工程材料第九章有色金屬

1、工程材料第九章有色金屬第八章第八章 非鐵金屬材料非鐵金屬材料鋼鐵以外的金屬材料稱(chēng)為鋼鐵以外的金屬材料稱(chēng)為非鐵金屬材料或有色金屬非鐵金屬材料或有色金屬。有色金屬中密度低于有色金屬中密度低于3.53.510103 3kg/mkg/m3 3的稱(chēng)為的稱(chēng)為輕有色金屬輕有色金屬； 密度大于密度大于3.53.510103 3kg/m3kg/m3的稱(chēng)為的稱(chēng)為重有色金屬重有色金屬。常用的有：鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金常用的有：鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金 和軸承合金等和軸承合金等工程材料第九章有色金屬一、純鋁一、純鋁 純鋁是銀白色金屬，熔點(diǎn)純鋁是銀白色金屬，熔點(diǎn)660660，面心立方晶格，無(wú)同，面

2、心立方晶格，無(wú)同素異晶轉(zhuǎn)變。是自然界出量最豐富的金屬元素。素異晶轉(zhuǎn)變。是自然界出量最豐富的金屬元素。 1 1、鋁及其合金具有以下優(yōu)良的性能、鋁及其合金具有以下優(yōu)良的性能1 1）質(zhì)量輕密度為）質(zhì)量輕密度為2.7kg/m2.7kg/m3 3 ，僅為鐵的，僅為鐵的1/31/3，是一種輕型金，是一種輕型金 屬，飛機(jī)的主框架要選用鋁合金。屬，飛機(jī)的主框架要選用鋁合金。2 2）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于銅、銀）導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于銅、銀3 3）具有較好的抗大氣腐蝕能力（能形成）具有較好的抗大氣腐蝕能力（能形成AlAl2 2O O3 3氧化膜）氧化膜）4 4）具有較好的加工工藝性能。它的塑性好，可以冷、熱變）

3、具有較好的加工工藝性能。它的塑性好，可以冷、熱變 形加工，還可以通過(guò)熱處理強(qiáng)化，提高鋁的強(qiáng)度。形加工，還可以通過(guò)熱處理強(qiáng)化，提高鋁的強(qiáng)度。第一節(jié)第一節(jié) 鋁及其合金鋁及其合金工程材料第九章有色金屬2 2、純鋁的牌號(hào)、用途、純鋁的牌號(hào)、用途純鋁的牌號(hào)：純鋁的牌號(hào)：舊牌號(hào)：舊牌號(hào)：L1L1、 L2L2、 L3 L3 （數(shù)字越大純度越低）（數(shù)字越大純度越低）新牌號(hào)：用新牌號(hào)：用l l表示。最后兩位數(shù)字表示鋁的最低百分含表示。最后兩位數(shù)字表示鋁的最低百分含量，第二位字母表示原始純鋁的改型情況，如量，第二位字母表示原始純鋁的改型情況，如lA35lA35。10701070、10601060、1050 105

4、0 （6060表示鋁的最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位表示鋁的最低質(zhì)量分?jǐn)?shù)中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位AlAl=99.6%=99.6%）純鋁主要用于制作電線、電纜、散熱和換熱器件，以及強(qiáng)度純鋁主要用于制作電線、電纜、散熱和換熱器件，以及強(qiáng)度要求不高的耐蝕容器、用具等。要求不高的耐蝕容器、用具等。工程材料第九章有色金屬二、鋁合金的分類(lèi)二、鋁合金的分類(lèi)鋁中加入合金元素（如鋁中加入合金元素（如SiSi、CuCu、MgMg、ZnZn等），配制成各種等），配制成各種成分的鋁合金。成分的鋁合金。 變形鋁合金，是指合金經(jīng)熔化后澆成鑄錠，再經(jīng)壓力加變形鋁合金，是指合金經(jīng)熔化后澆成鑄錠，再經(jīng)壓力加工（鍛造、扎制、擠壓等）制

5、成板材、帶材、棒材、管工（鍛造、扎制、擠壓等）制成板材、帶材、棒材、管材、線材以及其它各種型材，要求具有較高的塑性和良材、線材以及其它各種型材，要求具有較高的塑性和良好的工藝成型性能。好的工藝成型性能。鑄造鋁合金，則是將熔融的合金液直接澆入鑄型中獲得鑄造鋁合金，則是將熔融的合金液直接澆入鑄型中獲得成型鑄件，要求合金應(yīng)具有良好的鑄造性能，如流動(dòng)性成型鑄件，要求合金應(yīng)具有良好的鑄造性能，如流動(dòng)性好、收縮小、抗熱裂性高。好、收縮小、抗熱裂性高。 鋁合金鋁合金的分類(lèi)的分類(lèi)形變鋁合金形變鋁合金鑄造鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理不能熱處理強(qiáng)化鋁合金強(qiáng)化鋁合金能熱處理能熱處理強(qiáng)化鋁合金強(qiáng)化鋁合金工程材料第九章有

