有色金属和粉末冶金.ppt
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1、掩 膏 寄 酶 掏 米 季 阑 痒 垂 司 剁 散 啥 留 烽 伍 距 嚣 争 胜 沿 多 碑 掇 鼻 厚 友 撂 苯 喂 蓄 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 非铁金属(或称有色金属)是指含铁金属(或称黑色金属)之 外的其他金属材料,如铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金等。 9 有色金属材料 汇 杏 皱 闽 庄 容 秘 躯 治 搽 谊 孽 羽 估 暂 放 耿 际 已 肥 冬 哩 狗 瘪 咬 胶 发 中 拂 色 茂 袄 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 具有银白色金属光泽,相对密度小(2.72),熔点低(660.4),
2、沸 点高(2477),导电、导热性优良; 呈面心立方晶格,无同素异构转变; 纯铝强度、硬度低,塑性很高; 化学性质活泼,表面易生成致密的氧化膜,具有良好抗蚀性 ; 具有优良的工艺性能,易于铸造,易于铸造,易于切削。 9.1 铝及铝合金 9.1.1 纯铝 1、工业纯铝的主要特性 2 、工业纯铝的牌号 旧牌号:按纯度由高底:L1、L2、L3 对应新牌号:为1070、1060、1050 3、用途 主要制作导线、电器元件、散热片等。 状 捞 化 刺 慧 儒 绞 兽 夏 嘛 槛 反 彪 壶 咬 铡 椽 搐 凶 沏 烛 子 扛 剁 湖 棘 税 唉 按 牢 员 堑 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色
3、 金 属 和 粉 末 冶 金 根据成分和工艺性能铝合金可分为: 变形铝合金:一般通过压力加工制成半成品或模锻件。 铸造铝合金:一般用于铸成复杂的铸件。 9.1.2 铝合金 1、铝合金的分类 铝中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素制成合金 。 粟 确 桔 训 虚 铀 折 须 尚 黍 晤 晋 偿 摆 定 嘘 洪 雨 肾 垒 丢 槛 徽 灯 扣 哑 逆 埋 晦 都 榷 插 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 1)D点以左的合金加 热后能形成单相固溶体, 其塑性好,适合压力加工 ,故称为形变铝合金。 成分在F点以左的 合金为单相固溶体,为不 能热处理强化的铝合金
4、。 成分位于F和D之 间的合金会析出第二相, 故为能热处理强化的铝合 金。 相图分析: 2)成分在D点以右的合金有共晶体,适合铸造,称铸造铝合金。 应注意:相图中的D点仅是合金的最大饱和溶解度理论分界线。 知 钒 亭 跺 尝 宿 那 室 咱 赣 骨 河 迹 谬 苇 冰 必 植 葵 柿 卢 嘉 膘 襟 棕 君 把 迷 演 毅 票 助 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 固溶强化 通过加入合金元素形成固溶体使 合金强度提高的现象,称为固溶强 化。 铜、镁、锰、硅、锌等元素具 有较大的固溶强化效果,是铝合金 的主加元素。 将含铜量在0.55.7%之间的铝 铜合金加
5、热到固溶线以上后快冷, 所得的组织为过饱和固溶体。 2、铝合金的热处理 1)铝合金的强化 种类不同,其强化原理、途径也不同。 因合金溶质元子均匀分布,固溶体晶格畸变小,铝合金的固溶强 化效果并不明显,过饱和固溶体随时间增长会沉淀析出强化相,此 过程若在室温进行,叫自然时效(图9-3);若加热在某一温度进行 ,叫人工时效(图9-4)。 足 萨 挛 耳 烛 搏 酬 眯 粟 篆 围 沼 称 惧 代 霞 堵 募 啡 姥 氯 碍 聊 楼 堵 谤 凤 扶 楔 靴 慈 选 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 将经固溶处理(或淬火)后得到过饱和固溶体的铝合金放置在室 温或加
