第七章有色金屬

第七章有色金屬第一節(jié)鋁及鋁合金一、純鋁的性能特點及應用：輕，密度低→配置鋁合金抗大氣腐蝕→包覆材料導電導熱性好→導線、電容加工性能好→包裝材料強度低→不能作為承受載荷的結構材料應用純鋁50MPa

二、工業(yè)純鋁牌號

鋁錠：

Al99.7、Al99.6、Al99.5、Al99.0、Al98.0

純度依次降低變形鋁：

107010601050…（L1L2L3…）

變形鋁表示方法：四位數(shù)字

“四位數(shù)字”體系表示規(guī)則

例如：1070表示純度為99.70%的工業(yè)純鋁三、鋁合金的合金化：向鋁中加入合金元素→鋁合金。常加的合金元素：主：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等；微：Ti,Zr,Cr,B等；

固溶強化：Zn、MgCu、Li、Mn、Si沉淀強化：固溶+時效過剩相強化：第二相細化晶粒強化：Ti、Zr、稀土等鋁合金的分類變形鋁合金（D以左）鑄造鋁合金（D以右）不能熱處理強化鋁合金能熱處理強化鋁合金四、鋁合金的分類共晶點合金元素五鋁合金的強化方式變形強化（加工硬化）

變質(zhì)處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金

固溶強化：鋁合金都有

時效強化：（重點）可熱處理強化鋁合金。

1.時效強化(沉淀強化）：鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時間，隨時間延長其強度硬度顯著增加的現(xiàn)象。

時效強化的步驟：固溶處理（淬火）時效得到過飽和的相過飽和相中析出強化相自然時效人工時效1825年，奧斯特（他曾發(fā)現(xiàn)電和磁之間的相互關系）從礦石中分離出了少量不純的鋁。

1854年，法國化學家圣克萊爾德維爾終于設計出可較大量獲得純鋁的方法。1886年霍爾-埃魯方法使鋁成為一種便宜的金屬。1906年，德國冶金學家維爾姆在鋁中加入少許的銅與微量的鎂，制成一種堅韌的合金，他把專利權賣給了德國的杜侖金屬工廠，他們稱該合金為杜拉鋁。

第一次世界大戰(zhàn)期間，德國人把杜拉鋁用于飛機，英國人由分析飛機碎片的合金知道了它的成分，這種新金屬的用途普及全世界。鋁及鋁合金的發(fā)展Al-4.5%Cu合金的脫溶維爾姆的故事脫溶分解對性能的影響脫溶分解對材料的力學性能有很大的影響，其作用決定于脫溶相的形態(tài)、大小、數(shù)量和分布等因素。一般來說，均勻脫溶對性能有利，能起到明顯的強化作用，稱為“時效強化”或“沉淀強化”；而局部脫溶，尤其是沿著晶界析出（包括不連續(xù)脫溶導致的胞狀析出），往往對性能有害，使材料塑性下降，呈現(xiàn)脆化，強度也因此下降。時效曲線2.變質(zhì)處理：常用于鑄造鋁合金未變質(zhì)處理的組織變質(zhì)處理的組織六、常用的鋁合金變形鋁合金（D成分以左的合金）鑄造鋁合金（D成分以右的合金）1變形鋁合金（D’成分以左的合金）：制成各種型材、棒料、板、管、線、箔等。牌號：四位字符（2020）（第一位為數(shù)字，表示鋁合金組別2：銅（Cu）為主要合金元素的鋁合金

3：錳（Mn)為主要合金元素的鋁合金4:硅（Si）為主要合金元素的鋁合金5：鎂（Mg）為主要合金元素的鋁合金6：鎂和硅（Mg/Si)為主要合金元素的鋁合金7:鋅（Zn）為主要合金元素的鋁合金第二位：A/（0）原始合金其它字母表示改型合金第三、四位：區(qū)分同一組的不同合金。無特殊意義變形鋁及其合金表示規(guī)則——四位數(shù)字體系四位數(shù)字體系XXXX純鋁：表示鋁質(zhì)量百分數(shù)小數(shù)點后的兩位數(shù)鋁合金：用來識別同一組鋁合金中的不同序號

純鋁：表示雜質(zhì)元素的控制情況鋁合金：表示改型情況（“0”為原始合金；“1-9”為改型合金，允許與原始合金有一定的成分偏差）表示組別：1-純鋁，2-鋁，3-鋁錳合金，4-鋁硅合金，5-鋁鎂合金，6-鋁鎂硅合金，7-鋁鋅合金，8-其他鋁合金，9-備用數(shù)字數(shù)字數(shù)字數(shù)字變形鋁合金（種類與表示）變形鋁合金種類

防銹鋁合金（代號LF）硬鋁合金（代號LY）超硬鋁合金（代號LC）鍛鋁合金（代號LD）變形鋁合金牌號表示方法用四位字符表示

四位字符表示規(guī)則例如：2A11表示主要合金元素為銅的11號Al-Cu原始鋁合金

防銹鋁合金防銹鋁合金(LF):

成分：

Al–Mn

系：例如:LF21Al–Mg系：例如:LF2、LF6

性能：不能用時效強化，加鎂或錳固溶強化提高鋁合金的強度抗蝕性比純鋁好防銹鋁合金應用：用于高耐腐蝕性的薄板容器（如焊接油箱）、防銹蒙皮、客車裝飾條、窗框、燈具等用于制造受力小、輕質(zhì)、耐腐蝕的結構件，如油管、鉚釘鋁合金門窗（一般用材6063）硬鋁合金、超硬鋁合金硬鋁合金(LF):