6、色金屬 鋁合金相圖大都具有二元共晶相圖的特點(diǎn)。相圖上鋁合金相圖大都具有二元共晶相圖的特點(diǎn)。相圖上可以直接劃分變形鋁合金和鑄造鋁合金的成分范圍?？梢灾苯觿澐肿冃武X合金和鑄造鋁合金的成分范圍。D D是理論分界線。低于是理論分界線。低于D D 點(diǎn)的合金，加熱時(shí)均能形成單點(diǎn)的合金，加熱時(shí)均能形成單相固溶體組織，塑性好，適于壓力加工，劃歸為變形鋁相固溶體組織，塑性好，適于壓力加工，劃歸為變形鋁合金。合金。成分位于成分位于D D點(diǎn)右側(cè)的合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，點(diǎn)右側(cè)的合金熔點(diǎn)低，結(jié)晶時(shí)發(fā)生共晶反應(yīng)，固態(tài)下具有共晶組織，塑性較差，但流動(dòng)性好，適于鑄固態(tài)下具有共晶組織，塑性較差，但流動(dòng)性好，適于鑄造，

7、劃歸為鑄造鋁合金。造，劃歸為鑄造鋁合金。變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類(lèi)，變形鋁合金又分為可熱處理強(qiáng)化和不可熱處理強(qiáng)化兩類(lèi)，凡成分在凡成分在F F點(diǎn)左側(cè)的合金，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，即不點(diǎn)左側(cè)的合金，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，即不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。成分在可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。成分在F F、D D點(diǎn)之間的鋁合金，點(diǎn)之間的鋁合金，即屬于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。即屬于可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。工程材料第九章有色金屬工程材料第九章有色金屬三、鋁合金的強(qiáng)化途徑三、鋁合金的強(qiáng)化途徑 鋁合金種類(lèi)不同，其強(qiáng)化原理、途徑則不同。鋁合金種類(lèi)不同，其強(qiáng)化原理、途徑則不同。2 2、可熱處理強(qiáng)化變形鋁合金、可熱處

8、理強(qiáng)化變形鋁合金這類(lèi)變形鋁合金不但可變形強(qiáng)化，還能夠通過(guò)熱處理進(jìn)這類(lèi)變形鋁合金不但可變形強(qiáng)化，還能夠通過(guò)熱處理進(jìn)一步強(qiáng)化，工藝是先固溶強(qiáng)化，然后時(shí)效處理一步強(qiáng)化，工藝是先固溶強(qiáng)化，然后時(shí)效處理 合金元素加入純鋁之后，形成鋁基固溶體，導(dǎo)致晶格發(fā)合金元素加入純鋁之后，形成鋁基固溶體，導(dǎo)致晶格發(fā)生畸變，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，由此提高鋁的強(qiáng)度。生畸變，增加了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，由此提高鋁的強(qiáng)度。但是組元之間常常具有相似的物理化學(xué)性能和原子尺寸，但是組元之間常常具有相似的物理化學(xué)性能和原子尺寸，晶格畸變程度低，固溶強(qiáng)化效果不高。因此，鋁的強(qiáng)化晶格畸變程度低，固溶強(qiáng)化效果不高。因此，鋁的強(qiáng)化不能單純依靠合金元

9、素的固溶強(qiáng)化作用。不能單純依靠合金元素的固溶強(qiáng)化作用。 1 1、不可熱處理的變形鋁合金、不可熱處理的變形鋁合金在固態(tài)范圍內(nèi)加熱、冷卻無(wú)相變，因而不能熱處理強(qiáng)化，在固態(tài)范圍內(nèi)加熱、冷卻無(wú)相變，因而不能熱處理強(qiáng)化，其常用的強(qiáng)化方法是冷變形，如冷軋、壓延等工藝。其常用的強(qiáng)化方法是冷變形，如冷軋、壓延等工藝。 工程材料第九章有色金屬時(shí)效強(qiáng)化時(shí)效強(qiáng)化 時(shí)效強(qiáng)化又稱(chēng)沉淀強(qiáng)化。是指類(lèi)似時(shí)效強(qiáng)化又稱(chēng)沉淀強(qiáng)化。是指類(lèi)似F F、D D之間成分的鋁合之間成分的鋁合金經(jīng)固溶處理（鋁合金加熱到單相區(qū)保溫后，快速冷卻金經(jīng)固溶處理（鋁合金加熱到單相區(qū)保溫后，快速冷卻得到過(guò)飽和固溶體的熱處理操作稱(chēng)為固溶處理，也稱(chēng)淬得到過(guò)飽和

10、固溶體的熱處理操作稱(chēng)為固溶處理，也稱(chēng)淬火）后在室溫或較高的環(huán)境溫度下，隨著停留時(shí)間的延火）后在室溫或較高的環(huán)境溫度下，隨著停留時(shí)間的延長(zhǎng)其強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。長(zhǎng)其強(qiáng)度、硬度升高，塑性和韌性下降的現(xiàn)象。1 1）室溫放置過(guò)程中發(fā)生的時(shí)效稱(chēng)為自然時(shí)效；）室溫放置過(guò)程中發(fā)生的時(shí)效稱(chēng)為自然時(shí)效；2 2）合金在加熱條件下發(fā)生的時(shí)效稱(chēng)為人工時(shí)效。）合金在加熱條件下發(fā)生的時(shí)效稱(chēng)為人工時(shí)效。鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化與鋼的淬火、回火根本不同。鋁合金鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化與鋼的淬火、回火根本不同。鋁合金固溶處理后雖然得到的也是過(guò)飽和固溶體，但強(qiáng)度、硬固溶處理后雖然得到的也是過(guò)飽和固溶體，但強(qiáng)度、硬度并未得到提高

