51铝及铝合金

5.1铝及铝合金5.2铜及铜合金5.3其他非铁金属材料5.4滑动轴承合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.5粉末冶金材料通过本章的学习，了解粉末冶金方法及滑动轴承合金的组织特征；掌握常用铝合金、铜合金、硬质合金牌号、性能、用途及强化方法。常用铝合金、铜合金、硬质合金牌号、性能、用途及强化方法。5.1铝及铝合金5.1.1工业纯铝名称纯度用途高纯铝99.93%-99.99%科学研究、制作电器工业高纯铝98.85%-99.9%铝箔、铝合金原料工业纯铝98.0%-99.0%电线、电缆、配置合金纯铝中含有Fe、Si、Zn等元素时，会使性能下降。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1铝及铝合金1第5章铝（铝合金）的特点密度低、比强度高，纯铝的密度只有2700kg/m仅为铁的1/4。优良的物理、化学性能。导电性能好、磁化率低、耐腐蚀等。加工性能好，铸造性能好，易于塑性变形，经热处理后还具有很高的强度。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.1工业纯铝2纯铝的强度低，不能用作结构材料铝合金纯铝通常制成管、棒、箔等型材，配制合金和脱氧剂、电线、电缆等。3第5章第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金35.1.2铝合金1.铝合金的分类根据合金元素的含量和加工工艺性能特点，铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金。请点击（1）变形铝合金不可热处理强化铝合金——防锈铝可热处理强化铝合金——硬铝、超硬铝和锻铝（2）变形铝合金铸造铝合金具有共晶组织，塑性较差，但熔点低，流动性好第5章(1)铝合金的时效强化第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金42.铝合金的热处理固溶处理+时效处理强度不高，塑性好孕育期冷变形加工将铝合金加热到α相区，经保温，使第二相溶入α固溶体中，然后水冷，得到过饱和的α固溶体——固溶处理。第5章将铝合金加热到α相区，经保温，使第二相溶入α固溶体中，然后水冷，得到过饱和的α固溶体——固溶处理。将经过固溶热处理的合金，在常温放置（自然时效）或在较高温度保温（人工时效），第二相从过饱和固溶体中缓慢析出，使铝合金的强度、硬度明显提高。这种固溶处理后的铝合金随时间延长而发生硬化的现象，称为时效（时效强化）。(2)回归处理第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金5将已强化的铝合金重新加热，经保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后的状态，这种处理方法叫回归处理。可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。(3)退火铸造铝合金退火消除内应力及成分偏析，稳定组织。变形铝合金退火消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。时效规律请点击第5章(1)变形铝合金的分类、代号与牌号3.变形铝合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金6分类：防锈铝合金(LF)、硬铝合金(LY)、超硬铝合金(LC)及锻铝合金(LD)。四位数字体系和四位字符体系：如3A21、2A01等请点击代号与牌号：(2)常用的变形铝合金①不能热处理强化的铝合金用“铝”和“防”二字的汉语拼音第一个字母“L”和“F”加顺序号表示，如五号防锈铝用LF5(5A05)表示。防锈铝第5章●Al-Mn系合金如3A21(LF21)●Al-Mg系合金如5A05(LF5)、5A11(LF11)●Al-Zn-Mg-Cu系合金②能热处理强化的铝合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金7防锈铝优良的抗腐蚀，良好的塑性与焊接性，适宜压力加工和焊接。力学性能较低，可用冷加工方法使其强化。切削加工工艺性能差，故适用制作焊接管道、容器、铆钉以及其它冷变形零件。硬铝用“铝”和“硬”二字的汉语拼音首字母“L”和“Y”加顺序号表示，如12号硬铝用LY12(2A12)表示。（铝-铜-镁系合金）第5章硬铝有强烈的时效强化作用，经时效处理后具有很高的硬度、强度，具有优良的加工工艺性能，可以加工成板、棒、管、线、型材及锻件等半成品，广泛应用在航空，汽车和机械中。