材料概论大学授课PPT有色金属材料及其合金PPT.ppt
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1、有色金属及其合金,在工业生产中,通常把铁及其合金称为黑色金属,把其他非铁金属及其合金称为有色金属。,有色金属的产量和用量不如黑色金属多,但由于其具,有许多优良的特性,如特殊的电、磁、热性能,耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等,已成为现代工业中不可缺少的金属材料.,铸造有色金属及其合金牌号表示方法统一如下: 铸造有色纯金属的牌号为 Z +该金属元素符号+ 纯度百分含量数字(或用一短横加顺序号)。 如ZAl99.5和ZTi-1。,变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。,铝锭, 铸造有色合金的牌号为 Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字
2、。 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符号用RE表示。 优质合金在牌号后标注字母“A”。,有色金属种类很多,本章仅对机械、仪表等工业中广泛使用的铝、铜、钛及轴承合金作简要介绍。,第一节 铝及铝合金,一、铝及铝合金性能特点 纯铝具有银白色金属光泽,密度小(2.72 ),熔点低(660.4)。 导电、导热性能优良,广泛用于电气工业和热传导机械中。 耐大气腐蚀。 强度低,塑性好,易于加工成形 。,铝合金制造的机翼,铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。 铝合金常加入的元素主要有Cu、 Mg、 Mn、 Zn 、 Si等,此外还有Cr、Ni、Ti、Zr
3、 等辅加元素。,可将铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。 形变铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类.,铝合金分类示意图,二、铝合金的分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。,形变铝合金,三、铝合金的热处理,并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。 时效是指将过饱和的固溶体在固溶线以下某温度保温,以析出弥散强化相的热处理。,可热处理强化形变铝合金的热处理方法:固溶处理 + 时效。 固溶处理是指将合金加热到固溶线以上,保温,在室温下进行的时效称自然时效;在加热条件下进行的时效称人工时效。 时效强化效果与加热温度和保温时间有关。 温度一定时,随时效时间延长,时效曲线上出现峰,值,超过峰
4、值时间,析出相聚集长大,强度下降,为过时效。随时效温度提高,峰值强度下降,出现峰值的时间提前。,1、铸造铝合金 包括: Al- Si系: 代号为ZL1+两位数字顺序号 Al-Cu系:代号为ZL2+两位数字顺序号 Al-Mg系:代号为ZL3+两位数字顺序号 Al-Zn系: 代号为ZL4+两位数字顺序号 Al-Si系铸造铝合金,又称硅铝明。其中ZL102(ZAlSi12)是含12%Si的铝硅二元合金,称为简单硅铝明.,四、铝合金的牌号、性能及用途,在普通铸造条件下, ZL102组织几乎全部为共晶体,由粗针状的硅晶体和固溶体组成,强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理,得到细小均匀的共
5、晶体加一次固溶体组织,以提高性能。,加入其他合金元素的铝硅铸造合金称特殊 (或复杂)硅铝明。 Al-Si系铸造铝合金的铸造性能好,具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。 铸件致密度较小,强度不够高,活塞(裙部为铝硅合金),用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活塞等形状复杂但对强度要求不高的铸件。, Al-Cu系铸造铝合金 这类合金的耐热性好,强度较高;但密度大,铸造性能、耐蚀性能差,强度低于Al-Si系合金。,汽缸头,常用代号有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4)等。主要用于制造在较高温度下工作的高强零件,如内燃机汽缸头、汽车活塞等。, Al-Mg系
6、铸造铝合金 这类合金的耐蚀性好,强度高,密度小;但铸造性能差,耐热性低。,常用代号为ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1)等. 主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件,如舰船配件、氨用泵体等。,鼓风机密封件等(ZL102、301), Al-Zn系铸造铝合金 这类合金的铸造性能好,强度较高,可自然时效强化;但密度大,耐蚀性较差。,大型空压机活塞(ZL401),常用代号为ZL401(ZAlZn11Si7) 主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。,2、形变铝合金 形变铝及铝合金牌号表示方法 根据国标规定 ,形变铝及铝合金可直接引用国际四位
7、数字体系牌号或采用国标规定的四位字符牌号。,GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用,表示方法为: 防锈铝合金:LF +序号 硬铝合金: LY +序号 超硬铝合金:LC +序号 锻铝合金: LD +序号, 常用变形铝合金 防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn主要作用是提高抗蚀能力和,并起固溶强化作用.,卫星天线(LF2),Mg起固溶强化作用,并降低合金比重。 防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体,抗蚀性、焊接性能好,易于变形加工,但切削性能差。 不能进行热处理强化,常利用加工硬化提高其强度。,汽化器(热交换管为LF21),常用的Al-Mn系合金有 LF21( 3A21 ),
8、其抗蚀性和强度高于纯铝,用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。 常用的Al-Mg系合金有 LF5( 5A05 ),其密度比纯,铝小,强度比Al-Mn合金高,在航空工业中得到广泛应用,如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。, 硬铝合金 主要是Al-Cu-Mg系合金,并含少量Mn。 可进行时效强化,也可进行变形强化。 强度、硬度高,加工性能好,耐蚀性低于防锈铝。,常用硬铝合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等,用于制造冲压件、模锻件和铆接件,如螺旋桨、梁、铆钉等., 超硬铝合金 属Al-Zn-Mg-Cu系合金,并含有少量Cr和Mn。 时效强化效果超过硬铝
9、合金. 热态塑性好,但耐蚀性差。常用合金有 LC4 (7A04 )、LC9 (7A09 )等,主要用于工作温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等.,飞机主起落架, 锻铝合金 Al-Cu-Mg-Si系合金 可锻性好,力学性能高,用于形状复杂的锻件和模锻件,如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等.,压气机叶片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金 常用牌号有LD7 (2A70)、LD8(2A80)、LD9(2A90)等 。用于制造150 225下工作的零件,如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。,美F-117隐身战斗机 (所用材料大部分是铝合金),高比强铝合金机翼,第二节 铜及铜合金,一、铜
10、及铜合金性能特点 纯铜呈紫红色,故又称紫铜,具有面心立方晶格,无同素异构转变,无磁性。 纯铜具有优良的导电性和导热性,在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。,热轧铜合金,铜合金常加元素为Zn、Sn、Al、 Ni、 Mn、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等,既提高了强度,又保持了纯铜特性. 铜合金分为黄铜、青铜、白铜三大类。,二、黄铜 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。 黄铜按化学成分可分为简单(普通)黄铜和复杂(特殊)黄铜。 按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。,1、简单黄铜 铜与锌的二元合金称为简单黄铜。 加工简单黄铜的牌号为:H (黄) + 表示铜平均百分含量的数字,如H68。,从铜锌合
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