11、，在隨后的過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解的過(guò)度并未得到提高，在隨后的過(guò)飽和固溶體發(fā)生分解的過(guò)程中出現(xiàn)時(shí)效現(xiàn)象。程中出現(xiàn)時(shí)效現(xiàn)象。 工程材料第九章有色金屬鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化與其在時(shí)效過(guò)程中所產(chǎn)生的組織有關(guān)。以鋁合金的時(shí)效強(qiáng)化與其在時(shí)效過(guò)程中所產(chǎn)生的組織有關(guān)。以AlAl4%Cu4%Cu合金為例。合金為例。該合金在室溫時(shí)的平衡組織為該合金在室溫時(shí)的平衡組織為+CuAl+CuAl2 2（CuAlCuAl2 2即為平衡相即為平衡相），加熱到固相），加熱到固相線以上，第二相線以上，第二相CuAlCuAl2 2完全溶入完全溶入固溶體中，淬火后獲得在鋁中的過(guò)飽和固溶固溶體中，淬火后獲得在鋁中的過(guò)飽和固溶體。又自發(fā)分解的傾

12、向，當(dāng)給予一定溫度與時(shí)間條件時(shí)便要發(fā)生分解。包括以體。又自發(fā)分解的傾向，當(dāng)給予一定溫度與時(shí)間條件時(shí)便要發(fā)生分解。包括以下四格階段：下四格階段： AlAl4%Cu4%Cu合金時(shí)效的基合金時(shí)效的基本過(guò)程可以概括為：本過(guò)程可以概括為：合金淬火合金淬火過(guò)飽和過(guò)飽和固固溶體溶體形成銅原子富集形成銅原子富集區(qū)（區(qū)（GPGP區(qū)）區(qū)）銅原銅原子富集區(qū)有序化（子富集區(qū)有序化（GPGP區(qū)）區(qū)）形成過(guò)渡相形成過(guò)渡相析出平衡相析出平衡相（CuAlCuAl2 2）+ +平衡的平衡的固溶體。固溶體。 時(shí)效溫度越高，原子的活動(dòng)能力時(shí)效溫度越高，原子的活動(dòng)能力越強(qiáng)，達(dá)到峰值時(shí)效所需的時(shí)間越強(qiáng)，達(dá)到峰值時(shí)效所需的時(shí)間越短，峰值

13、硬度較低溫時(shí)效的低，越短，峰值硬度較低溫時(shí)效的低，時(shí)效后的強(qiáng)化效果越明顯。時(shí)效后的強(qiáng)化效果越明顯。 工程材料第九章有色金屬 1 1）時(shí)效初期）時(shí)效初期 銅原子偏聚于銅原子偏聚于固溶體的固溶體的100100晶面晶面上，形成銅原子富集區(qū)，稱(chēng)為上，形成銅原子富集區(qū)，稱(chēng)為GPGP區(qū)。區(qū)。 2 2）隨著時(shí)間的延長(zhǎng)或溫度的提高，在）隨著時(shí)間的延長(zhǎng)或溫度的提高，在GP1GP1區(qū)的基區(qū)的基礎(chǔ)上銅原子進(jìn)一步偏聚，稱(chēng)為礎(chǔ)上銅原子進(jìn)一步偏聚，稱(chēng)為GPGP。GPGP區(qū)可視為區(qū)可視為中間過(guò)渡相，常用中間過(guò)渡相，常用表示，使合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化。表示，使合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化。 3 3）隨著時(shí)效過(guò)程的進(jìn)一步發(fā)展，銅原子在）隨著

14、時(shí)效過(guò)程的進(jìn)一步發(fā)展，銅原子在GP1GP1區(qū)區(qū)繼續(xù)偏聚，形成過(guò)渡相繼續(xù)偏聚，形成過(guò)渡相，晶格畸變減輕，合金的晶格畸變減輕，合金的硬度開(kāi)始下降。硬度開(kāi)始下降。 4 4）時(shí)效后期，過(guò)渡相）時(shí)效后期，過(guò)渡相完全從母相完全從母相中脫溶，形中脫溶，形成平衡相成平衡相，使合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步降低，即所謂，使合金的強(qiáng)度、硬度進(jìn)一步降低，即所謂“過(guò)時(shí)效過(guò)時(shí)效”。 工程材料第九章有色金屬3 3、鑄造鋁合金、鑄造鋁合金采用變質(zhì)處理采用變質(zhì)處理變質(zhì)處理就是向金屬液體中加入一些細(xì)小的形核劑變質(zhì)處理就是向金屬液體中加入一些細(xì)小的形核劑（又稱(chēng)為孕育劑或變質(zhì)劑），使它在金屬液中形成大（又稱(chēng)為孕育劑或變質(zhì)劑），使它在金屬液

