有色金属及其合金

第六章有色金属及其合金2006年4月25日第六章有色金属及其合金(ColoredMetalandAlloy)铝及铝合金铜及铜合金滑动轴承合金粉末冶金材料概述1.定义:除黑色金属(钢、铁)以外的所有金属。2.性能特点:具有独特的物理、化学性能。3.分类重金属(密度＞3.5);Cu、Ni等。轻金属(密度＜3.5);Al、Mg等。贵重金属;Au、Ag、Pt等。稀有金属;W、Ti、Ra、Nb等。半金属;Si、Te、B等。第一节铝及铝合金一、工业纯铝特点:密度小；导电及导热性能好；抗大气腐蚀性好；塑性高;强度低；无磁性；无打击火花；加工工艺性好等。牌号：旧代号：L1L2L3······四位数字牌号：107010601050二、铝合金的分类铝合金的分类变形铝合金铸造铝合金不能热处理强化能热处理强化三、铝合金的热处理时效强化(ageingstrengthening)退火(anneal)回归(regression)1.固溶、时效在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步强化的现象。背景资料:1906年德国Duralumin首次发现。1910年德国A·Welmer发明并获专利。1916年用于制造飞机。1938年Guinier–Preston建立学说。固溶处理：时效处理自然时效人工时效将铝合金加热至α单相区恒温保持，然后快速冷却。，然后快速冷却。固溶处理后的铝合金强度随时间而变化的现象。含4%Cu的铝合金自然时效曲线含4%Cu的铝合金的人工时效曲线*过时效：时效温度过高合金软化2、退火(anneal)形变铝合金的退火:*消除应力,硬度不变。*消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。铸造铝合金的退火:消除应力;均匀成分;3、回归(regression)时间温度加热200～270℃水淬时效组织原淬火组织回归：人工时效的铝合金再经固溶后性能恢得现象（塑性改善，强度下降）*人工时效后的铝合金没有回归现象。常用的铝合金变形铝合金(deformationaluminumalloy)铸造铝合金(castaluminumalloy)三、变形铝合金(deformationaluminumalloy)1.防锈铝合金(LF):Al–Mn通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝好)。例如:LF21。Al–Mg通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝轻)。例如:LF2、LF6等。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)2.硬铝合金(LY):Al–Cu–Mg通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、LY12。3.超硬铝合金(LC):Al–Zn–Mg–Cu通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。飞机主起落架4.锻铝合金(LD):Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。压气机叶片变形铝合金牌号表示方法：GB/T16474-1996四位字符：如：2A11：11号铝铜合金四、铸造铝合金(castaluminumalloy)铸造铝–硅合金铸造铝–铜合金铸造铝–镁合金铸造铝–锌合金1.铸造铝–硅合金(ZL101～ZL111):活塞(裙部为铝硅合金)特点：铸造性能好是最常用的铸铝合金铝硅合金变质处理变质剂：2/3NaF+1/3NaCl组织变化：细化硅晶体性能变化：强度提高、塑性改善ZL102未变质ZL102变质2.铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):有较高的强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性较差。铝铜合金铸造组织(化染)210×汽缸头3.铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):有较高的强度、韧性及耐蚀性,但铸造性能和耐热性较差。铝镁合金铸造组织(化染)150×鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)4.铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)铸铝合金牌号表示：例：ZAlCu5Mn第二节铜及铜合金一、纯铜性能特点:密度大;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低;无磁性;无打击火花;加工工艺性好分类：工业纯铜T1～T4无氧铜TU2纯铜组织金相图二、铜合金的分类黄铜:Cu–Zn白铜:Cu–Ni青铜:除黄铜和白铜外的所有铜合金。三、黄铜(brass)普通黄铜(commonbrass)特殊黄铜(specialbrass)50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB+’b（1）黄铜的力学性能与含锌量的关系1、普通黄铜(commonbrass)（2）黄铜的牌号H90含铜量WCu=90%黄铜（3）常用的黄铜金奖黄铜---H90弹壳黄铜---H70(H68)日用黄铜---H62(H59)法兰阀闸阀冷凝器管2、特殊黄铜(specialbrass)定义:在黄铜中加入Al、Fe、Si、Cr、Ni、Sn、Mn等元素所形成的合金。牌号:HAl59-3含铝量WAl=3%含铜量WCu=59%常用的特殊黄铜海军黄铜---HSn62-1易切削黄铜---HPb59-1四、青铜(bronze)普通青铜(锡青铜)(tinbronze)特殊青铜(无锡青铜)(tin–freebronze)青铜牌号的表示方法ZQSn10–1其它合金元素含量为1%主加元素锡其含量为WSn=10%青铜铸造1、锡青铜(tinbronze)371014压力加工铸造成形σbα+δδαδ锡青铜的性能特点：耐磨性耐蚀性收缩小无磁性不致密、易渗漏流动性差锡青铜的应用：弹簧、轴承、轴瓦强度高2、特殊青铜(无锡青铜)(tin–freebronze)硅青铜:QSi3–1铝青铜:QAl7铍青铜:QBe2;具有非常好的力学性能。用于制造重要、精密、高温、高速下工作的零件。P124一、二、四（1、4、5）本课小结本课作业铝合金分类：变形铝合金、铸造铝合金铝合金强化：固溶处理+时效强化、变质处理常用铝合金代号应用（牌号）：例LF5、ZL102铜合金分类：黄铜、白铜、青铜常用铜合金代号应用（牌号）：例H90、H62