成分：

Al–Cu–Mg，常用LY1、LY11、LY12

性能：能通過時效強化提高強度耐蝕性不高，構件表面包鋁可改善耐蝕性超硬鋁合金(LC):

成分：

Al–Cu–Mg–Zn，常用LC4、LC9

性能：通過時效強化顯著提高強度耐蝕性不高，構件表面包鋁可改善耐蝕性

硬鋁和超硬鋁應用：飛機翼梁飛機主起落架中等強度的輕質(zhì)結構零件如飛機鉚釘、大梁、桁條、隔框、蒙皮、空氣螺旋槳葉片等鍛鋁合金鍛鋁合金成分：Al–Mg–Si–Cu。常用LD5、LD6、LD10

性能：固溶+時效處理后力學性能與硬鋁合金相當經(jīng)軟化退火后熱塑性和耐腐蝕良好，適合于鍛造成形，

鍛鋁合金應用：形狀復雜的中等負荷零件，如壓縮機葉片，飛機槳葉

壓氣機葉片鑄造鋁合金（分類與牌號表示）分類

鑄造Al–Si合金鑄造Al–Cu合金鑄造Al–Mg合金鑄造Al–Zn合金代號

鑄造Al–Si合金：ZL1××，如ZL102表示2號鑄造鋁硅合金

鑄造Al–Cu合金：ZL2××，ZL201表示1號鑄造鋁銅合金

鑄造Al–Mg合金：ZL3××，ZL303表示3號鑄造鋁鎂合金

鑄造Al–Zn合金：ZL4××，ZL401表示4號鑄造鋁鋅合金

牌號例：ZAlMg10表示鑄造鋁鎂合金，鎂的質(zhì)量分數(shù)為10%鑄造鋁硅合金（俗稱硅鋁明）特性鑄造性能優(yōu)良（流動性好、收縮率小、熱裂傾向?。┟芏刃?、強度較高耐腐蝕性和導熱性良好

變質(zhì)處理變質(zhì)劑：氟化鈉和氯化鈉的復合鹽目的：使共晶體中的硅呈細密分布，細化組織，提高強度變質(zhì)處理性能變化：變質(zhì)后強度可提高30%~40%

常用牌號（ZL102

）、應用制造質(zhì)量輕、形狀復雜、耐蝕、但強度要求一般的結構件如汽車發(fā)動機活塞、氣缸頭及油泵殼體活塞(裙部為鋁硅合金)其他鑄造鋁合金應用鼓風機用密封件(ZL102)及航空架件(ZL301)大型空壓機活塞(ZL401)汽缸頭（鋁銅合金）一、工業(yè)純銅第二節(jié)銅及其合金特性物理：密度8.9g.cm-3，熔點為1083℃；導電性、導熱性良好；抗磁性化學：化學性能穩(wěn)定，在大氣、淡水中具有良好的耐腐蝕性能力學：強度、硬度并不高，塑性、韌性良好。低溫性能好工藝性：焊接性良好，適宜于進行各種冷熱加工未加工產(chǎn)品（銅錠或電解銅）：代號為Cu-1、Cu-2純銅金相組織表示方法加工產(chǎn)品：T1、T2、T3

純度依次降低應用應用于電氣工業(yè)，制造電線、電纜、電刷、銅管及通信器材、深冷凍的主要材料二、銅合金分類黃銅:Cu–Zn

白銅:Cu–Ni

青銅:除黃銅和白銅外的所有銅合金按化學成分按制造方法加工銅合金鑄造銅合金黃銅——普通黃銅普通黃銅

Cu-Zn二元合金，性能與含鋅量有關表示方法：常用牌號及應用

H80、H92：藝術裝飾品、紀念章、鍍層、散熱器、雙金屬片

H68：冷沖壓管、套類零件，如彈殼、冷凝器管、散熱器管

H62：工業(yè)上應用較多，散熱器、油管、墊片、螺釘、彈簧等

H90含銅量WCu=90%黃銅黃銅應用示例法蘭閥閘閥冷凝器管冷凝器管冷凝器管黃銅中鋅對組織和力學性能的影響50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’bb(Mpa)(%)HB鋅的質(zhì)量分數(shù)(wZn)黃銅——特殊黃銅特殊黃銅

——在銅中主要加入鋅，還加入鉛、錫、鋁、錳、硅等合金元素的銅合金。特性：優(yōu)良的切削加工性能、耐腐蝕性、鑄造性能

表示方法：：HAl59-3含鋁量WAl=3%含銅量WCu=59%鋁黃銅海軍黃銅---HSn62-1易切削黃銅---HPb59-1常用特殊黃銅青銅種類普通青銅(錫青銅)

特殊青銅(鋁青銅、鈹青銅、鉛青銅、錳青銅、硅青銅等)表示方法：ZQSn10–1主加元素錫其含量為WSn=10%青銅鑄造錫青銅特性

比黃銅的強度、硬度和耐磨性好力學性能與錫含量有關應用

主要用于耐磨、耐蝕及彈性元件如滑動軸承、彈簧、蝸輪、絲杠螺母等錫青銅中錫對組織和力學性能的影響371014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ特殊青銅(無錫青銅)鋁青銅:QAl7

特性：比錫青銅具有更高的強度、硬度、