15、中形成大量分散的人工制造的非自發(fā)晶核，從而獲得細(xì)小的鑄量分散的人工制造的非自發(fā)晶核，從而獲得細(xì)小的鑄造晶粒。造晶粒。鑄造鋁合金組織中有一定比例的共晶體，熔點(diǎn)低，流鑄造鋁合金組織中有一定比例的共晶體，熔點(diǎn)低，流動(dòng)性好，可制造形狀復(fù)雜的零件；但共晶體比較粗大動(dòng)性好，可制造形狀復(fù)雜的零件；但共晶體比較粗大且韌性差，采用變質(zhì)處理就能使共晶體細(xì)化，并在一且韌性差，采用變質(zhì)處理就能使共晶體細(xì)化，并在一定程度上使鑄造鋁合金強(qiáng)化、韌化。定程度上使鑄造鋁合金強(qiáng)化、韌化。工程材料第九章有色金屬四、變形鋁合金牌號(hào)、性能、用途四、變形鋁合金牌號(hào)、性能、用途依據(jù)其主要性能特點(diǎn)分為依據(jù)其主要性能特點(diǎn)分為 防銹鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)

16、防銹鋁）防銹鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)防銹鋁） 硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)硬鋁）硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)硬鋁） 超硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)超硬鋁）超硬鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)超硬鋁） 鍛鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)鍛鋁）鍛鋁合金（簡(jiǎn)稱(chēng)鍛鋁）防銹鋁合金為不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，其余三種為可熱處理防銹鋁合金為不可熱處理強(qiáng)化的鋁合金，其余三種為可熱處理強(qiáng)化的鋁合金。強(qiáng)化的鋁合金。變形鋁合金的代號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母加順序號(hào)表示。變形鋁合金的代號(hào)采用漢語(yǔ)拼音字母加順序號(hào)表示。LFLF（防銹鋁）；（防銹鋁）；LYLY（硬鋁）；（硬鋁）；LCLC（超硬鋁）；（超硬鋁）；LDLD（鍛鋁）。（鍛鋁）。 工程材料第九章有色金屬1 1、防銹鋁合金（、防銹鋁合金（LF +LF +數(shù)字）數(shù)字）

17、 主要是主要是AlAlMnMn系及系及AlAlMgMg系合系合金。金。有良好的塑性和焊接性能，還具有很高的抗蝕性，故稱(chēng)防銹有良好的塑性和焊接性能，還具有很高的抗蝕性，故稱(chēng)防銹鋁。防銹鋁的強(qiáng)度不高，可通過(guò)塑性變形加工硬化強(qiáng)化，但鋁。防銹鋁的強(qiáng)度不高，可通過(guò)塑性變形加工硬化強(qiáng)化，但不能熱處理強(qiáng)化。主要用作容器管道、鉚釘及承受中等載荷不能熱處理強(qiáng)化。主要用作容器管道、鉚釘及承受中等載荷的零件與制品。的零件與制品。2 2、硬鋁合金（、硬鋁合金（LY +LY +數(shù)字）數(shù)字） AlAlCuCuMgMg系，系，銅和鎂的加入，在合金中形成銅和鎂的加入，在合金中形成強(qiáng)化相，通過(guò)淬火、時(shí)效處理強(qiáng)化相，通過(guò)淬火、時(shí)

18、效處理后，可達(dá)到相當(dāng)高的強(qiáng)度，后，可達(dá)到相當(dāng)高的強(qiáng)度，切削加工性也較好，但耐切削加工性也較好，但耐腐蝕性較差，主要用于腐蝕性較差，主要用于飛機(jī)蒙皮、螺旋槳葉片、飛機(jī)蒙皮、螺旋槳葉片、焊接結(jié)構(gòu)和高載荷鉚釘焊接結(jié)構(gòu)和高載荷鉚釘?shù)戎匾ぜ?。等重要工件。飛機(jī)翼梁飛機(jī)翼梁( (腹板為硬鋁合金腹板為硬鋁合金) )工程材料第九章有色金屬3 3、超硬鋁合金（、超硬鋁合金（LC+LC+數(shù)字）數(shù)字） AlAlZnZnMgMgCuCu系，系，超硬鋁的強(qiáng)度硬度均高于其他鋁合金，主要用于重量輕而超硬鋁的強(qiáng)度硬度均高于其他鋁合金，主要用于重量輕而承載大的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)大梁、起落架等。承載大的結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)大梁、起落架等。

19、飛機(jī)主起落架飛機(jī)主起落架工程材料第九章有色金屬4 4、鍛鋁合金（、鍛鋁合金（LD +LD +數(shù)字）數(shù)字） AlAlMgMgSiSiCuCu系，系，每種元素的含量較少，有良好的熱塑性，適合加工外形復(fù)每種元素的含量較少，有良好的熱塑性，適合加工外形復(fù)雜的鍛件，故稱(chēng)為鍛鋁。主要用于各種形狀復(fù)雜的重載鍛雜的鍛件，故稱(chēng)為鍛鋁。主要用于各種形狀復(fù)雜的重載鍛件和模鍛件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、離心壓縮機(jī)，直升飛機(jī)件和模鍛件，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、離心壓縮機(jī)，直升飛機(jī)槳葉等。槳葉等。新牌號(hào)：用新牌號(hào)：用2 28 8系列表示。系列表示。 第一位數(shù)字：鋁合金的組別；第一位數(shù)字：鋁合金的組別； 第二位字母：原始合金的改第二位

