實驗五有色金屬

實驗五有色金屬典型組織觀察與分析一、實驗目的1、掌握常用鋁合金、銅合金和軸承合金的顯微組織特征。2、掌握有色金屬合金的強化特點，分析金屬材料顯微組織與性能之間的關系。二、實驗原理

有色金屬是除鋼、鐵以外的所有其它金屬，它與鋼鐵材料相比，具有許多特性。機械制造業(yè)中最常用的有色金屬有鋁合金、銅合金、軸承合金等。材料占汽車凈重比AlFe塑料其它橡膠磁材料玻璃聚碳酸酯Ti碳纖維各種材料在先進汽車中占的重量百分比二、實驗原理1、鋁合金鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優(yōu)良特性。鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr

等輔加元素。

鋁合金型材鋁鑄件（1）分類和強化分類——形變鋁合金、鑄造鋁合金強化方法：形變強化固溶—時效強化變質(zhì)處理-CuAl2

時效強化:

淬火后合金強度硬度隨時間延長而顯著升高.時效工藝：固溶處理（水冷淬火）→過飽和α固溶體

時效過程——過飽和固溶體分解，析出強化相。θ(CuAl2)S(CuMgAl2)(FeMnSi)Al6T

(CuMg4Al6)時效效果：時效溫度越高，則速度越快，但

強化效果小。自然時效——在室溫經(jīng)過數(shù)天時間停留完成時效。人工時效——加熱至100～200℃，保溫一定時間。AL-Cu合金自然時效曲線Al-Cu合金的人工時效曲線

（2）變形鋁合金硬鋁屬于Al–Cu–Mg系合金，通過時效強化提高鋁合金強度、硬度，但耐蝕性不高。典型牌號：2A01

(LY1)、2A11

(LY11)

、2A12(LY12)

。時效后的組織：α固溶體+θ(CuAl2)+S(CuMgAl2)圖1混合酸水溶液浸蝕200X圖2混合酸水溶液浸蝕200X2A12500℃保溫40分，淬火，水冷Φ40mm棒材圖1、圖2分別為棒料邊緣及中心部位組織，粗晶區(qū)晶粒特別粗大，其它區(qū)域晶粒細小

2A12壓擠棒材淬火過燒組織515℃保溫1h淬火，混合酸水溶液浸蝕200X（3）鑄造鋁合金

在鑄造鋁合金中應用最廣泛的是鋁硅系合金（WSi=10%~13%）（又稱硅鋁明）。其中典型牌號：ZL102(ZAlSi12)。ZL102未變質(zhì)處理Si塊+（α+Si針）共晶鋁硅合金變質(zhì)處理變質(zhì)劑：2/3NaF+1/3NaCl組織變化：細化硅晶體性能變化：強度提高、塑性改善

ZL102變質(zhì)未變質(zhì)處理

經(jīng)變質(zhì)處理

ZL102的鑄態(tài)組織ZL102變質(zhì)處理α枝晶+（α+Si）共晶2.銅合金

（1）銅及銅合金性能特點純銅呈紫紅色，故又稱紫銅，具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。純銅具有優(yōu)良的導電性和導熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性。塑性好。

熱軋銅合金純銅形變退火退火孿晶銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強度，又保持了純銅特性。銅合金分為黃銅、青銅、白銅三大類。銅管銅與黃銅帶(2)銅合金(黃銅、青銅、白銅)黃銅——Cu-Zn系合金普通黃銅——Cu-Zn合金單相黃銅——如H80，含80%Cu，單相α，塑性好，可冷成型。雙相黃銅——如H62，α+β，可熱變形。

普通黃銅的組織和性能

黃銅的力學性能與含鋅量的關系

當Wzn＜39％時，形成單相α固溶體，隨鋅含量增加，其強度增加塑性改善，適于冷變形加工；當Wzn＞39％時，組織中出現(xiàn)硬而脆的β′相，使強度升高而塑性急劇下降；當Wzn＞45％時，全部為β′相組織，強度急劇下降，合金已無使用價值。還具有較好的耐蝕性和較好的鑄造性能。單相黃銅H68雙相黃銅H59從銅鋅合金相圖可以看出黃銅有

和+′兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。普通黃銅的組織特征圖H62雙相黃銅退火α白+β'黑高氯化鐵水溶液200Xα+β'相3.軸承合金

制造滑動軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金稱為軸承合金。由軸承體和軸瓦兩部分組成。與滾動軸承相比滑動軸承具有承載面積大，工作平穩(wěn)，無噪音及拆裝方便等優(yōu)點。一、組織性能要求當軸高速旋轉(zhuǎn)時，軸瓦與軸頸發(fā)生強烈摩擦，承受軸頸施加的交變載荷和沖擊力。對軸承合金的性能要求：⑴足夠的強韌性，以承受軸頸施加的交變沖擊載荷。⑵較小的熱膨脹系數(shù)，良好的導熱性和耐蝕性，以防止軸與軸瓦之間咬合。⑶較小的摩擦系數(shù)，良好的耐磨性和磨合性，以減少軸頸磨損，保證軸與軸瓦良好的跑合。為滿足上述性能要求，軸承合金的組織應是軟基體+硬質(zhì)點或硬基體+軟質(zhì)點.軸瓦1、錫基軸承合金

是以錫為主并加入少量銻、銅等元素組成的合金，熔點較低。α軟基體+硬質(zhì)點（白方塊是β-SnSb

＋白針狀Cu6Sn5）二、常用軸承合金工業(yè)上常用的是錫基、鉛基軸承合金,又稱巴氏合金。典型牌號為ZSnSb11Cu6（ZChSnSb11-6）。(其組織為基體+白亮塊狀SnSb+星狀Cu3Sn)ZSnSb11Cu6合金的顯微組織

硝酸酒精溶液浸蝕500ＸZChSnSb11-6鑄態(tài)α黑軟基體+β'白方塊+Cu3Sn（枝晶）錫基軸承合金具有較高的耐磨性、導熱性、耐蝕性，摩擦系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小，但疲勞強度較低，工作溫度不超過150℃，價格高。巴氏合金軸瓦廣泛用于重型動力機械，如氣輪機、渦輪機和內(nèi)燃機等大型機器的高速軸瓦。2、鉛基軸承合金是以鉛為主加元素，加入少量銻、錫、銅等元素的合金，也是軟基體硬質(zhì)點型軸承合金。(α＋β)共晶軟基體+硬質(zhì)點典型牌號為ZPbSb16Sn16Cu2。（ZChPbSb16-16-2）ZPbSb16Sn16Cu2合金的顯微組織[(+)共晶基體+方塊狀SnSb+針狀Cu3Sn]

鉛基軸承合金的強度、硬度、耐蝕性和導熱性都不如錫基軸承合金，但其成本低，高溫強度好，有自潤滑性。常用于低速、低載條件下工作的設備,如汽車、拖拉機曲軸的軸承等。內(nèi)燃機軸瓦

三、實驗步驟1、領取已備好的銅，鋁，錫基軸承合金的金相試樣，仔細觀察，分辨其各相組織。2、繪制所觀察試樣的