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金8铆钉硬铝典型牌号2A01(LY1)、2A10(LY10)标准硬铝典型牌号2A11(LY11)高强度硬铝典型牌号2A12(LY12)超硬铝用“铝”和“超”二字的汉语拼音首字母“L”和“C”加顺序号表示，如4号超硬铝用LC4(7A04)表示。（铝-锌-铜系合金）第5章超硬铝合金是目前室温强度最高的一类铝合金，其强度达500～700MPa，超过高强度的硬铝LY12合金(400-430MPa)。应用在航空飞机大梁，起落架等承受重载的零部件。用“铝”和“锻”二字的汉语拼音首字母“L”和“D”加顺序号表示，如5号锻铝用LD5(2A50)表示。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金9锻铝（铝-镁-硅-铜系合金）锻铝合金具有优良的锻造工艺性能，主要用作制作外形复杂的锻件。第5章第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金104.铸造铝合金铸造铝合金的代号用“铸铝”二字的汉语拼音首写字母“ZL”加三位数字表示第一位数表示合金系别：1为铝硅系合金；2为铝铜系合金；3为铝镁系合金；4为铝锌系合金。第二、三位数字表示合金的顺序号。如ZL111表示11号铝硅系铸造铝合金。(1)铸造铝合金的分类、代号及牌号铸造铝合金的牌号是由“Z+基体金属的化学元素符号+合金元素符号+数字”组成。如ZA1Si12表示wsi≈12%的铸造合金。第5章ZL101、ZL104、ZL105、ZL107、ZL109优良的铸造性、焊接性、抗蚀性以及足够的机械性能，但合金的致密度较小，适宜制造致密度要求不太高的、形状复杂的铸件。铝-硅铸造合金ZL201ZL202ZL203耐热性高，其高温强度随铜含量的增加而提高，而合金的铸缩率和形成裂纹的趋向则减小。但由于铜含量增加，使合金的脆性增加,故铜含量一般不超过14％。铝-铜铸造合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金11(2)常用的铸造铝合金第5章比重最小(2.55)、耐蚀性最好、强度最高(抗拉强度可达350MPa)的铸造铝合金。但由于结晶温度范围宽，故流动性差,形成疏松趋向大、其铸造性能不如铝-硅合金好。ZL301ZL302ZL303有较高的强度，是最便宜的一种铸造铝合金。其主要缺点是抗蚀性差。ZL401ZL402第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.1.2铝合金12铝-镁铸造合金铝-锌铸造合金第5章5.2铜及铜合金5.2.1工业纯铜纯铜为紫色，又称紫铜。工业纯铜分为4种：T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。工业纯铜除配制铜合金和其他合金外，主要用于电器工业，制造电线、电缆、电刷、铜管、散热器、冷凝器、通信器材以及抗磁、防磁仪器等。纯铜的强度低，不宜用作结构材料第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2铜及铜合金13第5章铜及铜合金的特点优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐蚀等，是抗磁材料。加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性高的弹性极限和疲劳强度。色泽美观。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.1工业纯铜14第5章铜中加入合金元素后，可提高合金的强度，并保持良好的加工性能。按化学成分黄铜青铜白铜以Zn为主要合金元素。良好的加工性能，良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金155.2.2铜合金1.铜合金的分类第5章按生产方式加工铜合金铸造铜合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金162.黄铜(1)普通黄铜(铜锌二元合金)①Zn的质量分数的影响Zn32%时，强度和塑性都随Zn的增加而提高；Zn=30%～32%时塑性最高；Zn32%时，塑性下降；Zn=40%～45%时，强度最高；Zn45%时，塑性和强度均急剧下降。第5章第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金17②普通黄铜的代号及牌号H62表示Cu的平均质量分数为62%，其余为Zn的普通加工黄铜。ZCuZn38，其含义是wZn≈38%，其余为Cu的铸造黄铜。