20、字母：原始合金的改型情況，型情況，A A為原始合金，為原始合金，B BY Y為原始合金的改型合金。最后為原始合金的改型合金。最后兩位數(shù)字：區(qū)分同一組中不同的鋁合金。例：兩位數(shù)字：區(qū)分同一組中不同的鋁合金。例：5A025A02。壓氣機(jī)葉片壓氣機(jī)葉片工程材料第九章有色金屬五、鑄造鋁合金五、鑄造鋁合金鑄造鋁合金加入的合金元素主要有鑄造鋁合金加入的合金元素主要有SiSi、MgMg、MnMn、NiNi、CrCr、ZnZn、RERE等。等。牌號(hào)：牌號(hào)：舊：用舊：用“Z+Al+Z+Al+元素符號(hào)元素符號(hào)+ +數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示。數(shù)字是主加合金元素表示。數(shù)字是主加合金元素百分含量。例：百分含量。例：ZAlSi9M

21、gZAlSi9Mg。新：新：“ZL+ZL+數(shù)字?jǐn)?shù)字+ +兩位數(shù)字兩位數(shù)字”第一位數(shù)表示合金類(lèi)別，（第一位數(shù)表示合金類(lèi)別，（1 1為鋁硅合金、為鋁硅合金、2 2為鋁銅合金、為鋁銅合金、3 3為鋁鎂合金、為鋁鎂合金、4 4為鋁鋅合金）為鋁鋅合金）后兩位數(shù)字表示合金順序號(hào)。順序號(hào)不同，化學(xué)成分也不一后兩位數(shù)字表示合金順序號(hào)。順序號(hào)不同，化學(xué)成分也不一樣。樣。鑄造鋁合金鑄造鋁合金Al-SiAl-Si系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金( (硅鋁明硅鋁明) )（應(yīng)用廣泛）（應(yīng)用廣泛） Al-CuAl-Cu系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 Al-MgAl-Mg系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金 Al-ZnAl-Zn系鑄造鋁合金系鑄造鋁

22、合金 工程材料第九章有色金屬1 1、AlAlSiSi系鑄造鋁合金，又稱(chēng)硅鋁明是工業(yè)上使用最廣泛的鑄系鑄造鋁合金，又稱(chēng)硅鋁明是工業(yè)上使用最廣泛的鑄造鋁合金，具有很好的流動(dòng)性，補(bǔ)縮能力強(qiáng)，熱裂傾向小。用造鋁合金，具有很好的流動(dòng)性，補(bǔ)縮能力強(qiáng)，熱裂傾向小。用來(lái)制造形狀復(fù)雜的零件。來(lái)制造形狀復(fù)雜的零件。在鋁硅合金的共晶組織中，硅呈粗大片狀，所以合金的抗拉強(qiáng)在鋁硅合金的共晶組織中，硅呈粗大片狀，所以合金的抗拉強(qiáng)度很低，伸長(zhǎng)率也不高。為了改善鋁硅合金的力學(xué)性能，可對(duì)度很低，伸長(zhǎng)率也不高。為了改善鋁硅合金的力學(xué)性能，可對(duì)合金進(jìn)行變質(zhì)處理。使硅晶體成為極細(xì)小的粒狀，均勻分布在合金進(jìn)行變質(zhì)處理。使硅晶體成為極細(xì)

23、小的粒狀，均勻分布在鋁集體上，從而提高了合金的力學(xué)性能。鋁集體上，從而提高了合金的力學(xué)性能。工程材料第九章有色金屬活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) ) ZL102合金鑄造組織 ( 化染 ) 55( ZL101( ZL101ZL111 )ZL111 )工程材料第九章有色金屬2 2、AlCu系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金( ZL201( ZL201ZL203 )ZL203 )是以是以AlAlCuCu為基為基的二元或多元合金。的二元或多元合金。 鑄造性能不好，耐蝕性及比強(qiáng)度也較鑄造性能不好，耐蝕性及比強(qiáng)度也較一般優(yōu)質(zhì)硅鋁明為低。大部分已為其它鋁合金所代替，一般優(yōu)質(zhì)硅鋁明為低。大部分已為其它鋁合

24、金所代替，ZL201室溫強(qiáng)度、塑性比較好，可制作室溫強(qiáng)度、塑性比較好，可制作300以下工作的零以下工作的零件。件。ZL202 塑性較低，制作不受沖擊的零件。塑性較低，制作不受沖擊的零件。 鋁銅合金鑄造組織 ( 化染 ) 210汽缸頭汽缸頭工程材料第九章有色金屬3、 AlMg系鑄造鋁合金系鑄造鋁合金( ZL301、ZL302 )是密度最小、耐蝕性最好、強(qiáng)度最高的鑄造鋁合金，且抗沖是密度最小、耐蝕性最好、強(qiáng)度最高的鑄造鋁合金，且抗沖擊和切削加工性能良好，但鑄造工藝性能和耐熱性能較差。擊和切削加工性能良好，但鑄造工藝性能和耐熱性能較差。該系鑄造鋁合金常用于承受沖擊載荷、振動(dòng)載荷和耐海水或該系鑄造鋁合

