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1、第第9 9章章 有色金属及其合金有色金属及其合金第一节第一节 铝及铝合金铝及铝合金一、纯铝一、纯铝1 1、性能、性能vv用量最大用量最大的有色金属、银白色；的有色金属、银白色；vv面心立方晶体、面心立方晶体、塑性好塑性好；= 50%= 50% ，= 80 %= 80 %，适于形变加工；，适于形变加工；vv熔点低熔点低660660；vv密度小（密度小（2.7g/cm2.7g/cm3 3）为铁的）为铁的1/31/3，是一种是一种轻金属材料轻金属材料；vv导电性和导热性较好导电性和导热性较好，仅次于银，仅次于银和铜；和铜；vv对大气有对大气有良好的耐蚀性良好的耐蚀性（AlAl2 2O O3 3），但
2、对酸、碱、盐的耐蚀性差；，但对酸、碱、盐的耐蚀性差； v强度低：b = 80100MPa，冷塑变后提高到b = 150200MPa。2、用途v很少用于制造机械零件，多用于制作电线、电缆及要求热导、抗蚀且受轻载的用品或器皿。3、牌号L + 数字序号，数字愈大其纯度愈低；“铝”二、铝合金定义：在铝中加入某些合金元素所形成的合金。v最大特点：比强度高（强度/密度之比），可用作受力构件和零件。1、铝合金的分类 防锈铝合金形变铝合金 硬铝合金 铝合金 超硬铝合金锻造铝合金铸造铝合金2、铝合金的热处理1）固溶热处理（淬火）：目的在水中快速冷却，获得过饱和铜（或其它合金元素）的固溶体组织。2）时效处理：经固
3、溶热处理的合金在室温（自然时效）或加热至一定温度放置（人工时效），随时间廷长因第二相（如CuAl2）的弥散析出，使强度提高、塑性降低的现象称为时效强化。三、常用铝合金1、形变铝合金1）防锈铝合金（LF）-200MPa左右v成分：为Al-Mn系、Al-Mg系合金Mn、Mg的主要作用是固溶强化和提高耐蚀性。v热处理：不能进行时效强化， 常采用冷变形方法提高其强度；v代号：“LF + 序号”LF是“铝防”的汉语拼音字首；例、LF5。v应用：主要用于制作蒙皮、容 器和装饰等抗蚀构件。2）硬铝（LY）-300480MPav成分：Al-Cu-Mg系合金加入元素铜、镁形成强化相 ；v热处理：固溶 + 自然时
4、效；v性能：相当高的强度，故称“ 硬铝”；但抗蚀性差，采用“包 铝”提高抗蚀性能；v代号：“LY + 序号”， “LY”是“铝硬”的汉语拼音字首；例、LY11v应用：主要用于制作发动机叶片、滑轮等有一定强度要求的零件和构件。3）超硬铝（LC）-600MPav成分：Al-Cu-Mg-Zn系合金加入元素铜、镁、锌形成更 多的强化相；v热处理：固溶处理+人工时效。v性能：其室温强度最高；采用 “包铝”提高抗蚀性能。 v代号：“LC + 序号”“LC”是“铝超”的汉语拼音字首；例、LC4v应用：多用于制造受力大的重要构件，如飞机大梁、起落架等。4 4）锻铝（）锻铝（LDLD）-400MPa-400MP
5、a以上以上vv成分：成分：Al-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si系和系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金；系合金；vv特点：特点：多元素少量；多元素少量；vv性能性能: :具有具有良好的热塑性良好的热塑性和和锻锻造性能造性能，适合压力加工；，适合压力加工；vv热处理：热处理：固溶处理固溶处理+ +人工时效人工时效vv代号：代号：“LD + LD + 序号序号”“LD”LD”是是“铝锻铝锻”汉语拼音字首汉语拼音字首例、例、LD5LD5vv应用：应用：多用于制造受重载荷的多用于制造受重载荷的锻件锻件和和模锻件模锻件。2、铸造铝合金1）成分：接近共晶点；2）热处
6、理v变质处理；v固溶处理（淬火）+ 自然（人工）时效。3 3）代号：）代号：Z LZ L（铸铝）（铸铝）+ + 序号序号（1-1-硅系；硅系；2-2-铜系；铜系；3-3-镁系；镁系；4-4-锌系）锌系）例，例，ZL109ZL109：表示铸造表示铸造铝硅合金铝硅合金。4 4）常用铸造铝合金）常用铸造铝合金牌号、性能牌号、性能和应用和应用代号性能应用ZL109 硅铝明铸造性好、 力学性能低 b=140MPa 、=4%。形状复杂的零件 ：仪表、气缸体 、水（油）泵壳 体等。ZL201具有较高的 耐热强度。内燃机气缸盖、 活塞等高温（ 300以下）工 作的构件。ZL301具有较好的耐蚀性能、高强度，但
