第七章有色金属

第七章有色金属第一节铝及铝合金一、纯铝的性能特点及应用：轻，密度低→配置铝合金抗大气腐蚀→包覆材料导电导热性好→导线、电容加工性能好→包装材料强度低→不能作为承受载荷的结构材料应用纯铝50MPa

二、工业纯铝牌号

铝锭：

Al99.7、Al99.6、Al99.5、Al99.0、Al98.0

纯度依次降低变形铝：

107010601050…（L1L2L3…）

变形铝表示方法：四位数字

“四位数字”体系表示规则

例如：1070表示纯度为99.70%的工业纯铝三、铝合金的合金化：向铝中加入合金元素→铝合金。常加的合金元素：主：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等；微：Ti,Zr,Cr,B等；

固溶强化：Zn、MgCu、Li、Mn、Si沉淀强化：固溶+时效过剩相强化：第二相细化晶粒强化：Ti、Zr、稀土等铝合金的分类变形铝合金（D以左）铸造铝合金（D以右）不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金四、铝合金的分类共晶点合金元素五铝合金的强化方式变形强化（加工硬化）

变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金

固溶强化：铝合金都有

时效强化：（重点）可热处理强化铝合金。

1.时效强化(沉淀强化）：铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段时间，随时间延长其强度硬度显著增加的现象。

时效强化的步骤：固溶处理（淬火）时效得到过饱和的相过饱和相中析出强化相自然时效人工时效1825年，奥斯特（他曾发现电和磁之间的相互关系）从矿石中分离出了少量不纯的铝。

1854年，法国化学家圣克莱尔德维尔终于设计出可较大量获得纯铝的方法。1886年霍尔-埃鲁方法使铝成为一种便宜的金属。1906年，德国冶金学家维尔姆在铝中加入少许的铜与微量的镁，制成一种坚韧的合金，他把专利权卖给了德国的杜仑金属工厂，他们称该合金为杜拉铝。

第一次世界大战期间，德国人把杜拉铝用于飞机，英国人由分析飞机碎片的合金知道了它的成分，这种新金属的用途普及全世界。铝及铝合金的发展Al-4.5%Cu合金的脱溶维尔姆的故事脱溶分解对性能的影响脱溶分解对材料的力学性能有很大的影响，其作用决定于脱溶相的形态、大小、数量和分布等因素。一般来说，均匀脱溶对性能有利，能起到明显的强化作用，称为“时效强化”或“沉淀强化”；而局部脱溶，尤其是沿着晶界析出（包括不连续脱溶导致的胞状析出），往往对性能有害，使材料塑性下降，呈现脆化，强度也因此下降。时效曲线2.变质处理：常用于铸造铝合金未变质处理的组织变质处理的组织六、常用的铝合金变形铝合金（D成分以左的合金）铸造铝合金（D成分以右的合金）1变形铝合金（D’成分以左的合金）：制成各种型材、棒料、板、管、线、箔等。牌号：四位字符（2020）（第一位为数字，表示铝合金组别2：铜（Cu）为主要合金元素的铝合金

3：锰（Mn)为主要合金元素的铝合金4:硅（Si）为主要合金元素的铝合金5：镁（Mg）为主要合金元素的铝合金6：镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合金7:锌（Zn）为主要合金元素的铝合金第二位：A/（0）原始合金其它字母表示改型合金第三、四位：区分同一组的不同合金。无特殊意义变形铝及其合金表示规则——四位数字体系四位数字体系XXXX纯铝：表示铝质量百分数小数点后的两位数铝合金：用来识别同一组铝合金中的不同序号

纯铝：表示杂质元素的控制情况铝合金：表示改型情况（“0”为原始合金；“1-9”为改型合金，允许与原始合金有一定的成分偏差）表示组别：1-纯铝，2-铝，3-铝锰合金，4-铝硅合金，5-铝镁合金，6-铝镁硅合金，7-铝锌合金，8-其他铝合金，9-备用数字数字数字数字变形铝合金（种类与表示）变形铝合金种类

防锈铝合金（代号LF）硬铝合金（代号LY）超硬铝合金（代号LC）锻铝合金（代号LD）变形铝合金牌号表示方法用四位字符表示

四位字符表示规则例如：2A11表示主要合金元素为铜的11号Al-Cu原始铝合金

防锈铝合金防锈铝合金(LF):

成分：

Al–Mn

系：例如:LF21Al–Mg系：例如:LF2、LF6

性能：不能用时效强化，加镁或锰固溶强化提高铝合金的强度抗蚀性比纯铝好防锈铝合金应用：用于高耐腐蚀性的薄板容器（如焊接油箱）、防锈蒙皮、客车装饰条、窗框、灯具等用于制造受力小、轻质、耐腐蚀的结构件，如油管、铆钉铝合金门窗（一般用材6063）硬铝合金、超硬铝合金硬铝合金(LF):