25、金常用于承受沖擊載荷、振動(dòng)載荷和耐海水或大氣腐蝕、形狀較簡(jiǎn)單的零件或接頭。大氣腐蝕、形狀較簡(jiǎn)單的零件或接頭。 鋁鎂合金鑄造組織 (化染) 150鼓風(fēng)機(jī)用密封件鼓風(fēng)機(jī)用密封件(ZL102)(ZL102)及及抗空架件抗空架件(ZL301)(ZL301)工程材料第九章有色金屬4、AlZn合金合金( ZL401、ZL402 )是最便宜的一類(lèi)鑄造鋁合金，較高強(qiáng)度，無(wú)特別突出的優(yōu)點(diǎn)，是最便宜的一類(lèi)鑄造鋁合金，較高強(qiáng)度，無(wú)特別突出的優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是耐蝕性較差。主要缺點(diǎn)是耐蝕性較差。ZL401主要用于工作溫度不超過(guò)主要用于工作溫度不超過(guò)200、形狀復(fù)雜、受力不大的零件。、形狀復(fù)雜、受力不大的零件。 大型空壓機(jī)

26、活塞大型空壓機(jī)活塞(ZL401)(ZL401)工程材料第九章有色金屬第二節(jié)第二節(jié) 銅及銅合金銅及銅合金一、一、工業(yè)純銅工業(yè)純銅 純銅呈紫紅色，熔點(diǎn)1083，密度為8.96 g/cm3，面心立方晶格、無(wú)同素異晶轉(zhuǎn)變，良好的電導(dǎo)性、熱導(dǎo)性、耐蝕性、抗磁性和加工工藝性能。 工業(yè)純銅的代號(hào)用“T”加順序號(hào)表示，共有T1、T2、T3、T4四個(gè)牌號(hào)。序號(hào)越大，純度越低。 純銅主要用于制作電線、電纜、導(dǎo)熱材料及配置合金。工程材料第九章有色金屬 純銅組織金相圖純銅組織金相圖工程材料第九章有色金屬銅合金的分類(lèi)銅合金的分類(lèi)黃銅黃銅 : Cu : Cu Zn Zn 白銅白銅 : Cu : Cu Ni Ni主要用來(lái)制

27、作精密機(jī)械和儀表中主要用來(lái)制作精密機(jī)械和儀表中的耐蝕零件、熱電偶等，價(jià)格高。的耐蝕零件、熱電偶等，價(jià)格高。青銅青銅 : : 除黃銅和白銅外的所有除黃銅和白銅外的所有 銅合金。銅合金。二、銅合金二、銅合金 工程材料第九章有色金屬 普通黃銅普通黃銅 ( common brass ) 特殊黃銅特殊黃銅 ( special brass )1 1、黃銅、黃銅 工程材料第九章有色金屬普通黃銅的金相組織工程材料第九章有色金屬黃銅的牌號(hào)黃銅的牌號(hào)( Z ) H 90含銅量含銅量 WCu = 90%黃銅黃銅鑄造鑄造壓力加工黃銅的牌號(hào)用壓力加工黃銅的牌號(hào)用“H+數(shù)字?jǐn)?shù)字”表示。如表示。如H68。鑄造普通黃銅的牌號(hào)

28、表示方法與鑄造鋁合金相同。如鑄造普通黃銅的牌號(hào)表示方法與鑄造鋁合金相同。如ZCuZn38工程材料第九章有色金屬常用的黃銅常用的黃銅金獎(jiǎng)黃銅金獎(jiǎng)黃銅 - H90彈殼黃銅彈殼黃銅 - H70 ( H68 )日用黃銅日用黃銅 - H62 ( H59 )法蘭閥法蘭閥閘閥閘閥冷凝器管冷凝器管工程材料第九章有色金屬1.1.定義定義: :在黃銅中加入在黃銅中加入AlAl、FeFe、SiSi、CrCr、 NiNi、SnSn、Mn Mn 等元素所形成的合金。等元素所形成的合金。2.2.牌號(hào)牌號(hào): :H Al 59 - 3含鋁量含鋁量WAl = 3%含銅量含銅量WCu = 59%2 2、特殊黃銅、特殊黃銅 工程材

29、料第九章有色金屬常用的特殊黃銅常用的特殊黃銅海軍黃銅海軍黃銅 - HSn62 - 1- HSn62 - 1易切削黃銅易切削黃銅 - HPb59 - 1- HPb59 - 1工程材料第九章有色金屬 H62 1 海軍黃銅金相組織圖海軍黃銅金相組織圖62Cu 37Zn Sn 海軍黃銅鑄造組織 ( 化染 ) 600 工程材料第九章有色金屬 硅黃銅鑄造組織金相圖硅黃銅鑄造組織金相圖 硅黃銅鑄造組織 ( 化染 ) 50工程材料第九章有色金屬 鉛黃銅退火組織金相圖鉛黃銅退火組織金相圖 鉛黃銅鑄造組織 ( 化染 ) 70工程材料第九章有色金屬 錳黃銅鑄造組織金相圖錳黃銅鑄造組織金相圖 錳黃銅鑄造組織 ( 化染

