工程材料第九章

工程材料第九章第1页，共43页，2023年，2月20日，星期四第九章有色金属及其合金第2页，共43页，2023年，2月20日，星期四第八章铸铁铸铁是含碳量大于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：①白口铸铁：碳主要以渗碳体（Fe3C）形式存在的铸铁。②灰口铸铁：碳主要以石墨（G）形式存在的铸铁。②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……？第3页，共43页，2023年，2月20日，星期四第九章有色金属及其合金

(ColoredMetalandAlloy)铝及铝合金铜及铜合金滑动轴承合金钛及钛合金第4页，共43页，2023年，2月20日，星期四概述1、定义:除黑色金属(铁锰铬，多指钢、铁)以外的所有金属。

2、性能特点:具有独特的物理、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;W、Ti、Ra、Nb等。半金属;Si、Te、B等。第5页，共43页，2023年，2月20日，星期四一、工业纯铝特点:密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高;强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺性好等。牌号：旧代号：L1L2L3······四位数字牌号：107010601050第一节铝及铝合金第6页，共43页，2023年，2月20日，星期四二、铝合金的分类第7页，共43页，2023年，2月20日，星期四铝合金的分类变形铝合金铸造铝合金不能热处理强化能热处理强化第8页，共43页，2023年，2月20日，星期四三、铝合金的热处理时效强化(ageingstrengthening)退火(anneal)回归(regression)第9页，共43页，2023年，2月20日，星期四1.固溶、时效在固溶处理后的合金随时间延续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。第10页，共43页，2023年，2月20日，星期四固溶处理：

时效处理自然时效人工时效将铝合金加热至α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。第11页，共43页，2023年，2月20日，星期四含4%Cu的铝合金自然时效曲线第12页，共43页，2023年，2月20日，星期四含4%Cu的铝合金的人工时效曲线*过时效：时效温度过高合金软化第13页，共43页，2023年，2月20日，星期四2、退火(anneal)

形变铝合金的退火:

*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;第14页，共43页，2023年，2月20日，星期四3、回归(regression)回归：人工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200～270℃水

淬时效组织原淬火组织

第15页，共43页，2023年，2月20日，星期四常用的铝合金变形铝合金

(deformationaluminumalloy)铸造铝合金

(castaluminumalloy)第16页，共43页，2023年，2月20日，星期四三、变形铝合金

(deformationaluminumalloy)1.防锈铝合金(LF):

Al–Mn通过固溶强化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。第17页，共43页，2023年，2月20日，星期四飞机翼梁(腹板为硬铝合金)2.硬铝合金(LY):

Al–Cu–Mg通过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–Mg–Cu通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。飞机主起落架第18页，共43页，2023年，2月20日，星期四4.锻铝合金(LD):

Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,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。压气机叶片第19页，共43页，2023年，2月20日，星期四变形铝合金牌号表示方法：

GB/T16474-1996四位字符：如：2A11：11号铝铜合金第20页，共43页，2023年，2月20日，星期四四、铸造铝合金

(castaluminumalloy)铸造铝–硅合金铸造铝–铜合金铸造铝–镁合金铸造铝–锌合金第21页，共43页，2023年，2月20日，星期四1.铸造铝–硅合金(ZL101～ZL111):活塞(裙部为铝硅合金)特点：铸造性能好是最常用的铸铝合金第22页，共43页，2023年，2月20日，星期四铝硅合金变质处理变质剂：

2/3NaF+1/3NaCl组织变化：

细化硅晶体性能变化：

强度提高、塑性改善ZL102未变质ZL102变质第23页，共43页，2023年，2月20日，星期四2.铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):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×汽缸头第24页，共43页，2023年，2月20日，星期四3.铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):有较高的强度、韧性及耐蚀性,但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)第25页，共43页，2023年，2月20日，星期四4.铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性,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)第26页，共43页，2023年，2月20日，星期四铸铝合金牌号表示：

例：ZAlCu5Mn

第27页，共43页，2023年，2月20日，星期四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：工业纯铜T1～T4无氧铜TU2第28页，共43页，2023年，2月20日，星期四

纯铜组织金相图第29页，共43页，2023年，2月20日，星期四二、铜合金的分类黄铜:Cu–Zn白铜:Cu–Ni青铜:除黄铜和白铜外的所有铜合金。第30页，共43页，2023年，2月20日，星期四三、黄铜(brass)普通黄铜(commonbrass)特殊黄铜(specialbrass)第31页，共43页，2023年，2月20日，星期四50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB（1）黄铜的力学性能与含锌量的关系1、普通黄铜(commonbrass)第32页，共43页，2023年，2月20日，星期四（2）黄铜的牌号H90含铜量WCu=90%黄铜第33页，共43页，2023年，2月20日，星期四（3）常用的黄铜金奖黄铜---H90弹壳黄铜---H70(H68)日用黄铜---H62(H59)法兰阀闸阀冷凝器管第34页，共43页，2023年，2月20日，星期四2、特殊黄铜(specialbrass)定义:在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn等元素所形成的合金。牌号:HAl59-3含铝量WAl=3%含铜量WCu=59%第35页，共43页，2023年，2月20日，星期四常用的特殊黄铜海军黄铜---HSn62-1易切削黄铜---HPb59-1第36页，共43页，2023年，2月20日，星期四四、青铜(bronze)普通青铜(锡青铜)(tinbronze)特殊青铜(无锡青铜)(tin–freebronze)第37页，共43页，2023年，2月20日，星期四青铜牌号的表示方法ZQSn10–1其它合金元素含量为1%主加元素锡其含量为WSn=10%青铜铸造第38页，共43页，2023年，2月20日，星期四1、锡青铜(tinbronze)371014压力加工铸造成形σbα+δδαδ第39页，共43页，2023年，2月20日，星期四锡青铜的性能特点：耐磨性耐蚀性收缩小无磁性不致密、易渗漏流动性差锡青铜的应用：弹簧、轴承、轴瓦强度高第40页，共43页，2023年，2月20日，星期四2、特殊青铜(无锡青铜)

(tin–freebronze)硅青铜:QSi3–1铝青铜:QAl7铍青铜:QBe2;具有非常好的力学