第8章有色金属2分解.ppt

第九章 有色金属材料 有色金属：除黑色金属（钢、铁）以外的所有金属材料 §1 铝及铝合金 具有银白色金属光泽，密度2.72g/cm3，熔点660.4℃，具有良好的导电和导热性，其导电性仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性能。 纯铝具有面心立方结构，具有极好的塑性和较低的强度（轧成箔片 ） 铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。 工业纯铝中含有少量铁、硅等杂质元素，杂质含量增加，其导电性、抗蚀性及塑性都降低。 铝合金的分类 铝合金的热处理（退火、淬火、时效） 退火 再结晶退火：T两以上保温一段时间用以消除变形工件的加工硬化，提高塑性，以便继续进行成形加工。 低温退火：消除内应力，适当增加塑性。 均匀化退火：消除铸锭或铸件的成分偏析及内应力，提高塑性。 2、铝合金的淬火 将铝合金加热到固溶线以上保温快冷，使第二相来不及析出，得到过饱合、单一的固溶体。 淬火后铝合金强度、硬度不高，具有很好的塑性。 3、铝合金的时效热处理 将淬火后铝合金在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为~~时效。 在室温下进行的时效称为自然时效，在加热条件下进行的时效称为人工时效。 时效过程中使铝合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。其强化效果是依靠时效过程中所产生的时效硬化现象来实现的。 时效的实质，是第二相从过饱和、不稳定的单一α固溶体中析出和长大，由于第二相与母相（α相）的共格程度不同，使母相产生晶格畸变而强化。 形变铝合金 防锈铝（Al-Mg、Al-Mn）—— LF，抗腐蚀性和塑性好，做油箱、油管、铆钉等。 不可热处理强化。 硬铝（Al-Cu-Mg）—— LY，机械性能好，抗腐蚀性差;做螺旋桨叶片等。 超硬铝（Al-Cu-Mg-Zn）—— LC，强度最高，抗腐蚀性差，做飞机大梁、起落架等。 锻铝（Al-Mg-Si-Cu）—— LD，机械性能和锻造性能好，做锻件、模锻件等。 1．防锈铝合金 主要系列：Al-Mn系、Al-Mg系 防锈铝合金中主要合金元素是Mn和Mg，Mn的主要作用是提高铝合金的抗蚀能力，并起到固溶强化作用。Mg也可起到强化作用，并使合金的比重降低。 防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗腐蚀能力高，塑性好。 这类铝合金不能进行时效硬化，属于不能热处理强化的铝合金，但可冷变形加工，利用加工硬化，提高合金的强度。 2．硬铝合金 硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金，还含有少量的Mn。 各种硬铝合金都可以进行时效强化，属于可以热处理强化的铝合金，亦可进行变形强化。 合金中的Cu、Mg是为了形成强化相。Mn主要是提高合金的抗蚀性，并有一定的固溶强化作用，但Mn的析出倾向小，不参与时效过程。少量的Ti或B可细化晶粒和提高合金强度。 3．超硬铝合金 超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金，并含有少量的Cr和Mn。Zn、Cu、Mg与Al可以形成固溶体和多种复杂的第二相，例如MgZn2，Al2CuMg，AlMgZnCu等。所以经过固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度。它是强度最高的一种铝合金。但这种合金的抗蚀性较差，高温下软化快。可以用包铝法提高抗蚀性。 超硬铝合金多用来制造受力大的重要构件，如飞机大梁、起落架等。 4．锻铝合金 锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。合金中的元素种类多但用量少，具有良好的热塑性，良好的铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能。 这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件。锻铝合金通常都要进行固溶处理和人工时效。 铸造铝合金 铸造铝合金按照主要合金元素的不同，可分为四类： Al-Si铸造铝合金，如ZL101、ZL105等； Al-Cu铸造铝合金，如ZL201、ZL203等； Al-Mg铸造铝合金，如ZL301、ZL302等； Al-Zn铸造铝合金，如ZL401、ZL402等。 1．Al-Si铸造铝合金 Al-Si铸造铝合金通常称为硅铝明，硅铝明包括简单硅铝明（Al-Si二元合金）和复杂硅铝明（Al-Si-Mg-Cu等多元合金）。含11～13%Si的简单硅铝明（ZL102）铸造后几乎全部是共晶组织。因此，这种合金流动性好，铸件产生的热裂倾向小，适用于铸造复杂形状的零件。它的耐腐蚀性能高，有较低的膨胀系数，可焊性良好。该合金的不足之处是铸造时吸气性高，结晶时能产生大量分散缩孔，使铸件的致密度下降。由于Al-Si合金组织中的共晶硅呈粗大的针状，使合金的机械性能降低，所以必须采用变质处理。 2．Al-Cu铸造铝合金 Al-Cu合金的强度较高，耐热性好，但铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性较差。 ZL201的室温