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1、有色金属材料项项目四12汽车车用有色金属材料汽车车用其他有色金属材料目录录CONTENT 铝及铝合金 铜及铜合金 镁及镁合金 钛及钛合金 轴承合金 粉末冶金材料 汽车车用有色金属材料任务务一 铝及铝合金 铜及铜合金一、铝铝及铝铝合金p 在非铁金属中，铝及铝合金是应用最广的金属材料，其在地球的储存量比铁多，而且目前铝的产量仅次于钢铁 材料。p 铝具有密度小、耐蚀性好等特点，且铝合金的塑性优良，铸、锻、冲压工艺均适用，尤其适用于汽车零部件生产的压铸 工艺。铝合金车身框架（一）工业纯铝业纯铝工业上使用的纯铝 呈银白色，铝的密度为2.7g/cm3（约为钢 的1/3），熔点为660，导电 、导热 性较好
2、（仅次于金、银和铜），塑性好，能通过冷、热变 形制成各种型材，抗大气腐蚀性好。铝的强度低，经加工硬化后其强度可提高到150250 MPa，但塑性会下降50%60%。工业纯铝编 号采用“铝”的汉字拼音字首加序号表示，如L1，L2，L3，L4等。L1为1号纯铝 ，序号越大铝的纯度越低，含杂质 元素越多，塑性及导电导热 性越差。（二）铝铝合金纯铝 的强度较低，不宜用来制造承受载荷的结构零件。若向铝中加入适量的Si，Cu，Mg，Mn等元素，配成铝合金，则可以得到较高强度的铝铝合金。若再经冷变形强化或热处 理，还可进一步提高强度。因此，铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。01铝铝合金的分类类根
3、据合金元素的含量和加工工艺的特点不同，铝合金可分为变 形铝合金和铸造铝合金两大类。其分类方法是根据二元铝合金相图来确定的。二元铝合金相图成分在D点以左的合金，加热时 能形成单相固溶体组织 ，具有良好的塑性，适于变形加工，称为变变形铝铝合金。变形铝合金又可分为以下两类：不可热处热处 理强化的变变形铝铝合金这类合金成分在F点以左，在加热冷却过程中，固溶体的成分不改变，不能用热处理强化可热处热处 理强化的变变形铝铝合金这类合金成分位于F点与D点之间，在加热冷却过程中，固溶体的成分随温度变化，会析出第二相提高强度成分在D点以右的铝合金具有共晶组织 ，液态金属流动性好，适于铸造成形，称为铸铸造铝铝合金。
4、铸造铝合金在汽车上的使用量最多，占80%以上，包括重力铸造件、低压铸 造件和其他特种铸造零件。变形铝合金包括板材、箔材、挤压 材、锻件等。工业用铝合金材料中，铸件占80%左右，锻件占1%3%，其余为加工材料。二元铝合金相图02铝铝合金的强化铝合金通过热处 理强化的方式主要包括固溶强化和时效强化将成分位于F点与D点之间的合金加热到相区，经保温，获得单相固溶体，然后迅速水冷，使第二相来不及从固溶体中析出，在室温下得到过饱 和的固溶体，这种处理方法称为固溶处处理。固溶处理后得到的过饱 和固溶体组织是不稳定的，在室温下放置或低温加热时 ，第二相会从中析出，使合金的强度和硬度明显升高。这种固溶处理后随时
5、间 延长而发生硬化的现象称为时时效（即时效强化）。在室温下进行的时效称为自然时时效；在加热条件下进行的时效称为人工时时效。03变变形铝铝合金根据GB/T 164742011规定，变形铝合金的牌号用四位字符体系表示，如3A21，2A12等。牌号的第一、三、四位为阿拉伯数字，第二位为英文大写字母。牌号的第一位数字按主要合金元素Cu，Mn，Si，Mg，Mg2Si，Zn和其他元素的顺序来确定合金的组别 。变形铝合金的组别（摘自GB/T 164742011）第二位字母表示原始合金的改型情况，如果第二位字母为A，则表示原始合金；如果为BY（C，I，L，N，O，P，Q，Z除外），则表示为原始合金的改型合金。
6、牌号的最后两位数字没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。防锈铝 合金硬铝合金超硬铝合金锻造铝合金1）防锈铝锈铝合金防锈铝 合金主要是Al-Mn系和Al-Mg系合金。Mn可提高耐蚀性，同时还 有固溶强化的作用。Mg除了起固溶强化作用外，还可以降低合金的密度。这类 合金的时效强化效果不明显，不宜通过热处 理强化，可通过加工硬化来提高强度和硬度。因这类这类 合金具有良好的耐蚀蚀性，故称为为防锈铝锈铝 合金。此外，这类 合金还具有良好的塑性和焊接性能，但其强度较低，切削加工性能较差，主要用于制造需要弯曲或冷拉伸的高耐蚀性容器，以及受力小、耐蚀的制品与结构件。防锈铝 合金在汽车上一般用于制造轻载