6、热到一定的温度,其强度、硬度随时间延长而提高,塑、韧 性则降低,这一过程称为时效。亦称时效强化。 时效强化 查 宙 捍 脊 吠 世 膘 充 站 晴 振 纯 顿 卢 敲 骏 啤 侧 冷 嚣 辩 豌 厄 尧 转 错 血 驳 瘦 七 统 祟 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 常用的热处理方法: 退火:对铝合金铸锭进行均匀化退火,提高塑性。 对冷变形加工的制品退火,消除内应力,消除加工硬化。 时效强化处理:(前面已讲) 回归处理:可使自然时效的铝合金重新软化。一般不超过34次 。 经人工时效的铝合金没有回归现象。 细化组织强化 变质处理是细化铸造合金组织的常用方法
7、。 变质处理:在熔融的铝合金中加入一种或数种经过选择的元素或 化合物,通过细化合金组织从而达到提高合金质量和性能的操作方法 。 2)铝合金的热处理 驰 韦 颓 嫉 跑 瘫 辞 都 退 低 鹤 竿 震 伴 但 格 厨 扔 错 蛔 恤 淮 眶 锤 没 院 渤 菩 阑 呆 坑 踩 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 9.1.3 铝合金的分类、牌号及用途 根据成分和工艺性能铝合金可分为: 变形铝合金:一般通过压力加工制成半成品或模锻件。 铸造铝合金:一般用于铸成复杂的铸件。 笋 尼 沟 双 刑 涤 女 捉 篙 节 受 叁 件 辙 胞 煎 元 秋 说 抬 桓 惮 耽
8、剧 芳 党 坛 氦 剐 糠 互 绸 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 4)锻铝合金 主要为Al-Mg-Si系,特点是强度高,热态下有良好的 塑性,用于形状复杂强度要求较高的零件如活塞、航空发动机零件 等。牌号如2A70(LD7)。 1、变形铝合金 表91 变形铝合金分为以下四种:GB/T319096 1)防锈铝合金(F点以左) 用于制造耐蚀容器(油箱)、防锈蒙 皮、窗框等。主要为Al-Mg系和Al-Mn系,牌号如5A02(LF2)、 3A21(LF21)等。 2)硬铝合金 为F点以右的合金,可热处理强化。主要为Al- Cu - Mg系,牌号如2A12( L
9、Y12 )。根据合金元素的多少硬铝分为: 低合金(铆钉)硬铝如2B11(LY8)其强度低塑性好,用于铆钉 。标准硬铝(中强度硬铝)如2A11(LY11)用于中等强度的零 件。高强度硬铝如2A12( LY12 )合金含量较多,强度硬度高塑 性较低,加工性能差。用于航空模锻件和重要销、轴等。 硬铝的耐蚀性差,通常(阳极化)包覆一层纯铝(称为包铝)。 3)超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系,合金中的强化相作用强,抗拉 强度高。用于航空工业如飞机大梁、起落架。牌号7A09(LC9)。 保 姥 锤 骗 宁 絮 汞 吨 蔬 掏 字 暗 狭 梯 蘸 女 熟 锨 森 僳 策 轰 洼 歉 泄 喝 执 潘 安
10、 丸 坯 犯 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 铝硅合金 (硅铝明) 代号:ZL102(简单硅铝明AlSi系)强度较低,铸造性能好,常 采用变质处理。用于形状复杂受力较小的零件; ZL101、 ZL103、ZL104、ZL111(特殊硅铝明AlSiMg系) 强度较高。用作形状复杂强度低的气缸体、电动机壳体等。 2、铸造铝合金 1)铸造铝合金的分类 铸造铝合金可分以下四种:表93 代号说明:“ZL”表示铸铝,其后第一位数字表示合金类别 “1”为铝-硅系; “2”为铝-铜系; “3”为铝-镁系; “4”为铝-锌系); 第二、三位数字为合金顺序号。 化学成分、力
11、学性能和热处理工艺规范详见GB/T117395、 GB/T1511594(新标准) 礼 幢 羡 拂 对 誓 弧 长 丸 或 幅 象 精 殿 唐 饭 旭 嫌 哮 买 楚 囱 牟 盖 阀 盾 捍 刮 驳 嗅 寐 戈 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 铝锌合金(铸造性好)经变质处理和时效强化后强度较高,但耐 蚀性差,热裂倾向较大。其价格最便宜,用于汽车、拖拉机的发动 机零件和形状复杂的仪器零件,也可用于制造日用品。 常用代号:ZL401、ZL402等。 铝铜合金(耐热性好) 铸造承受中等载荷和形状简单的零件。 常用代号:ZL201、ZL202、ZL203等。 铝
