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1、第十二讲 有色金属及其合金,主讲：曹光明,有色金属及其合金,一、Al及Al合金,1、工业纯Al,2、Al合金的分类、牌号及用途,二、Cu及Cu合金,1、纯Cu,2、Cu合金,三、轴承合金,1、对轴承合金的性能要求,2、轴承合金的组织,3、轴承合金的种类,四、粉末冶金与硬质合金,1、粉末冶金,2、硬质合金,有色金属及其合金,一、Al及Al合金,1、工业纯Al,（1）物理化学性能,质轻 、,熔点低，,无同素异构转变，,导电、导热性好，,抗大气腐蚀。,（2）力学性能,强度低；,塑性、韧性好。,但可冷作硬化。,（3）主要用途,做导线及各种Al合金轻工产品。,（4）牌号,L1、L2、L3、，,序号越大，
2、杂质含量越多。,LG1、LG2、，,表示99.7%的高纯铝。,主目录,数字越大纯度越高。,2、Al合金的分类、牌号及用途,分为形变Al合金和铸造Al合金两大类。,（1）形变Al合金,防锈Al合金（LF）,属于Al-Mn、Al-Mg系Al合金。,Mn、Mg都具有固溶强化作用，,Mn主要提高耐蚀性，,Mg主要降低密度，减轻重量。,编号：,LF，,其中表示顺序号。,性能：,耐蚀，塑性、焊接性好，,但不宜切削，只能冷变形强化。,用途：,做一些构件、管道、容器、蒙皮。,硬Al合金（LY）,属于Al-Cu-Mg-Mn系Al合金。,Cu、Mg主要用来时效产生强化相；,Mn主要提高耐蚀性。,编号：,LY，,其
3、中表示顺序号。,性能：,b、HR较高，,抗蚀性差。,用途：,做飞机构架、螺旋桨、叶片等。,有色金属及其合金,属于Al-Cu-Mg-Zn系Al合金，,时效时产生多种第二相，,强化效果明显。,编号：,LC，,其中为顺序号。,性能：,b、HR高，,抗蚀性差。,用途：,做飞机的主要受力部件，,如大梁桁架、加强框、起落架等。,锻铝合金（LD）,属于Al-Cu-Mg-Si系、Al-Cu-Mg-Ni-Fe系Al合金。,前者为普通锻铝，,后者为耐热锻铝。,编号：,LD，,其中为顺序号。,性能：,热塑性好，,抗蚀，,可锻造，,可热处理强化,（固溶处理+时效）。,用途：,主要做外形复杂的锻件及模锻件。,（2）铸造
4、铝合金,分为四大类：,Al-Si系；Al-Cu系；Al-Mg系；Al-Zn系,其中Al-Si系铸铝合金的力学性能、铸造性能较好，,应用最广。,但往往铸造组织粗大，,须通过变质处理予以细化。,编号：,ZL，,其中第一个号为系列号，后两个为序号。,有色金属及其合金,1、纯铜,（1）物性：,=8.9g/cm3，,熔点T=1083，,无同素异构转变，,抗蚀、导电、导热。,（2）力性：,强度低,（b=200-250Mpa），,比Al高 。,塑性高,（=35-45%），,比Al低 。,（3）用途：,作电线、散热器、电缆、,配制Cu合金。,（4）牌号：,T1、T2、T3、T4，,序号越大，纯度越低。,2、C
5、u合金,（1）黄铜,黄铜成分：,Cu+Zn（主加元素）。,普通黄铜,成分：Cu+Zn。,性能：,Zn、b、，,当30-32Zn%时max，,40-42%Zn时，bmax，,当45%Zn后无实用价值。,牌号：,H，,H后的两个数字表示Cu的含量。,例如，H62、H68、H70等。,有色金属及其合金,成分：,Cu+Zn+（Pb、Al、Mn、Sn、Fe、Ni、Si等）。,加入合金元素的作用是提高强度、耐磨性、抗蚀性等。,牌号：,HPb-，,HMn-等。,例如，HMn58-2，HPb59-1,其中前两位数是Cu的含量，,后一个数是添加合金元素的含量，,余量为Zn。,黄铜按生产方式又分为压力加工黄铜和铸
6、造黄铜。,铸造黄铜含铜多合金元素少，,其熔点低，铸造性能好，耐磨、抗蚀。,（2）青铜,锡青铜,成分：Cu+Sn。,性能：,当8%Sn时，,塑性好，可锻压；,当10%Sn时，,强度提高，适于铸造。,抗蚀、,耐磨、,导热、,热膨胀系数小，,各方面性能优越，,但强度较低，,价贵。,牌号：,压力加工锡青铜：,例如，QSn4-3、,QSn6.5-0.4，,前一位数是Sn的含量，,后一位是其它元素的含量，,余量为Cu。,有色金属及其合金,ZCuSn10Zn2、,ZCuSn10Pb1，,余量为 Cu。,无锡青铜,铝青铜：,b、,k、,-1，,耐蚀、,耐磨，,铸造性能，,主要做齿轮、,摩擦片、蜗轮等。,牌号,