成分：

Al–Cu–Mg，常用LY1、LY11、LY12

性能：能通过时效强化提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性超硬铝合金(LC):

成分：

Al–Cu–Mg–Zn，常用LC4、LC9

性能：通过时效强化显著提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性

硬铝和超硬铝应用：飞机翼梁飞机主起落架中等强度的轻质结构零件如飞机铆钉、大梁、桁条、隔框、蒙皮、空气螺旋桨叶片等锻铝合金锻铝合金成分：Al–Mg–Si–Cu。常用LD5、LD6、LD10

性能：固溶+时效处理后力学性能与硬铝合金相当经软化退火后热塑性和耐腐蚀良好，适合于锻造成形，

锻铝合金应用：形状复杂的中等负荷零件，如压缩机叶片，飞机桨叶

压气机叶片铸造铝合金（分类与牌号表示）分类

铸造Al–Si合金铸造Al–Cu合金铸造Al–Mg合金铸造Al–Zn合金代号

铸造Al–Si合金：ZL1××，如ZL102表示2号铸造铝硅合金

铸造Al–Cu合金：ZL2××，ZL201表示1号铸造铝铜合金

铸造Al–Mg合金：ZL3××，ZL303表示3号铸造铝镁合金

铸造Al–Zn合金：ZL4××，ZL401表示4号铸造铝锌合金

牌号例：ZAlMg10表示铸造铝镁合金，镁的质量分数为10%铸造铝硅合金（俗称硅铝明）特性铸造性能优良（流动性好、收缩率小、热裂倾向小）密度小、强度较高耐腐蚀性和导热性良好

变质处理变质剂：氟化钠和氯化钠的复合盐目的：使共晶体中的硅呈细密分布，细化组织，提高强度变质处理性能变化：变质后强度可提高30%~40%

常用牌号（ZL102

）、应用制造质量轻、形状复杂、耐蚀、但强度要求一般的结构件如汽车发动机活塞、气缸头及油泵壳体活塞(裙部为铝硅合金)其他铸造铝合金应用鼓风机用密封件(ZL102)及航空架件(ZL301)大型空压机活塞(ZL401)汽缸头（铝铜合金）一、工业纯铜第二节铜及其合金特性物理：密度8.9g.cm-3，熔点为1083℃；导电性、导热性良好；抗磁性化学：化学性能稳定，在大气、淡水中具有良好的耐腐蚀性能力学：强度、硬度并不高，塑性、韧性良好。低温性能好工艺性：焊接性良好，适宜于进行各种冷热加工未加工产品（铜锭或电解铜）：代号为Cu-1、Cu-2纯铜金相组织表示方法加工产品：T1、T2、T3

纯度依次降低应用应用于电气工业，制造电线、电缆、电刷、铜管及通信器材、深冷冻的主要材料二、铜合金分类黄铜:Cu–Zn

白铜:Cu–Ni

青铜:除黄铜和白铜外的所有铜合金按化学成分按制造方法加工铜合金铸造铜合金黄铜——普通黄铜普通黄铜

Cu-Zn二元合金，性能与含锌量有关表示方法：常用牌号及应用

H80、H92：艺术装饰品、纪念章、镀层、散热器、双金属片

H68：冷冲压管、套类零件，如弹壳、冷凝器管、散热器管

H62：工业上应用较多，散热器、油管、垫片、螺钉、弹簧等

H90含铜量WCu=90%黄铜黄铜应用示例法兰阀闸阀冷凝器管冷凝器管冷凝器管黄铜中锌对组织和力学性能的影响50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB锌的质量分数(wZn)黄铜——特殊黄铜特殊黄铜

——在铜中主要加入锌，还加入铅、锡、铝、锰、硅等合金元素的铜合金。特性：优良的切削加工性能、耐腐蚀性、铸造性能

表示方法：：HAl59-3含铝量WAl=3%含铜量WCu=59%铝黄铜海军黄铜---HSn62-1易切削黄铜---HPb59-1常用特殊黄铜青铜种类普通青铜(锡青铜)

特殊青铜(铝青铜、铍青铜、铅青铜、锰青铜、硅青铜等)表示方法：ZQSn10–1主加元素锡其含量为WSn=10%青铜铸造锡青铜特性

比黄铜的强度、硬度和耐磨性好力学性能与锡含量有关应用

主要用于耐磨、耐蚀及弹性元件如滑动轴承、弹簧、蜗轮、丝杠螺母等锡青铜中锡对组织和力学性能的影响371014压力加工铸造成形σbα+δδαδ特殊青铜(无锡青铜)铝青铜:QAl7

特性：比锡青铜具有更高的强度、硬度、