7、 荷的冲压件和焊接件，如油箱、油管、铆钉 、车身蒙皮和装饰件等2）硬铝铝合金硬铝合金是Al-Cu-Mg系合金。Cu和Mg可形成强化相。因这类 合金通过固溶处理和时效可获得较高的强度和硬度，故称为硬铝铝合金。根据合金元素含量和性能特点的不同，硬铝合金可分为低强度硬铝、标准硬铝和高强度硬铝。低强度硬铝铝：Cu和Mg含量较低，强度低，塑性高，采用固溶处理和自然时效可以强化，但时效速度较慢，主要用于制造铆钉 ，故又称为铆钉 硬铝。常用的低强度硬铝有2A02和2A10等标标准硬铝铝：Cu和Mg含量中等，强度和塑性在硬铝合金中属于中等水平，故又称为中强度硬铝。这类 合金淬火和退火后有较高的塑性，可进行冷弯
8、、卷边、冲压等，主要用于制造轧材、锻材、冲压件和铆钉 等。常用的标准硬铝有2A11等。高强度硬铝铝：Cu和Mg含量高，强度和硬度较高，有较好的耐热性，但塑性和变形加工能力差，适用于制造航空模锻件和重要的销轴 等。常用的高强度硬铝有2A12等。3）超硬铝铝合金超硬铝铝合金是Al-Zn-Mg-Cu系合金。Zn，Mg，Cu可形成多种复杂的强化相，时效强化效果最好，强度和硬度高于硬铝，故称为超硬铝合金，它是目前强度最高的一类铝 合金。超硬铝合金的耐蚀性较差，故也需要包铝保护。此外，其耐热性也较差，温度超过120时就会软化。超硬铝合金主要用于制造要求重量轻、受力较大的结构件，如汽车车 架、飞机大梁、蒙皮
9、、起落架等。常用的超硬铝合金有7A04和7A09等4）锻锻造铝铝合金锻造铝合金有Al-Cu-Mg-Si系普通锻造铝合金和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻 造铝合金两类。其共同的特点是热热塑性和耐蚀蚀性较较好，适于锻锻造。普通锻锻造铝铝合金：常见牌号有6A02，2A50，2A14等，主要用于制造要求中等强度、较高塑性及耐蚀的锻件和模锻件，如压缩 机叶轮，飞机上的框架、支架等。耐热锻热锻 造铝铝合金：常见牌号有2A70，2A80，2A90等，主要用于制造服役温度为150225的铝合金零件，如压缩 机叶片、叶轮、飞机蒙皮、桁条等。变形铝合金在汽车中主要用于制造车门 、行李箱、保险杠、发动 机罩、
10、车轮 的轮辐 、轮毂 罩、轮外饰罩、制动器总成的保护罩、消声罩、防抱死制动系统、热交换器、车身构架、座位、车厢 底板等结构件以及仪表板等装饰件。a）车身框架b）轮毂罩汽车变形铝零部件04铸铸造铝铝合金铸铸造铝铝合金的代号用“ZL+三位数字”表示。第一位数字是合金系列：1是Al-Si系合金；2是Al-Cu系合金；3是Al-Mg系合金；4是Al-Zn系合金。第二、三位数字是合金的顺序号。例如，ZL102表示2号Al-Si系铸造合金。优质 合金在数字后附加“A”。1）Al-Si系铸铸造铝铝合金Al-Si系铸造铝合金通常称为硅铝铝明。根据合金元素的种类和组元数目的不同，Al-Si合金可分为简单 硅铝明
11、（Al-Si二元合金）和特殊硅铝明（如Al-Si-Mg系、Al-Si-Cu-Mg系等）。1）简单简单 硅铝铝明wC=10%13% 的简单 硅铝明（ZL102）属于共晶成分，铸造后几乎可全部得到共晶组织 ，具有优良的流动性、较小的热裂倾向。ZL102具有良好的铸造性、耐热性、耐蚀性和焊接性，但不能热处 理强化，且强度较低，经变质处理后Rm最高也不超过180 MPa。因此，该合金仅适用于制造形状复杂、耐蚀、但强度要求不高的铸件，如仪表、水泵壳体等。2）特殊硅铝铝明为提高硅铝明的强度，常在合金中加入一些能形成强化相的Cu，Mg等合金元素，以获得能进行时效强化的特殊硅铝明。这种合金在变质处 理后还可通
