工程材料学第08章 有色PPT.ppt

1 第八章 非铁金属材料 铝及铝合金 铜及铜合金 钛及钛合金 （有色金属） 2 引言 黑色金属材料 钢铁材料。 有色金属 非铁金属材料是指钢铁材料以外的各种金属材料。 有色金属的许多特殊性能 比强度高 导电性或导热性好 耐腐蚀性及耐热性 有着钢铁材料无法替代的性能，在机电、仪表、特别是航海、航空、航天等工业中具有重要的作用。生产中常用的有铝、铜、钛、镁、锌等金属及其合金。 3 第一节 铝及铝合金 一、工业纯铝 1．性能特点 ①比重小、比强度高 铝的密度(比重)为2.7g/cm3，仅为钢的三分之一，铝合金经处理后，单位质量材料能承受的载荷远大于高强度钢。 ②优良的物理、化学性能 铝的导电性和导热性仅次于Ag、Cu、Au，但单位重量的导电能力却是铜的200％。铝表面可生成致密的氧化膜，可以有效的抵抗大气腐蚀，但不耐酸、碱、盐液腐蚀。铝为非铁磁性材料。 ③良好的加工性能 强度不高(σb＝80－100MPa)，塑性很好(δ＝35－40％ ψ＝80％),熔点低(Tm=660℃)。冷变形、切削、铸造、焊接都比较容易。 4 一、工业纯铝 第一节 铝及铝合金 高纯铝 L01、L02、L03、L04 纯度为99.93%到99.996％，编号越大纯度越高。主要用来制作铝箔、电容器、科研材料。 2．纯铝的牌号和用途 工业纯铝 L1、L2、L3、L4、L5，纯度从99%－98％，编号越大纯度越低。主要用来制作电线、电缆、器皿等。纯铝的强度较低，一般不用来制作机械构件。 按GB/T8063－1994对铸造纯铝规定为ZAl99.5，数字表示铝含量的百分数。 按GB/T16474－1996对变形纯铝规定为1A93，数字表示铝含量的百分数99.93％中小数点后的数字。 5 二、铝合金的强化原理 第一节 铝及铝合金 基本特性 纯铝固态无同素异晶转变，无法象钢那样相变热处理，用冷加工强化，断裂强度 σb可达150－250MPa，但塑性的牺牲较大。在铝中加入Cu、Mg、Mn、Si等元素，可以采用热处理方法――时效来强化。 时效强化的基本过程 以 4％Cu－Al合金为例。 将合金加热到 550℃，Cu全部溶解到Al中，快速冷却(淬火)得到过饱和固溶体，这时合金的强度σb可以达到约250MPa。 7 二、铝合金的强化原理 第一节 铝及铝合金 时效温度越高，达到最高硬度所用时间越短，能达到的最高硬度值也越低，常用人工时效工艺为130℃约10小时，在达到最高硬度的前沿。 8 三、常用铝合金 第一节 铝及铝合金 1. 铸造铝合金 牌号 ZLxxx表示，ZL为铸铝，后为三位数字，第一个数字表示合金类型，即主合金元素(1－Si 2－Cu 3－Mg 4－Zn等)，后两位的顺序号表示其它合金元素，对应不同的化学成分，但在这里没有钢那样明显。各自的成分和性能特点查相关手册。 主要用途 铸造铝合金用于制造形状复杂的零件， 例如仪表、内燃机活塞、飞机等壳体零件。主要利用质轻、比强度高的特点。 处理特点 铸造中采用钠盐变质处理来细化晶粒。事后进行均匀化、时效强化等处理。 9 常用铸造铝合金成分应用列表 第一节 铝及铝合金 10 三、常用铝合金 第一节 铝及铝合金 2. 形变铝合金 由冶金厂进行处理并加工成各种型材，包括铝板、铝带、铝棒、线材、管材、角铝和各种异型材等，通常使用厂家不必在进行材质处理。由于在合金中加入的合金元素不同，性能特点也各不相同。常见的形变铝合金有： 防锈铝 牌号LFxx 主要在于进一步提高对大气的腐蚀，常用来制造航空油箱、油管、以及器皿、日用品、门窗装饰品等。 GB/T16475-1996 GB3190-82 抗拉强度 3A21 LF21 Al-Mn 190MPa 5A02 LF2 Al-Mg 230MPa 5A06 LF6 Al-Mg 320MPa 11 三、常用铝合金 第一节 铝及铝合金 2. 形变铝合金 硬铝 牌号LYxx，Al-Cu-Mg合金。主要进一步提高其强度和硬度，制造飞机的大梁和蒙皮、机械构件等。 GB/T16475-1996 GB3190-82 抗拉强度 2A01 LY1 Al-Cu-Mg 2A11 LY11 420MPa 2A12 LY12 475MPa 超硬铝 牌号LCxx，Al-Cu-Mg-Si合金。主要有高其强度和硬度，这时的σb可达到680MPa，高于优质碳速结构钢，主要用来制造飞机上受力大的零件。 GB/T16475-1996 GB3190-82 抗拉强度 7A04 LC4 Al-Cu- Mg-Zn 600MPa 7A09 LC9 660MPa 12 三、常用铝合金 第一节 铝