合金是将难熔的高硬度的碳化钨、碳化钛和钴、镍等金属粉末经混合、压制成形，再在高温下烧结制成的一种粉末冶金材料。硬质合金具有硬度高、热硬性高、耐磨性好、抗压强度高、良好的耐蚀性和抗氧化性等性能。常用的硬质合金有钨钴类硬质合金、钨钴钛类硬质合金和通