7、如ZCuAl10Fe3、,ZCuAl9Mn2等。,铍青铜：,1.7-2.5%Be，,可淬火时效强化，,b、HR，,e，,-1，,耐磨，,耐蚀，,但格贵，,限制了工业应用。,主要用来制作弹性元件，,耐磨件及其它重要零件，,如高速、高压、高温下工作的轴承、衬套等。,牌号如QBe2等。,三、滑动轴承合金,是指做轴瓦及滑动轴承内衬的合金。,1、性能要求,（1）一定的b、HR（承载），,k、（抗冲击、振动），,-1（抗疲劳）。,（2）,良好的减摩性，,嵌藏性，,顺应性,保证良好的磨合性能。,（3）,良好的耐蚀性，,导热性，,较小的膨胀系数。,（4）,易加工，,价廉。,有色金属及其合金,2、组织,理想组织
8、：,软基体上分布着硬质点：,如Sn、Pb基轴承合金。,软基体承载能力差，,但其它性能优越。,另一类：,硬基体上分布着软质点：,如Cu、Al基轴承合金。,承载能力强，,但磨合性能差。,3、种类,（1）Sn基轴承合金,成分：,以Sn为基,+ Sb、Cu元素组成。,组织：,Sb溶于Sn的固溶体基体,+ Sn与Sb、Sn与Cu的化合物质点。,性能：,b、HR、k、磨合性能好，,常用于重要的轴承。,牌号：,如ZSnSb12Pb10Cu4、,ZSnSb11Cu6、,ZSnSb8Cu4等。,（GB/T1174-92 ）,（2）Pb基轴承合金,成分：,以Pb为基,+ Sb、Sn、Cu元素,组织：,黑色软基体共
9、晶组织（+）,+ 白方块硬质相,+白针状化合物。,相是Sb在Pb中形成的固溶体；,相是Pb在Sb中形成的固溶体。,有色金属及其合金,（3）Cu基轴承合金,包括Pb青铜、Sn青铜等，,常用合金牌号为ZCuPb30、ZCuSn10P1等。,ZCuPb30：,特点是硬基体上分布着软质点，,润滑性能好，,摩擦系数小，,耐磨性好，,具有良好的抗冲击和耐疲劳性能，,导热性好，,工作温度达250-320。,用途：,高速、高载的滑动轴承，,如航空发动机、高速柴油机等。,ZCuSn10P1：,以固溶体为软基体,+ 金属化合物相、,Cu3P硬质点，,强度高，,耐磨性好，,也可用于高速柴油机轴承。,（4）Al基轴承
10、合金,成分：,Al基体,+ Sb、Sn、Cu等,特点：,承载高，,导热性、耐蚀性、疲劳强度高。,但磨合能力差，,且热膨胀系数高，,易于轴径咬合，,需加大轴承间隙。,用途：,高速、高载的汽车、内燃机轴承。,有色金属及其合金,四、粉末冶金与硬质合金,1、什么是粉末冶金？,与熔炼、铸造法根本不同。,是指将几种金属粉末,（或与非金属粉末的混合物）,混合均匀，,压制成型，,并经过烧结而获得材料或零件的加工方法。,因其制品少、无切削，,成本低，,效率高，,越来越受到重视。,工艺：,制粉,混合,成型,烧结,后处理,生产材料：,难熔金属材料、,多组元材料、,多孔材料等。,2、硬质合金,（1）定义：,以WC、T
11、iC等粉末,+Co粉混合,加压成型,烧结制成,的粉末冶金制品。,（2）特点：,高硬度,（约69-81HRC）,高红硬性,（900-1000）,保持60HRC能承受的温度。,高耐磨性及抗压强度,其抗压强度可达6000Mpa，,高于高速钢，,但抗弯强度低，,约为高速钢的1/3，,弹性模量E值高，,约为高速钢的2-3倍。,可做刀具（刀片）,有色金属及其合金,（3）种类,W、Co类：,WC+Co，,牌号为YG3、YG6、YG8等，,数字表示Co含量，,做切削脆材的刀具，,属于国标K类，短切屑。,W、Co、Ti类：,WC+TiC+Co，,牌号为YT15、YT5、YT30等，,数字表示TiC,做切削韧材刀
12、具，,属于国标P类，长切屑。,的含量，,万能硬质合金：,TiC+TaC（NbC）+WC+Co，,牌号为YW，,表示序号，,做切削各种材料刀具，,尤其是难切削材料，,如不锈钢,高Mn钢、,耐热钢等，,属于国标M类。,钢结硬质合金（新型）,是以一种或几种碳化物,（WC、TiC）,为强化相，,以合金钢粉末为基体相,（粘结剂）,制成的粉末冶金材料。,特点：,耐热、耐蚀，抗氧化。,淬火、回火后有相当于硬质合金的高硬度、耐磨性。,在特定的工艺规范下，可进行锻、焊、热处理及各种机加工。,有色金属及其合金,锡基轴承合金的显微组织（100）,铸态，4%的硝酸酒精溶液浸蚀,返回,有色金属及其合金,返回,单相黄铜（H90）（400）,热扎处理，3%的FeCl3+10%HCl的水溶液,双相黄铜（H62）（200）,退火处理，3%的FeCl3+10%HCl的水溶液,
