有色金屬材料簡(jiǎn)介

有色金屬知識(shí)簡(jiǎn)介在工業(yè)生產(chǎn)中，通常把鐵、錳、鉻及其合金稱(chēng)為黑色金屬，把其他金屬及其合金稱(chēng)為有色金屬。與鋼鐵等黑色金屬材料相比，有色金屬具有許多優(yōu)良的特性，是現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的材料，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，例如，鋁、鎂、鈦等具有相對(duì)密度小，比強(qiáng)度高的特點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、船舶等行業(yè)；銀、銅、鋁等具有優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的材料廣泛應(yīng)用于電器工業(yè)和儀表工業(yè)；鈾、鎢、鉬、鐳、釷、鈹?shù)仁窃幽芄I(yè)所必須的材料，等等有色金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料，航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械制造、電力、通訊、建筑、家電等絕大部分行業(yè)都以有色金屬材料為生產(chǎn)基礎(chǔ)。隨著現(xiàn)代化工、農(nóng)業(yè)和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，有色金屬在人類(lèi)發(fā)展中的地位愈來(lái)愈重要。它不僅是世界上重要的戰(zhàn)略物資，重要的生產(chǎn)資料，而且也是人類(lèi)生活中不可缺少的消費(fèi)資料的重要材料。有色金屬定義定義：狹義上的有色金屬又稱(chēng)非鐵金屬，是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的總稱(chēng)。廣義的有色金屬還包括有色合金。有色合金是以一種有色金屬為基體，加入一種或幾種其他元素而構(gòu)成的合金。有色金屬分類(lèi)（1）.有色純金屬分為重金屬、輕金屬、貴金屬、半金屬和稀有金屬五類(lèi)。（2）.有色合金，按合金系統(tǒng)分：重有色金屬合金、輕有色金屬合金、貴金屬合金、稀有金屬合金等；按合金用途則可分：變形（壓力加工用合金）、鑄造合金、軸承合金、印刷合金、硬質(zhì)合金、焊料、中間合金、金屬粉末等。（3）.有色金屬按化學(xué)成分分類(lèi)：鋁和鋁合金材、銅和銅合金材、鉛和鉛合金材、鎳和鎳合金材、鈦和鈦合金材。按形狀分類(lèi)時(shí)，可分為：板、條、帶、箔、管、棒、線、型等品種。（4）.在有色金屬中，還有各種各樣的分類(lèi)方法按照比重來(lái)分，鋁、鎂、鋰、鈉、鉀等的比重小于5，叫做“輕金屬”（密度?。?.53?4.5g/cm3）,化學(xué)性質(zhì)活潑，如鋁、鎂等.）而銅、鋅、鎳、汞、錫、鉛等的比重大于5，叫做“重金屬”。（一般密度在4.5g/cm3以上，如銅、鉛、鋅等；）象金、銀、鉑、鋨、銥等比較貴，叫做“貴金屬”，鐳、鈾、釷、釙等具有放射性，叫做“放射性金屬”，還有像鈮、鉭、鋯、镥、金、鐳、鉿、鎢、鉬、鍺、鋰、鑭、鈾等因?yàn)榈貧ぶ泻枯^少，或者比較分散，人們又稱(chēng)之為“稀有金屬”。表2專(zhuān)用有色金屬合金名稱(chēng)及其代號(hào).幾種常見(jiàn)的有色金屬及其合金鋁為銀白色輕金屬。有延展性。在潮濕的空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒，并發(fā)出炫目的白色火焰，易溶于酸和堿溶液，不溶于水。相對(duì)密度2.70。熔點(diǎn)660°C。沸點(diǎn)2327°C。（1）比重小、比強(qiáng)度高，純鋁的比重只有2.72g/cm3，故其合金的比重（約2.5?2.88）也很小，采用各種強(qiáng)化手段后，鋁合金可以達(dá)到與低合金高強(qiáng)鋼相近的強(qiáng)度，因此比強(qiáng)度要比一般高強(qiáng)度鋼高的多。（2）有優(yōu)良的物理、化學(xué)性能鋁的導(dǎo)電性好僅次于銀、銅和金，在室溫時(shí)的導(dǎo)電率約為銅的64％。鋁資源豐富，成本較低。鋁及鋁合金有相當(dāng)好的抗大氣腐蝕能力，其磁化率極低，接近于非鐵磁性材料。（3）加工性能良好鋁及鋁合金（退火狀態(tài)）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高強(qiáng)鋁合金成形后經(jīng)熱處理，可達(dá)到很高的強(qiáng)度。鑄造鋁合金的鑄造性能極好。由于上述優(yōu)點(diǎn)，鋁及鋁合金在電氣工程、航空及宇航工業(yè)、一般機(jī)械和輕工業(yè)中都有廣泛的用途。鋁合金分類(lèi)根據(jù)鋁合金的成分、組織和工藝特點(diǎn)，可將其分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類(lèi)。（1） 變形鋁合金定義：變形鋁合金是將鋁合金鑄錠通過(guò)壓力加工（軋制、擠壓、模鍛等）制成半成品或模鍛件，所以要求有良好的塑性變形能力。鋁合金的強(qiáng)化包括：固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化、過(guò)剩相強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化：純鋁中加入合金元素，形成鋁基固溶體，造成晶格畸變，阻礙了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，起到固溶強(qiáng)化的作用，可使其強(qiáng)度提高。時(shí)效強(qiáng)化：合金元素對(duì)鋁的另一種強(qiáng)化作用是通過(guò)熱處理實(shí)現(xiàn)的。