12、过固溶处理和时效进一步强化， Rm可达200270 MPa。因此，这种合金可用于制造低、中强度形状复杂的铸件，如电动 机壳体、风机叶片、内燃机活塞气缸体等。常用代号有ZL101，ZL104，ZL105，ZL108等2）Al-Cu系铸铸造铝铝合金Al-Cu系铸造铝合金的Cu含量不低于4%，强度较高，耐热性较好，可通过热处 理提高强度，但铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性差，主要用于制造要求较高强度或高温下不受冲击的零件。常用代号有ZL201，ZL202，ZL203等。3）Al-Mg系铸铸造铝铝合金Al-Mg系铸造铝合金的密度小（仅为 ），强度高，耐蚀性好，可进行时效强化，但铸造性能差，耐热性
13、差，主要用于制造外形简单、承受冲击载 荷、在腐蚀性介质中工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。常用代号有ZL301，ZL303等。4）Al-Zn系铸铸造铝铝合金Al-Zn系铸造铝合金的铸造性能优良，价格便宜，经变质 和时效处理后，有较高的强度，但耐蚀性差，热裂倾向大，主要用于制造形状复杂、受力小的汽车发动 机零件及仪表零件等。常用代号有ZL401，ZL402等。铸造铝合金的铸件形状较复杂，组织较 粗大，并有严重偏析，因此与变形铝合金相比，固溶处理温度应高些，保温时间应长些，以使粗大析出物尽量溶解，并使固溶体成分均匀化。固溶处理一般用水冷却，且多采用人工时效铸造铝合金具有优良的铸造性能，可根据使用
14、目的、零件形状、尺寸精度、数量、质量标准、力学性能等各方面的要求和经济 效益选择 适宜的合金和合适的铸造方法。铸造铝合金主要用于制造铸造发动 机气缸体、离合器壳体、后桥壳、转向器壳体、变速器、配气机构、机油泵、水泵、摇臂盖、车轮 、发动 机框架、油缸及制动盘 等构件。a）铝合金制动碟b）铝合金轮毂 c）铝合金油桶汽车铸造铝合金零部件二、铜铜及铜铜合金在汽车工业所用的有色金属材料中，铜合金使用量仅次于铝合金。汽车上用的各类热 交换器、散热器、耐磨零件、电器元件等都是由铜合金加工制成。（一）工业纯铜业纯铜纯铜为 紫色，故又称紫铜，密度为8.9 g/cm3，熔点为1 083。工业纯铜 分为四种：T1
15、，T2，T3，T4。其中，编号越大，纯度越低，杂质含量越多。纯铜 的导电 性和导热 性良好，并具有抗磁性，在大气和淡水中有良好的耐腐蚀性能。纯铜 的强度、硬度不高，塑性、韧性、低温力学性能及焊接性良好，适宜进行各种冷热加工，通常用来制造电线 、电缆 、铜管及配制铜合金等由于纯铜 强度低，因此机械中的结构零件使用的多为铜 合金。（二）铜铜合金是以铜为 主要元素，加入少量其他元素形成的合金。铜合金具有较高的强度和硬度，同时还 保持着纯铜 的某些优良性能，常作为工程结构材料。p 按生产方法不同，铜合金可分为加工铜合金和铸造铜合金。p 按化学成分不同，铜合金可分为黄铜、青铜和白铜。其中，应用最广泛的是
16、黄铜和青铜。01黄铜铜以Zn为为主要添加元素的铜铜合金按化学成分不同，黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜；按生产方法不同，黄铜可分为加工黄铜和铸造黄铜。1）普通黄铜铜是由铜与锌组 成的合金。加工普通黄铜的代号以“H（黄） 铜的质量分数”表示。例如，H68表示铜的质量分数为68%的普通黄铜。普通黄铜铜的组织组织 和性能主要受含锌锌量的影响 当锌含量小于32%时，合金的强度和塑性都随锌含量的增加而提高； 当锌含量为30%32%时，塑性最高；当锌含量大于32%时，塑性下降； 当锌含量为40%45%时，强度最高； 当锌含量大于45%时，铜合金的塑性和强度均急剧下降。黄铜含锌量与力学性能的关系2）特殊黄铜铜在普通黄铜的基础上加入合金元素即可得到特殊黄铜。常加的合金元素有Pb，Sn等，通常根据加入的元素名称相应地称为铅 黄铜、锡黄铜等。u 铸铸造特殊黄铜铜的牌号：“Z（铸铸造） + Cu元素符号+主加元素符号+表明合金化元素名义义百分含量（名义义百分含量为为该该元素的平均百分含量的修约约化整值值）的数字”如：ZCuZn33Pb2表示含锌量约为 33%、含铅量约为 2%的铸造铅黄铜。u 压压力加工特殊黄铜
