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第8章 有色金属及其合金 一、铝及铝合金的性能特点 纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72g/cm3 ），熔点低（660.4℃），导电、导热性能优良。 抗大气腐蚀性能好，易于加工成形 。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。 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、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr、稀土等辅加元素。 二、铝合金的分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相图 可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类 三、铝合金的热处理 可热处理强化变形铝合金的热 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加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。 在室温下进行的时效称自然时效（natural aging）； 在加热条件下进行的时效称人工时效（artificial aging ） 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,超过峰值时间,析出相聚集长大, 强度下降,为过时效。 四、铝合金的牌号、性能及用途 1、变形铝合金 ⑴ 变形铝及铝合金牌号表示方法 ⑵ 常用变形铝合金 ① 防锈铝合金 主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。 Mn和Mg的主要作用是提高抗 蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。 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。 常用的Al-Mn系合金有 LF21（ 3A21 ），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 ② 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。 ③ 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合金 。 强度最高；耐热性、耐蚀性差。 ④ 锻铝合金 Al-Mg-Cu-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。 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。 2、铸造铝合金 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 ⑴ 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。 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，得到细小均匀的共晶体加一次?固溶体组织，以提高性能。 加入其他合金元素(Cu、Mg)的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)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。 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。 ⑵ 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。 常用代号有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。 ⑶ Al-Mg系铸造铝合金 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。 ⑷ 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。 一、工业纯钛 纯钛密度小，熔点高（1667℃）， 在882.5℃发生同素异构转变?-Ti ? ?-Ti。 ?-Ti 882.5℃-1667℃具有体心立方晶格； ?-Ti 882.5℃以下具有密排六方晶格。 纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。 工业纯钛的纯度为99.5%-99.0%，其性能很大程度上取决于氧的含量。工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编号越大，杂质越多。工业纯钛长期工作温度可达300℃。 纯钛主要用于350℃以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。 按退火组织，钛合金可分为： ?型钛合金、?