但由于鋁沒(méi)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，所以其熱處理相變與鋼不同。鋁合金經(jīng)加熱到某一溫度淬火后，可以得到過(guò)飽和的鋁基固溶體。這種過(guò)飽和鋁基固溶體放置在室溫或加熱到某一溫度時(shí)，其強(qiáng)度和硬度隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增高，但塑性、韌性則降低，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為時(shí)效。在室溫下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)為自然時(shí)效，在加熱條件下進(jìn)行的時(shí)效稱(chēng)為人工時(shí)效。過(guò)剩相強(qiáng)化：如果鋁中加入合金元素的數(shù)量超過(guò)了極限溶解度，則在固溶處理加熱時(shí)，就有一部分不能溶入固溶體的第二相出現(xiàn)，稱(chēng)為過(guò)剩相。在鋁合金中，這些過(guò)剩相通常是硬而脆的金屬間化合物。它們?cè)诤辖鹬凶璧K位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，使合金強(qiáng)化，這稱(chēng)為過(guò)剩相強(qiáng)化。在生產(chǎn)中常常采用這種方式來(lái)強(qiáng)化鑄造鋁合金和耐熱鋁合金。過(guò)剩相數(shù)量越多，分布越彌散，則強(qiáng)化效果越大。但過(guò)剩相太多，則會(huì)使強(qiáng)度和塑性都降低。過(guò)剩相成分結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，熔點(diǎn)越高，則高溫?zé)岱€(wěn)定性越好。細(xì)晶強(qiáng)化：鋁合金中添加微量合金元素使鋁合金固溶體基體和過(guò)剩相組織細(xì)化，以提高鋁合金機(jī)械性能，這是細(xì)晶強(qiáng)化。銅及銅合金（一）銅及銅合金性能特點(diǎn)純銅程紫色，故又稱(chēng)紫銅，具有面心立方晶格，無(wú)同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無(wú)磁性。純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐腐蝕性。二、黃銅以鋅為主要合金元素的銅合金稱(chēng)為黃銅。黃銅按化學(xué)成分可分為普通黃銅和特殊黃銅按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅普通黃銅銅于鋅的二元合金稱(chēng)為普通黃銅，牌號(hào)命名為：H（黃）+表示銅平均百分含量的數(shù)字，如H68特殊黃銅在普通黃銅的基礎(chǔ)上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成的黃銅。特殊黃銅的強(qiáng)度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。三、青銅除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱(chēng)為青銅。常用的青銅有錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅。錫青銅是以系為主加元素的銅合金，錫含量一般為3-14%。錫青銅鑄造流動(dòng)性差，鑄件密度低，易滲漏，但體積收縮率在有色金屬中最小錫青銅耐蝕性良好，在大氣、海水及無(wú)機(jī)鹽溶液中的耐蝕性比純銅和黃銅好，但在硫酸、鹽酸、氨水中的耐蝕性較差。鋁青銅以鋁為主加元素的銅合金，鋁含量為5-11%。強(qiáng)度、硬度、耐磨性及耐蝕性高于黃銅和錫青銅，鑄造性好，但焊接性差。鈹青銅以鈹為主加元素的銅合金，鈹含量為1.7-2.5%.具有高的強(qiáng)度、彈性極限、耐磨性、耐蝕性，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、冷熱加工及鑄造性能，但價(jià)格較貴。4、白銅以鎳為主要合金元素的銅合金。分為普通白銅和特殊白銅具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。特殊黃銅的耐蝕性、強(qiáng)度和塑性高，成本低。鈦及鈦合金（一）工業(yè)純鈦純鈦密度小，熔點(diǎn)高。比強(qiáng)度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好（二）、鈦合金純鈦加入合金元素形成鈦合金。鈦合金幾乎都含有鋁，鋁能提高鈦合金的強(qiáng)度、比強(qiáng)度和再結(jié)晶溫度。1優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)致密，組織改善，性能提高，強(qiáng)、硬、韌度俱高。（2）少、無(wú)切削加工，材料利用率高。由于提高了金屬的力學(xué)性能，在同樣受理和工作條件下，可以縮小零件的截面尺寸，減輕重量，延長(zhǎng)使用壽命。3）可以獲得合理的流線分布（金屬塑變是固體體積轉(zhuǎn)移過(guò)程）4）生產(chǎn)效率高。多數(shù)壓力加工方法，特別是軋制、擠壓、，金屬連續(xù)變形，且變形速度很高，所以生產(chǎn)率高。2缺點(diǎn)：（1）一般工藝表面質(zhì)量差（氧化）。（2）不能成型形狀復(fù)雜件（相對(duì)）。（3）設(shè)備龐大、價(jià)格昂貴。（4）勞動(dòng)條件差（強(qiáng)度大、噪音大）。有色金屬的熱處理熱處理在金屬材料及其制品的生產(chǎn)過(guò)程中的主要作用：1．改善工藝性能，保證下一道工序的順利進(jìn)行。例如均勻化退火可以改善熱加工性能，中間退火可以改善冷加工性能。2．提高使用性能，充分發(fā)揮材料的