30、 ) 25工程材料第九章有色金屬 青銅牌號(hào)的表示方法青銅牌號(hào)的表示方法Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元素含量為素含量為1%主加元素錫其含主加元素錫其含量為量為WSn = 10%青銅青銅鑄造鑄造3 3、青銅、青銅 工程材料第九章有色金屬（1 1）錫青銅）錫青銅 以錫為主要添加元素的銅基合金。以錫為主要添加元素的銅基合金。常用錫青銅一般常用錫青銅一般WsnWsn3 31414，其中壓力加工錫青銅，其中壓力加工錫青銅WsnWsn7%7%。 錫青銅的耐磨性好、無(wú)磁性和冷脆現(xiàn)象，可用于制作軸錫青銅的耐磨性好、無(wú)磁性和冷脆現(xiàn)象，可用于制作軸承、軸套等耐磨零件及彈簧等彈性元件。承、軸套等耐磨零件及

31、彈簧等彈性元件。 錫青銅的鑄造收縮率小，用于鑄造形狀復(fù)雜、致密性要錫青銅的鑄造收縮率小，用于鑄造形狀復(fù)雜、致密性要求不高，耐磨、耐蝕的零件。求不高，耐磨、耐蝕的零件。工程材料第九章有色金屬 錫青銅鑄造組織金相圖錫青銅鑄造組織金相圖 錫青銅鑄造組織 ( 真空鍍膜 ) 53（2 2）無(wú)錫青銅）無(wú)錫青銅 是含鋁、鈹、硅、鉛、錳等合金元素的銅基合金。主是含鋁、鈹、硅、鉛、錳等合金元素的銅基合金。主要有：鋁青銅、鈹青銅等。要有：鋁青銅、鈹青銅等。工程材料第九章有色金屬軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。軸承合金是制造滑動(dòng)軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的材料。1 1、滑動(dòng)軸承工作狀況：軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)

32、，軸瓦、滑動(dòng)軸承工作狀況：軸承支撐著軸，當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受軸頸傳給的周期性載荷。和軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦，并承受軸頸傳給的周期性載荷。 第三節(jié) 滑動(dòng)軸承合金 一、滑動(dòng)軸承的工作條件及對(duì)軸承合金的性能要求 工程材料第九章有色金屬2 2、軸承支承軸進(jìn)行工作，會(huì)與軸頸產(chǎn)生摩擦。為減少、軸承支承軸進(jìn)行工作，會(huì)與軸頸產(chǎn)生摩擦。為減少軸承對(duì)軸頸的磨損，對(duì)軸承合金有如下要求：軸承對(duì)軸頸的磨損，對(duì)軸承合金有如下要求：1 1）足夠的強(qiáng)度和硬度；）足夠的強(qiáng)度和硬度；2 2）足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，承受周期性載）足夠的塑性和韌性，高的疲勞強(qiáng)度，承受周期性載荷，抵抗沖擊和振動(dòng)；荷，抵抗沖擊和

33、振動(dòng)；3 3）良好的磨合能力；）良好的磨合能力；4 4）高的耐磨性；）高的耐磨性；5 5）良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，軸承合金的組織最好在軟）良好的耐蝕性、導(dǎo)熱性，軸承合金的組織最好在軟基體上分布著硬質(zhì)點(diǎn)。軟基體（或軟質(zhì)點(diǎn)）被磨損而凹基體上分布著硬質(zhì)點(diǎn)。軟基體（或軟質(zhì)點(diǎn)）被磨損而凹陷，硬的質(zhì)點(diǎn)（或硬基體）耐磨相對(duì)凸起。凹陷部分可陷，硬的質(zhì)點(diǎn)（或硬基體）耐磨相對(duì)凸起。凹陷部分可保持潤(rùn)滑油，凸起部分可支持軸的壓力，并使軸與軸瓦保持潤(rùn)滑油，凸起部分可支持軸的壓力，并使軸與軸瓦的接觸面積減小，保證了近乎理想的摩擦條件和極低的的接觸面積減小，保證了近乎理想的摩擦條件和極低的摩擦因數(shù)。摩擦因數(shù)。 工程材料第九章

