有色金属及其合金.ppt

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机械制造基础有色金属,无锡职业技术学院2007年2月,有色金属本章主要内容,铝及铝合金铜及铜合金钛及其合金滑动轴承合金粉末冶金材料,铝及其合金,工业纯铝,工业纯铝特性：

物理性能：

密度小、无磁性、导电及导热性能好、无打击火花化学性能：

抗大气腐蚀性好力学性能：

塑性高、强度低工艺性：

易塑性变形，加工性良好工业纯铝牌号铝锭：

Al99.7、Al99.6、Al99.5、Al99.0、Al98.0纯度依次降低变形铝：

107010601050（L1L2L3）变形铝表示方法：

四位数字“四位数字”体系表示规则例如：

1070表示纯度为99.70%的工业纯铝,变形铝及其合金表示规则四位数字体系,四位数字体系XXXX,数字数字数字数字,返回,变形铝及其合金表示规则四位字符体系,四位字符体系XXXX,数字数字字符数字,返回,铝合金分类表,铝合金分类表,铝合金分类依据,分类依据铝合金相图,铝合金热处理强化,热处理强化方法：

固溶+时效固溶处理：

加热获得单相固溶体后，在水中快冷，获得单相过饱和固溶体组织。

固溶处理后的铝合金强度、硬度并不高，而塑性韧性较好时效处理：

固溶处理后的铝合金，在室温或加热时，过饱和固溶体中会析出第二相，弥散分布于固溶体基体上，起强化作用随后强度上升、塑性下降的现象自然进效：

固溶处理后的铝合金在室温保持人工时效：

固溶处理后的铝合金加热至室温以上保持,背景资料:

1906年德国Duralumin首次发现1910年德国AWelmer发明并获专利1916年用于制造飞机1938年GuinierPreston建立学说,自然时效曲线,含4%Cu的铝合金自然时效曲线,人工时效曲线,含4%Cu的铝合金的人工时效曲线,变形铝合金（种类与表示）,变形铝合金种类防锈铝合金（代号LF）硬铝合金（代号LY）超硬铝合金（代号LC）锻铝合金（代号LD）变形铝合金牌号表示方法用四位字符表示四位字符表示规则例如：

2A11表示主要合金元素为铜的11号Al-Cu原始铝合金,防锈铝合金,防锈铝合金（LF）:

成分：

AlMn系：

例如:

LF21AlMg系：

例如:

LF2、LF6性能：

不能用时效强化，加镁或锰固溶强化提高铝合金的强度抗蚀性比纯铝好防锈铝合金应用：

用于高耐腐蚀性的薄板容器（如焊接油箱）、防锈蒙皮、客车装饰条、窗框、灯具等用于制造受力小、轻质、耐腐蚀的结构件，如油管、铆钉,铝合金门窗（一般用材6063）,硬铝合金、超硬铝合金,硬铝合金（LF）:

成分：

AlCuMg，常用LY1、LY11、LY12性能：

能通过时效强化提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性超硬铝合金（LC）:

成分：

AlCuMgZn，常用LC4、LC9性能：

通过时效强化显著提高强度耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性硬铝和超硬铝应用：

飞机主起落架,中等强度的轻质结构零件如飞机铆钉、大梁、桁条、隔框、蒙皮、空气螺旋桨叶片等,锻铝合金,锻铝合金成分：

AlMgSiCu。

常用LD5、LD6、LD10性能：

固溶+时效处理后力学性能与硬铝合金相当经软化退火后热塑性和耐腐蚀良好，适合于锻造成形，锻铝合金应用：

形状复杂的中等负荷零件，如压缩机叶片，飞机桨叶,压气机叶片,铸造铝合金（分类与牌号表示）,分类铸造AlSi合金铸造AlCu合金铸造AlMg合金铸造AlZn合金代号铸造AlSi合金：

ZL1，如ZL102表示2号铸造铝硅合金铸造AlCu合金：

ZL2，ZL201表示1号铸造铝铜合金铸造AlMg合金：

ZL3，ZL303表示3号铸造铝镁合金铸造AlZn合金：

ZL4，ZL401表示4号铸造铝锌合金牌号例：

ZAlMg10表示铸造铝镁合金，镁的质量分数为10%,铸造铝硅合金（俗称硅铝明）,特性铸造性能优良（流动性好、收缩率小、热裂倾向小）密度小、强度较高耐腐蚀性和导热性良好变质处理变质剂：

氟化钠和氯化钠的复合盐目的：

使共晶体中的硅呈细密分布，细化组织，提高强度变质处理性能变化：

变质后强度可提高30%40%常用牌号（ZL102）、应用制造质量轻、形状复杂、耐蚀、但强度要求一般的结构件如汽车发动机活塞、气缸头及油泵壳体,活塞（裙部为铝硅合金）,ZL102未变质,ZL102变质后,其他铸造铝合金应用,鼓风机用密封件（ZL102）及航空架件（ZL301）,大型空压机活塞（ZL401）,汽缸头（铝铜合金）,铜及其合金,工业纯铜,特性物理：

