工程材料第八章有色金属材料.ppt

第八章有色金属及合金 通常把铁及其合金（钢、铸铁）称为黑色金属材料，而把非铁金属及其合金称为有色金属材料。 与黑色金属相比，有色金属具有许多优良特性，例如铝、镁、钛及其合金具有密度小，比强度高的特点，在飞机，汽车制造等工业中应用十分广泛；又如银、铜、铝及其合金的导电性导热性好，是电器，仪表工业不可缺少的材料。虽然有色金属 使用量少，在机械制造业中仅占4.5%左右，但它是现代工业中不可缺少的材料。 主要用途：电线、电缆 4、抗大气腐蚀好，其表面有一层致密的氧化膜。 3、面心立方晶格，强度低（σb=80-100MPa）， 塑性好（ψ=80%），可以通过压力加工成各种型材，与其面心立方晶体有关。 2、导电性和导热性好，仅次于银、铜、金居第四位。 特性： 1、熔点低，比重小。熔点为660.4 ℃ 密度 2.72 第一节 铝及其合金 一、工业纯铝 牌号：工业纯铝牌号有 L1 L2 …….. L7 数字大纯度低 高纯铝 L01 L02 ……L04 数字大纯度高。 二、铝合金及 强化方法 （一）概述 1、合金化 在纯铝中加入Si 、Cu、Mg、Zn、Mn等元素，经热处理可使强度比纯铝提高3－4倍。 2、铝合金状态图（一般式） 共同特点是：基本相都是铝基 ? 固溶体和 ? ＋ ? 共晶体。其中 ? 为固溶体或化合物。 3、铝合金的分类及特性 根据加工工艺特性和合金元素含量可分为两大类。 即，变形铝合金和 铸造铝合金。 变形铝合金：具有良好的塑性，可进行锻造、轧制、挤压等压力加工。 铸造铝合金：流动性好，宜铸造，不宜压力加工。 Al 合金含量（Si Mg Cu 等） 温度 D L ? ? + ? 变形铝合金 铸造铝合金 热处理不能强化 热处理能强化 D/ F ?+L 铝合金一般相图 1、热处理强化 强化方法：固溶处理－时效强化。 固溶处理：将合金加热到溶解度曲线以上某一温度，得到单一的固溶体组织，然后在水中迅速冷却，使第二相来不及析出，形成过饱和固溶体。这种处理的方法称固溶处理。 时效强化：固溶处理的合金在较低温度下随时间的延长发生进一步强化的现象(强度和硬度上升）称时效硬化或时效强化。 （二）铝合金强化方法 自然失效：在室温下进行的时效称自然时效（强度可以达到400 MN/m2）， 人工失效：在加热条件下进行的时效称人工时效（100－200oC）。 人工时效的效果不如自然时效效果好，但时间短。 例：含4％Cu的铝合金，固溶强化后强度为250MPa自然失效后（4－5天）达到400MPa。 强化机理： 在铝的 过饱和 ? 固溶体晶格内形成溶质原子富集区及铝化物且与 ? 固溶体保持共格关系， 使得晶格严重畸变，使位错运动受到阻碍，提高了合金的强度。 2、对变形铝合金通过冷变形加工硬化，使强度提高。 3、固溶强化 合金元素溶入铝晶格中形成有限固溶体，使合金强度提高。如硅铜镁锰等。 4、加入变质剂，进行变质处理—细晶强化。 例：Al－Si铸造合金，浇铸前加入2－3％钠盐混合物（2/3NaF + 1/3NaCl-变质剂），结晶时产生大量晶核，获得细晶粒，合金的强度和塑性都得以提高。 铝硅合金变质处理前 铝硅合金变质处理后 特点：合金元素少，热处理强化不起作用，只能用加工硬化的方法强化。 三、常用铝合金 铝合金分为两大类：变形铝合金、铸造铝合金 （一）变形铝合金 变形铝合金按其性能和用途分为：防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金。 1、防锈 铝 主要合金元素：Mn ， Mg 常用牌号：LF5、LF11、LF21等 L－铝 F－防锈 数字－顺序号 用途：制造油箱、油管等。 用途：制造铆钉、螺旋桨叶片等。 3、超硬铝合金 特点：可用热处理时效强化，也可冷变形加工硬化。 2 、硬铝合金 主要合金元素：Cu － Mg 常用牌号： LY1、 LY11等。