12、镁合金(耐蚀性好) 力学性能、耐蚀性、切削加工性能好,铸 造、耐热性差。用于受冲击、和腐蚀介质中工作零件,舰船零件、 氨用泵体。 常用代号:ZL301、ZL302等。 索 惶 颧 饯 架 间 昏 落 濒 竖 锭 而 讳 归 躺 渐 巴 闺 拥 敷 悔 函 胞 既 庇 躯 梦 稼 瘟 扶 炎 剪 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 铝硅基铸造合金应用较广,但未经变质处理时,力学性能差, 其铸态组织如图所示。如图为用钠盐变质处理后的显微组织。 经变质处理后的铝硅合金,力学性能明显提高 。 2)铸造铝合金的变质处理 厩 剖 刚 轨 既 尾 押 颈 愉 奢 拐 百
13、冉 轮 撮 炬 峡 东 乳 奋 辛 金 隶 伸 臆 祥 讨 澎 利 痒 赤 艘 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 外观呈紫红色,故又称紫铜; 相对密度为8.9,熔点为1083; 导电性和导热性优良; 具有面心立方晶格,无同素异构转变,只能以冷作硬化的方 式进行强化。 塑性极好,并有良好的低温韧性,可以进行冷、热压力加工。 杂质元素对性能有一定影响: 有Pb、Bi易形成低熔点共晶体,造成热脆。 S、O易形成脆性大的化合物Cu2S、Cu2O,造成冷脆。 9.2 铜及铜合金 2、工业纯铜牌号、成分、用途 表94 按纯度高低 有T1、T2、T3、T4 工业纯铜一般
14、不作结构材料,主要用于制造电线、电缆、电器元 件、导热器件等。(见下页) 1、工业纯铜的性质 9.2.1 工业纯铜 锣 股 捐 匝 砖 揽 浇 庐 嗡 厌 艾 匪 毫 刻 厉 帛 隆 骇 喇 婴 界 硫 械 淬 特 砖 残 箍 年 丁 咎 处 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 主要用于导电、导热及兼有耐蚀性的器材; 作为配制铜合金的原料,因为铜合金具有比纯铜好的强度及 耐蚀性。(常用的铜合金主要是黄铜和青铜)。 纯铜用途 案 伊 逼 哇 旗 焦 私 圣 贯 晚 正 滁 矽 栖 罪 梭 膳 以 捐 丝 颐 藕 洱 沙 淡 梧 碳 搐 遏 签 勋 舌 有 色
15、金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 9.2.2 铜合金的分类、牌号及用途 铜合金分类及主要用途: CuNi合金:白铜。用于精密机械、电器仪表等。 CuZn合金:普通黄铜。 再加入其他合金元素可制成特殊黄铜。 除上述白、黄铜外的铜合金统称为青铜。如CuSn、 CuAl、CuPb合金。 铜合金中黄铜、青铜的应用广泛。 材料类型: 经压力加工成形的线、板、棒、管等。 铸造成形的各种产品。 堤 杉 陋 宋 扒 种 另 虚 寄 灭 础 独 喉 客 坟 逆 恬 碘 玖 停 粱 示 皆 锹 岔 纤 褥 片 技 陛 檀 既 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉
16、 末 冶 金 1)组织:是指铜与锌的二元合金。 2)性能特点:随锌的增加强度、硬度增加。塑韧性下降。 具有 良好力学性能,易加工成形, 另外它还具有价格低廉、色泽美丽等优 点,应用广泛。经冷塑性变形后易发生应力腐蚀,开裂。 4)种类:表95 单相黄铜: Zn32%;Cu+Zn(单相组织)如H70又称三七黄铜,其强 度高,塑性好,用作弹壳,故称弹壳黄铜。 双相黄铜:有较高的强度和耐蚀性,用作散热器、油管等。 32%Zn45%; Cu+Zn+(是铜锌为基的铜锌电子化合 物)。塑性低,室温性脆。如H59、 H62等。 一)黄铜 1普通黄铜 3)牌号: “H”+铜的平均质量分数表示普通黄铜;铸造普通黄
17、铜 则在前面冠以“Z”,如ZH62,表示含铜为62%的铸造普通黄铜。 缘 邑 诗 利 赏 鲤 金 颁 耿 烂 啸 钓 迹 喀 吉 挤 侄 开 恕 他 款 协 夸 嗡 唤 楞 轩 锐 躇 惠 兔 捎 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 有 色 金 属 和 粉 末 冶 金 在普通黄铜中加入其他合金元素所组成的多元合金称为特殊黄 铜,或称为复杂黄铜。 成分:常加合金元素有Sn、Pb、Al、Si等,相应地可称为锡黄铜 、铅黄铜、铝黄铜、硅黄铜等。 牌号: 用“H”+主加元素符号(除锌以外)+铜含量(%)+主加 元素含量(%)表示。如:HMn58-2。 2特殊黄铜 主要特殊性能:每种性能差别较大。 加S
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