1-11有色金属材料课件

第十二节有色金属材料

钛及钛合金轴承合金铝及铝合金铜及铜合金有色金属的分类有色金属的分类有色重金属Cu、Ni、Sn、Sb、Co、Hg有色轻金属Al、Mg、Ca、K、Na、Ba贵金属Au、Ag、铂族金属稀有金属约50余种（W、Mo、V、Ti、Nb、Zb）一、铝及铝合金纯铝的特点:具有银白色金属光泽，为面心立方结构；密度低（2.7g/cm3）、强度低，但比强度高；具有良好的导电、导热性能；无磁性、耐腐蚀性好；加工性能好（易于铸造、塑性变形）。名称纯度用途高纯铝99.93%-99.99%科学研究、制作电器工业高纯铝98.85%-99.9%铝箔、铝合金原料工业纯铝98.0%-99.0%电线、电缆、配置合金工业纯铝的应用:配制铝合金，制作电线、电缆及日用器皿等铝合金:铝及铝合金合金化纯铝强度很低，不能用作结构材料铝合金Cu、Mn、Si、Mg、Zn铝合金的强化1固溶强化2细晶强化3弥散强化4时效强化5形变强化铝合金的分类:铝及铝合金铝及铝合金形变铝合金铸造铝合金防锈铝合金LF+序号铝硅合金（硅铝明）ZL1+两位数字顺序号硬铝合金LY+序号超硬铝合金LC+序号锻铝合金LD+序号铝铜合金ZL2+两位数字顺序号铝镁合金ZL3+两位数字顺序号铝锌合金ZL4+两位数字顺序号常用形变铝合金①防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金抗蚀性、焊接性能好，塑性及低温力学性能良好；强度较低，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。主要用于焊接零件、构件、容器、管道、飞机蒙皮，以及深冲和弯曲件。在航空工业中应用广泛卫星天线（LF2）汽化器(热交换管为LF21)主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。强度、硬度高，比强度与高强度钢接近。加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。可进行时效强化，也可进行变形强化。常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等.飞机翼梁(腹板为硬铝合金)常用形变铝合金硬铝合金室温强度最高的铝合金，σb最高可达680MPa。热态塑性好，耐蚀性差。时效强化效果超过硬铝合金。主要用作工作温度较低、受力大的重要结构件和承受高载荷的零件。如飞机大梁、起落架等。常用形变铝合金超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。飞机主起落架具有优良的热塑性，适宜锻造；铸造性能、耐蚀性较好；力学性能高（与硬铝相近）。主要用作航空及仪表业中形状复杂、要求比强度高的锻件。如叶轮、框架、支杆等。常用形变铝合金锻铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金压气机叶片常用铸造铝合金类别合金代号与牌号σbMPaδ5%主要用途铝硅合金ZL101ZAlSi7Mg20219222形状复杂的砂型、金属型和压力铸造零件。如飞机、仪器的零件等。ZL102ZAlSi1215313324形状复杂的砂型、金属型和压力铸造零件；要求气密性的零件。ZL105ZAlSi5Cu1Mg2312120.51.0同上，在225℃以下工作的零件。如风冷发动机的气缸头、机匣、油泵壳体等。ZL108ZAlSi12Cu2Mg1192251

砂型、金属型铸造、要求高温强度及低膨胀系数的零件。如高速内燃机活塞等。常用铸造铝合金类别合金代号与牌号σbMPaδ5%主要用途铝铜合金ZL201ZAlCu5Mn29033084砂型铸造在175~300℃以下工作的零件。如缸头、活塞、支臂等。ZL202ZAlCu10104163--形状简单、表面粗糙度值要求较低的中等承载零件。铝镁合金ZL301ZAlMg102809砂型铸造的在大气或海水中工作的零件，承受大振动载荷、工作温度低于150℃的零件。铝锌合金ZL401ZalZn11Si72411921.52.0压力铸造的零件，工作温度不超过200℃，结构复杂的汽车、飞机零件。常用铸造铝合金活塞(裙部为铝硅合金)汽缸头Al-Cu鼓风机密封件等(ZL102、301)大型空压机活塞(ZL401)美F-117隐身战斗机

(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼——航空用最多的材料铝合金铝是可以回收利用的金属二、钛及钛合金钛及钛合金的特点:重量轻、强度、比强度都非常高；耐热性好，抗腐蚀性能优异良好低温韧性等在地球中的储量丰富；加工工艺复杂、价格昂贵（钛的化学性质非常活泼，

熔炼、

浇注、焊接和部分热处理都要在真空中进行）；主要用作航空、航天、化工、造船等重要的结构材料。美F-22战机约36%重量的零件用钛合金制造分类:纯钛、

型钛合金、

型钛合金、

+

型钛合金工业纯钛（TA1～TA3

）密度小（4.58g/cm3）,熔点高（1668℃）；具有同素异构转变：工业纯钛具有良好的力学性能

（强度不是很高，但比强度高，塑性及低温韧性好）；耐腐蚀性能非常好（氧化性介质、海水、酸、碱和大多数有机酸），但在氢氟酸中会被腐蚀；

-Ti

⇌

-Ti882.5℃体心立方密排六方钛及钛合金钛的抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢纯钛用来制造在350℃以下工作的、强度要求不高的零件：如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。钛钢复合反应釜钛管换热器钛制蒸馏塔