34、有色金屬3 3、軸承合金的組織特點(diǎn)、軸承合金的組織特點(diǎn): : 軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)或硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)。軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)或硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦的軟基體易磨損而凹陷，能容納潤(rùn)滑油，硬質(zhì)點(diǎn)則相當(dāng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸瓦的軟基體易磨損而凹陷，能容納潤(rùn)滑油，硬質(zhì)點(diǎn)則相對(duì)凸起支撐著軸頸，這就減小了軸頸和軸瓦之間的接觸面積，降低了摩對(duì)凸起支撐著軸頸，這就減小了軸頸和軸瓦之間的接觸面積，降低了摩擦系數(shù)。此外軟基體可承受沖擊和振動(dòng)，并使軸頸和軸瓦之間能很好的擦系數(shù)。此外軟基體可承受沖擊和振動(dòng)，并使軸頸和軸瓦之間能很好的磨合，并且偶然進(jìn)入的外來(lái)硬質(zhì)點(diǎn)能嵌入基體中，不致擦傷軸頸。磨合，并且偶然進(jìn)入的外來(lái)硬質(zhì)

35、點(diǎn)能嵌入基體中，不致擦傷軸頸。潤(rùn)滑油空間潤(rùn)滑油空間軸軸硬質(zhì)點(diǎn)硬質(zhì)點(diǎn)軟基體軟基體軸瓦軸瓦工程材料第九章有色金屬二、常用軸承合金簡(jiǎn)介二、常用軸承合金簡(jiǎn)介 錫基軸承合金（錫基巴氏合金） 鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金） 銅基軸承合金 鋁基軸承合金 軸承合金可分為錫基、鉛基、鋁基、銅基和鐵基。使用軸承合金可分為錫基、鉛基、鋁基、銅基和鐵基。使用最多的是錫基與鉛基軸承合金，又稱(chēng)巴氏合金。最多的是錫基與鉛基軸承合金，又稱(chēng)巴氏合金。牌號(hào)編號(hào)方法為：牌號(hào)編號(hào)方法為：Z+Z+基本元素符號(hào)基本元素符號(hào)+ +主加元素符號(hào)主加元素符號(hào)+ +主加元素主加元素含量含量+ +輔加元素含量輔加元素含量?！癦 Z”是是“鑄造鑄造”

36、。 工程材料第九章有色金屬錫銻軸承合金錫銻軸承合金 ( ( 錫基巴氏合金錫基巴氏合金 ) )Z Ch Sn Sb11 6 其它元素的其它元素的含量為含量為6%6%主加元素銻其主加元素銻其含量為含量為11%11%基本元素錫基本元素錫軸承軸承鑄造鑄造工程材料第九章有色金屬 錫基軸承合金組織金相圖錫基軸承合金組織金相圖錫基軸承合金組織 ( SnSb+Cu Sb+基體,濺射 ) 52工程材料第九章有色金屬 鉛基軸承合金組織金相圖鉛基軸承合金組織金相圖鉛基軸承合金組織 ( Sn ,Cu3Sb ,Pb-Sb 共晶體 ) 52工程材料第九章有色金屬在高速重載荷情況下在高速重載荷情況下, ,用硬基體上分布軟質(zhì)

37、點(diǎn)組織的材料。用硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)組織的材料。潤(rùn)滑油空間潤(rùn)滑油空間軸軸軟質(zhì)點(diǎn)軟質(zhì)點(diǎn)硬基體硬基體軸瓦軸瓦工程材料第九章有色金屬 鋁基軸承合金鋁基軸承合金 : ZChAlSb4 : ZChAlSb4 1 1 銅基軸承合金銅基軸承合金 : ZCuPb30 ZCuSn10P1: ZCuPb30 ZCuSn10P1 工程材料第九章有色金屬巴氏合金軸瓦巴氏合金軸瓦內(nèi)燃機(jī)軸瓦內(nèi)燃機(jī)軸瓦工程材料第九章有色金屬第四節(jié)第四節(jié) 硬質(zhì)合金和粉末冶金硬質(zhì)合金和粉末冶金 一、粉末冶金的特點(diǎn)與工藝一、粉末冶金的特點(diǎn)與工藝 1、粉末冶金的特點(diǎn)、粉末冶金的特點(diǎn) 粉末冶金與一般的熔煉鑄造相比，粉末冶金與一般的熔煉鑄造相比，有以下

38、特有以下特 點(diǎn)點(diǎn) 1 1）能生產(chǎn)具有特殊性能的材料和制）能生產(chǎn)具有特殊性能的材料和制品。品。2 2）無(wú)切屑或少切屑的精密加工。）無(wú)切屑或少切屑的精密加工。但金屬粉末成本高、模具費(fèi)用高、但金屬粉末成本高、模具費(fèi)用高、制品大小和形狀受到一定限制、制制品大小和形狀受到一定限制、制品的韌性和強(qiáng)度較差。品的韌性和強(qiáng)度較差。2、粉末冶金工藝簡(jiǎn)介、粉末冶金工藝簡(jiǎn)介 工程材料第九章有色金屬二二、粉末冶金材料簡(jiǎn)介、粉末冶金材料簡(jiǎn)介含油軸承材料含油軸承材料 摩擦材料摩擦材料 鐵基結(jié)構(gòu)材料鐵基結(jié)構(gòu)材料 以碳鋼或合金鋼粉末為主要成分，用粉末冶金法制以碳鋼或合金鋼粉末為主要成分，用粉末冶金法制作結(jié)構(gòu)零件用的材料。作結(jié)構(gòu)零件用的材料。 具有精度較高、表面質(zhì)量好，省工時(shí)、省材料、生具有精度較高、表