密度8.9g.cm-3，熔点为1083；导电性、导热性良好；抗磁性化学：

化学性能稳定，在大气、淡水中具有良好的耐腐蚀性能力学：

强度、硬度并不高，塑性、韧性良好。

低温性能好工艺性：

焊接性良好，适宜于进行各种冷热加工表示方法未加工产品（铜锭或电解铜）：

代号为Cu-1、Cu-2加工产品：

T1、T2、T3纯度依次降低应用应用于电气工业，制造电线、电缆、电刷、铜管及通信器材深冷冻的主要材料,纯铜金相组织,铜合金分类,黄铜:

CuZn,白铜:

CuNi,青铜:

除黄铜和白铜外的所有铜合金,按化学成分,按制造方法,加工铜合金,铸造铜合金,黄铜普通黄铜,普通黄铜Cu-Zn二元合金，性能与含锌量有关表示方法：

常用牌号及应用H80、H92：

艺术装饰品、纪念章、镀层、散热器、双金属片H68：

冷冲压管、套类零件，如弹壳、冷凝器管、散热器管H62：

工业上应用较多，散热器、油管、垫片、螺钉、弹簧等,黄铜应用示例,法兰阀,闸阀,冷凝器管,冷凝器管,冷凝器管,黄铜中锌对组织和力学性能的影响,锌的质量分数（wZn）,黄铜特殊黄铜,特殊黄铜在铜中主要加入锌，还加入铅、锡、铝、锰、硅等合金元素的铜合金。

特性：

优良的切削加工性能、耐腐蚀性、铸造性能表示方法：

常用特殊黄铜：

海军黄铜-HSn62-1,易切削黄铜-HPb59-1,青铜,种类普通青铜（锡青铜）特殊青铜（铝青铜、铍青铜、铅青铜、锰青铜、硅青铜等）表示方法：

锡青铜,特性比黄铜的强度、硬度和耐磨性好力学性能与锡含量有关应用主要用于耐磨、耐蚀及弹性元件如滑动轴承、弹簧、蜗轮、丝杠螺母等,锡青铜中锡对组织和力学性能的影响,特殊青铜（无锡青铜）,铝青铜:

QAl7特性：

比锡青铜具有更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性，还能进行热处理强化，铝青铜的价格也比较低，可作为锡青铜的代用品应用：

制作高强度的耐磨、耐蚀件和弹性元件铍青铜:

QBe2特性：

铍青铜具有很好的综合性能，弹性极限、疲劳极限、耐磨性、耐腐蚀性都较好；还具有良好的导电、导热、抗磁性；撞击时不产生火花等特性应用：

主要用来制造重要用途的弹性元件、耐磨元件等。

如精密仪器、仪表的弹簧，钟表齿轮、电接触器、航海罗盘等,钛及其合金,工业纯钛,纯钛的特性物理性能：

银白色、高熔点（1700）、轻金属（密度4.51g.cm-3）同素异构体：

密排六方-Ti（882）。

化学性能：

在淡水、海水、气体、碱溶液、有机酸和化合物有极好的抗蚀性；但被氢氟酸、磷酸、溶融碱侵蚀。

力学性能：

高温和低温下工业纯钛力学性能均优异钛的牌号（GB/T3620.1-1994）TA0、TA1、TA2、TA3纯度下降纯钛的应用耐腐蚀件：

化工设备、滨海发电、海水淡化置、舰船、电镀热交换器生物材料：

与骨组织牢固结合生活用品：

如高尔夫球杆、网球拍，在珠宝行业,工业纯钛在不同温度下的力学性能,工业纯钛在不同温度下的力学性能,钛合金分类,分类钛合金牌号用TA表示据退火组织钛合金牌号用TB表示钛合金牌号用TC表示变形钛铸造钛各类钛合金特性钛合金：

焊接性好、组织稳定、抗蚀性高。

强度比其它两类钛合金低，变形抗力大、热加工性能差钛合金：

强度和冲击韧性高，压力加工性能和焊接性能良好。

组织和性能不太稳定钛合金：

热压力加工性能好，耐热性比较好，但组织不够稳定,据加工方法,钛合金的性能,铸造和变形钛合金铁室温力学性能,钛合金的应用,应用示例1,应用示例2,钛-钢复合板反釜,全钛换热器,钛-钢复合板氧化塔,滑动轴承合金,滑动轴承的结构与特点,滑动轴承的结构：