型钛合金（TA5～TA7

）钛及钛合金主加元素为Al、Sn、B等；通常在退火状态下使用,组织为单相

固溶体；

不能热处理强化，可通过冷变形强化；室温强度低于另两类钛合金，但高温强度(500℃～600℃)比他们高，抗蠕变性好；在300~500℃具有优良的耐热性和抗氧化性；焊接性能好，低温韧性及耐蚀性优越；

使用温度不超过500℃，主要用于制造导弹的燃料罐、超音速飞机的涡轮机匣等。钛合金卫星框架钛合金液下泵

型钛合金（TB2、TB3、TB4）钛及钛合金主加元素为Mn、Cr、Mo、V等；可通过淬火和时效进行强化；有较高的强度（σb可达1372~1470MPa）优良的冲压性能；耐热性差，工作温度一般不超过200℃；冶炼工艺复杂，难于焊接,应用受到限制；一般在350℃以下使用,适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等。β钛合金眼镜架钛合金棒

+

型钛合金（TC1、TC4、TC6、TC9）钛及钛合金主加元素为Al、Cr、Mo、V等；可进行热处理强化，强度高，具有良好的热强性；塑性好，容易锻造、压延和冲压；有良好的耐蚀性和低温韧性；用于制造400℃以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等生物医用材料飞机压气机叶片三、铜及铜合金铜及铜合金的特点:导电、导热性能好、耐腐蚀，是抗磁材料；加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好；具有某些特殊力学性能。如优良的减摩性和耐磨性、高的弹性极限和疲劳强度等；色泽美观。分类:……紫铜黄铜青铜白铜常用铜合金①纯铜（紫铜）（T1、T2、T3、T4）呈紫红色，具有面心立方晶格，无同素异构转变；具有抗磁性，铜制仪器不受外来磁场的干扰；具有优良的导电性和导热性；在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性；塑性高，强度低，低温下塑性、韧性好；主要用于制作电导体及配制合金。纯铜的强度低,不宜作结构材料。常用铜合金黄铜——以锌为主要合金元素的铜合金牌号性能特点主要用途普通黄铜H70塑性好、强度较高，冷成形性能好、易焊接，耐蚀性好弹壳、热交换器、造纸用管、机械和电气用零件H63强度较高、热塑性良好，切削性能好、易焊接，耐蚀性好销钉、铆钉、螺帽、垫圈、导管、夹线板、散热器、环形件H59有足够好的力学性能，承受热压力加工性能良好，耐蚀性一般机械、电器用零件，焊接件及热冲压件特殊黄铜HPb63-3切削性能良好钟表零件HAl60-1-1力学性能高，耐蚀性能良好齿轮、蜗轮、衬套、轴、耐蚀零件HSi65-1.5-3力学性能高，焊接及切削性能好，减磨性能好。耐磨锡青铜的代用品常用铜合金黄铜制品常用铜合金白铜——以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。牌号性能特点主要用途普通白铜B5B19具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能优良的冷热加工性能。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械,仪表零件及冷凝器、蒸馏器、热交换器等。特殊白铜BMn40-1.5(康铜)BMn43-0.5(考铜)耐蚀性、强度和塑性高，能进行冷加工变形，成本低。用于制造精密机械、仪表零件及医疗器械等。白铜线是国际上应用比较广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料常用铜合金白铜制品白铜件白铜型材铝白铜白铜一帆风顺船康铜热偶常用铜合金青铜——除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜，如锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。

牌号性能特点主要用途锡青铜QSn4-3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中最小。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黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。QSn6.5-0.1ZQSn6-6-3铝青铜QAl5强度、硬度、耐磨性、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。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。QAl9-2ZQAl9-4铍青铜QBe2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。用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件.QBe1.9QBe1.7常用铜合金铍青铜制品抗磨环（铝青铜）锡青铜管船用青铜软管快速接头阀(锡青铜阀体、阀盖)青铜制品——制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金

与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，

工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，

承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。四、轴承合金性能要求:工作条件:足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷。较小的热膨胀系数及良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。较小的摩擦系数及良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的耦合。以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金；熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金；具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性；摩擦系数和热膨胀系数小；疲劳强度较低，工作温度<150℃；价格高；广泛用于重型动力机械的高速轴瓦，如气轮机、涡轮机和内燃机等。常用轴承合金①锡基轴承合金(锡基巴氏合金)内燃机轴瓦是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金；强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金；成本低，高温强度好，有自润滑性；常用于低速、低载条件下工作的设备，如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。