7、铸造性和耐热性差。泵体、船舰配件等大气或海水中工作的构件。 ZL401具有较高的强度、铸造性好、价格便宜，但耐热性差。汽车、飞机上形状复杂的构件。第二节第二节 铜及铜合金铜及铜合金一、纯铜（紫铜）一、纯铜（紫铜）1 1、主要性能、主要性能1 1）物理性能：）物理性能：vv 呈紫红色；密度为呈紫红色；密度为8.9g/cm8.9g/cm3 3；vv 熔点熔点10831083；导电性和导热；导电性和导热 性优良；无磁性；碰撞性优良；无磁性；碰撞无火花无火花；2 2）很好的化学稳定性：）很好的化学稳定性：vv在大气、淡水、冷水中具有在大气、淡水、冷水中具有 很好的耐腐蚀性很好的耐腐蚀性；vv但在海水、
8、氨盐、氯化物、但在海水、氨盐、氯化物、 碳酸盐及氧化性酸中碳酸盐及氧化性酸中抗蚀性差抗蚀性差 ，表面产生绿色的碱式碳酸铜，表面产生绿色的碱式碳酸铜 薄膜，即薄膜，即铜绿铜绿。3）机械性能：v强度较低，但塑性极好，可加工成铜箔；v但纯铜加工硬化指数高，故通过冷变形强化效果好；而且其低温韧性好，焊接性能优良。2、应用v主要用于导电导热及兼有耐蚀性要求的结构件，如电机、电器、电线电缆、电刷、防磁机械、化工换热及深冷设备等；v用于配制各种性能的铜合金。3、牌号按其纯度不同有四个牌号:T1（99.95%Cu）、T2（99.90%Cu）T3（99.7%Cu）、T4（99.5%Cu），其常用作导电，一般铜材
9、及制铜合金。二、铜合金 1、铜的合金化v目的：通过合金元素固溶、淬火时 效和形成过剩相来强化材料，提高 合金的性能。v固溶强化元素Zn、Sn、Al、Mn、Ni 等；v沉淀强化元素Be、Ti、Zr、Cr等。2、铜合金的分类v按成形方法分类：变形铜合金及铸造铜合金。v按化学成分分类：黄铜、青铜和白铜三大类。 1、黄铜 v在铜中主要加入合金元素锌所 形成的合金。1）分类v按其成分不同可分为普通黄铜 和特殊黄铜；普通黄铜:铜和锌二元合金称 ；特殊黄铜：在普通黄铜中加入其它合金元素组成的多元合金。v按其加工方法不同，黄铜又分为压力加工黄铜和铸造黄铜。2）合金元素对黄铜性能的影响（1）Zn的影响v当Zn4
10、5%时，Zn% 强度、塑性。（2）黄铜具有良好的耐海水和大 气腐蚀的能力。v但经冷加工的黄铜制品存在残余 应力，易发生应力腐蚀开裂，需 进行去应力退火；v加入Al、Sn、Ni、Mn等进一步提 高合金强度和耐蚀性；v加入Si、Pb等可提高耐磨性。3）黄铜的牌号v普通黄铜：H 70 含铜量的百分数“黄”v特殊黄铜：H Pb 59-1主加合金元素 含量的百分数 1%Pb含铜量的百分 数主加合金元素“黄”v铸造黄铜：Z Cu Zn 38 含Zn38% 普通黄铜合金“铸”4）黄铜的性能和应用（1）b320600MPa，50%，价格便宜，因此日用品都用黄铜；（2）工程上制造弹壳、散热器、冷凝器的管道等构件
11、；（3）特殊黄铜可用于制造防海水浸蚀的船舶机械零件；如轴承、齿轮、螺旋桨叶和仪表，化工用耐蚀零件等。二、青铜v是指黄铜和白铜（铜镍合金）以外的其它铜合金。v其中铜锡合金称为锡青铜；v其它青铜称特殊青铜。v一般说，青铜的耐磨性比黄铜好；v所以在机械制造中，青铜用的比较多。1）牌号（1）压力加工的青铜：vQ + 主加合金元素符号及其含量 + 其它合金元素含量例、Sn6.5-0.1代表Sn=6.5%，P=0.1%的锡青铜。 （2）铸造的青铜合金：vZ + 主加合金元素符号及其含量 + 其它合金元素含量例如、 ZCuSn10Pb12）青铜分类、性能及应用（1）锡青铜v在大气、淡水、海水和水蒸汽中具有良
12、好的耐蚀性，但在酸类及氨水中其耐蚀性较差；vSn 7%时，由于塑性差，只适于铸造加工，且铸造性能一般（流动性差，易形成疏松，组织不致密，但收缩小）；v锡青铜的耐磨性好；v压力加工锡青铜多用于制造导电弹性元件和轴瓦、轴套等耐磨零件；v铸造锡青铜一般用于铸造气密性要求不高的铸件和艺术品。（2）铝青铜v主加合金元素为铝。v比黄铜和锡青铜具有更高的强度、耐磨性和耐蚀性；v易于获得致密的铸件；vAl = 5%7%的铝青铜塑性好，一般为压力加工铝青铜。vAl= 8%10%的铝青铜塑性低，一般为铸造铝青铜。如ZCuAl9Mn2主要用作强度和耐磨性较高的耐磨零件，如齿轮、蜗杆、轴套等。v主要用作仪器、仪表中的耐蚀弹性零件。（3）铍青铜v主加合金元素为铍。v热处理：固溶+时效处理。v其强度bmax=1250MPa，=2%-4%，疲劳抗力高，弹性好。v而且抗蚀、耐热、耐磨等性能均好于其它铜合金；v导电性和导热性优良，而且具有无磁性、受冲击时无火花等优点；v主要用于制造精密仪器、仪表的弹性元件、耐磨零件等。结 束