H80金色黄铜，装饰件，薄管。H62、H59强度较高，作零件，标准件，焊接件，冲压件。H96冷凝管、热交换器、散热器，计算机插件等。H70“三七黄铜”弹壳、套管和复杂深冲零件(H68)。③普通黄铜的用途第5章(2)特殊黄铜第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金18①合金元素的影响Pb——改善切削加工性和耐磨性；Si——改善铸造性能，提高强度和耐蚀性；A1——提高强度、硬度和耐蚀性；Sn、Al、Si、Mn——提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂。②特殊黄铜的代号、牌号与应用HSn62-1表示wCu≈62%，wSn≈1%，其余为Zn的加工锡黄铜。ZCuZn40Mn3Fe1，表示wZn≈40%、wMn≈3%wFe≈1%、其余为Cu的铸造特殊黄铜。第5章☆Pb黄铜：HPb60-1切削性能好，耐磨性好——钟表零件☆Sn黄铜：HSn90-1HSn62-1耐蚀性好——船舶零件。海军黄铜☆Al黄铜：HAl77-2HAl60-1-1耐蚀性好，强度和硬度高——船舶零件，机械及电机零件。☆Si黄铜HSi80-3耐蚀性好，机械性能好，切削性好，耐磨性好——船舶零件，机械及化工零件其它还有锰黄铜，铁黄铜，镍黄铜。主要用于船舶零件第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金19第5章消除加工黄铜的加工硬化现象。(3)黄铜的热处理①去应力退火：将黄铜制件加热到200～300℃，保温后缓冷。消除应力，防止应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。②再结晶退火：一般是将黄铜制件加热到500～700℃，保温后缓冷.3.青铜第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金20(1)青铜的代号及牌号加工青铜的代号如QSn4-3表示平均wSn≈4%、wZn≈3%，其余为Cu的加工锡青铜。第5章铸造青铜的牌号如ZCuSn10Zn1，表示平均wSn≈10%、wZn≈1%，其余为Cu的铸造锡青铜。(2)普通青铜(锡青铜)第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金21①Sn的质量分数的影响Sn7%时，强度、塑性随着Sn的增加而增大；Sn7%以后，强度继续升高，塑性急剧下降；wSn20%时，合金变脆，强度显著降低第5章②锡青铜的性能及用途QSn4-3,QSn6.5-0.1,耐蚀性优于黄铜，铸造性好，耐磨性好，有弹性用于造船、化工、机械、仪表中的耐磨件，耐蚀件、弹性元件，抗磁件。(3)特殊青铜(无锡青铜)☆铝青铜QAl9-4QAl7耐蚀性优于黄铜和锡青铜，铸造性和耐磨性优于锡青铜，力学性能好。QAl10-3-1.5飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件QAl9-4船舶及电气零件，耐磨件第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金22第5章☆铍青铜耐蚀性、耐磨性、弹性、抗磁性、抗疲劳都很好，耐寒，冲击无火花。QBe2重要的弹簧及弹性元件、耐磨件、高压高速高温轴承，防爆工具，钟表件。☆硅青铜耐蚀件、弹簧、涡轮、蜗杆等。QAl7重要的弹簧及弹性元件。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金23第5章5.3其他非铁金属材料密度低、比强度高。耐高温、耐腐蚀性能、低温韧性好等。加工条件复杂，成本较高。5.3.1钛及钛合金第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.2.2铜合金24特点第5章纯钛钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。导热性差。纯钛塑性好，强度高，可以加工成细丝和薄片。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐蚀性能好。纯钛的晶体结构882.5度以上：密排六方结构，称为α－Ti。882.5度以下：体心立方结构，称为β－Ti。第5章非铁金属材料与粉末冶金材料5.3.1钛及钛合金25第5章钛合金的种类α－钛合金钛中加铝、硼等α稳定元素获得α－Ti合金。这种合金的室温强度较低，但高温（500－600度）强度很高。抗氧化性、抗蠕变性以及焊接性能良好。钛中加入钼、铬、钒等元素后可获得β－Ti合金。这种合金的强度高，冲压性能好，并可通过淬火和时效获得强化。这种合