5.3有色金属及其合金.ppt

有色金属及其合金 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。 变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。 铸造有色金属及其合金的牌号表示方法统一如下 ： ① 铸造有色纯金属的牌号为 ② 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。 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”。 有色金属的种类很多，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、铝及铝合金的性能特点 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。 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。 塑性高,断面收缩率为70%~90%，伸长率为32%~40%。 工业纯铝牌号为L1,L2,L3,L4,L5,L6。L以后的数字愈大，其纯度愈低。 含铝在99.93%以上的高纯铝牌号表示为L01~04，数字越大，纯度越高。 铝合金是航空航天飞行器的主要结构材料。航空上主要用于飞机的蒙皮、隔框、长梁、衍条和锻件、铸件等。一架波音747客机需要消耗约18.6吨铝。航天上主要用于气功加热温度在150℃以下的运载火箭和宇宙飞行器，如贮箱以及相间和级间段结构材料，也用在卫星、航天飞机等其它航天器结构上。 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 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；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 根据国家标准GB/T 16474-96规定 ，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字 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 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 。 热态塑性好，但耐蚀性差。 ④ 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。 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 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 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