轴瓦、轴承内衬滑动轴承特点：

与滚动轴承相比，承压面积大、工作平稳、无噪声、维修方便,各类轴瓦,滑动轴承的组织与性能,性能

（1）足够的抗压强度和抗疲劳性能

（2）良好的减摩性（摩擦系数要小）（3）良好的储备润滑油的功能、良好的磨合性（4）良好的导热性和耐蚀性（5）良好的工艺性能组织（软硬兼备）

（1）软基体和均匀分布的硬质点

（2）硬基体上分布着软质点。

常用滑动轴承材料：

金属（锡基与铅基轴承合金、铜基合合、铝基合金）、非金属（塑料、橡胶）、含油轴承等,铅基轴承合金组织（Sn,Cu3Sb,Pb-Sb共晶体）,锡基与铅基轴承合金显微组织,锡基轴承合金组织（SnSb+CuSb+基体）,锡基与铅基轴承合金（巴氏合金）,牌号表示方法：

例：

特点及应用锡基轴承合金性能好、价格昂贵，用作重要轴承。

如发动机、汽轮机等高速轴承铅基轴承合金价格便宜、性能比锡基合金稍差。

常用作中低载荷的中速轴承。

如汽车、拖拉机的曲轴和连杆轴承及电动机轴承,铜基与铝基轴承合金,铜基轴承合金（主要有锡青铜和铅青铜）。

ZCuSn10Pb1（101锡青铜）高的强度，适用于中速及受力较大的轴承，如电动机、泵、金属切削机床轴承ZCuPb30（30铅青铜）较高的疲劳强度、导热性能，摩擦系数低，适于高速高压轴承。

如航空发动机、高速柴油机轴承等铝基轴承合金（常用牌号ZAlSn6Cu1Ni1）密度小、导热性好、疲劳强度高、耐腐蚀性好，价格低，广泛应用于高速重载的汽车、拖拉机、柴油机轴承,轴承合金应用示例1,汽轮发电机轴承,轴承合金应用示例2,内燃机轴瓦,各种滑动轴承比较,各种轴承合金性能、轴承合金与轴匹配的硬度对应关系,粉末治金材料,粉末冶金工艺,粉末冶金工艺步骤：

制粉、配料、压制成型、坯块烧结和后处理。

粉末冶金特点

（1）可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料，如多孔材料、复合材料等；

（2）可避免成分偏析、保证合金具有均匀的组织和稳定的性能；可生产高熔点金属（如钨和钼）和不互熔的合金（如钨-银合金）；（3）可大量减少产品的后续机加工量，节约金属材料，提高劳动生产率。

这一点对贵重金属尤其重要；（4）粉末冶金零件的缺点是塑性和韧性较差。

粉末冶金材料种,按用途分为7类粉末冶金减摩材料。

在材料孔隙中浸润滑油或在材料成分中加减摩剂或固体润滑剂制得。

用于制造轴承、支承衬套或作端面密封等。

粉末冶金多孔材料。

一般有3060的体积孔隙度，孔径1100微米。

用于制造过滤器、多孔电极、灭火装置、防冻装置等。

粉末冶金结构材料。

能承受拉伸、压缩、扭曲等载荷，并能在摩擦磨损条件下工作。

粉末冶金摩擦材料。

其摩擦系数高，能很快吸收动能，制动、传动速度快。

主要用于制造离合器和制动器。

粉末冶金工模具材料。

包括硬质合金、粉末冶金高速钢等。

可用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。

粉末冶金电磁材料。

包括电工材料和磁性材料，用于制造各种转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。

粉末冶金高温材料。

包括粉末冶金高温合金、难熔金属和合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维强化材料等,粉末冶金减磨材料,平面邮承（减磨材料）,含油邮承（减磨材料）,粉末冶金多孔材料,慢走丝火花机滤芯（多孔材料）,柴油机尾气过滤的柱形多孔金属（多孔材料）,粉末冶金结构零件,粉末冶金结构零件,粉末冶金摩擦材料,粉末冶金摩擦片（摩擦材料）,硬质合金,硬质合金刀片硬质合金喷嘴,金刚石砂轮,粉末冶金电磁材料,铁氧体磁铁,钕铁硼永磁,软磁金属磁粉芯,粉末冶金高熔点金属,钨,钼,硬质合金组成、分类、特性,硬质合金组成碳化物粉末+和粘结剂钴特性硬度高93HRA（相当于81HRC）、红硬性高（9001000）分类应用：

钨钴类硬质合金（YG），代号“K”表示，并采用红色标记钨钛钴类硬质合金（YT），代号“P”表示，并采用蓝色标记通用硬质合金（YW），号“M”表示，并采用黄色标记,刀具模具（拉拔模、冲裁模、冷挤压模）矿山凿岩机钎头量具或耐磨零件,常用硬质合金牌号,常用硬质合金的牌号、成分及应用（摘自YS/T400-94）,