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第八章 有色金属及其合金 §8-1 铝及其合金 * 一、纯铝 ● 物理性能 —— 比重小，2.7g/cm3 ；导电导热性仅次于Ag，Cu，Au 。 ● 化学性能 —— 极好的抗大气腐蚀能力（Al2O3 的“钝化”作用）。 ● 力学性能 —— 强度低，σb = 50MPa ；塑性好，可冷变形成型及强化。 ● 加工性能 —— 切削性能、锻造性能好。 ● 牌号 —— 高纯铝 L01～L04，工业纯铝 L7～L1，数字表示Al的纯度。 二、铝合金的分类 形变铝合金 —— 防锈铝 LF、硬铝 LY、超硬铝 LC 、锻铝 LD 。 铸造铝合金 ZL1××～ ZL4×× —— Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn合金。 三、铝合金的热处理 —— 时效强化 ● 时效强化—— 淬火后的铝合金强硬度随时间延长而显著升高的现象。 ? ◆ 自然时效 —— 在室温长时间停留，如，数天。 ? ◆ 人工时效 —— 加热至100-200℃，保温一定时间。 铝合金的强化方式：形变强化、固溶强化、细晶强化、第二相强化、时效强化。 ● Al-Cu合金的时效过程 ? ◆ → GP [Ⅰ]区 —— Cu 原子富集，晶格略变，强度提高； ? ◆ → GP [Ⅱ] 区（θ” ）—— Cu 原子有序化，强度最高； ? ◆ → 形成过渡相θ’ —— 晶格略变程度下降，开始软化； ? ◆ → 稳定相θ（CuAl2 ) —— 过时效，强度下降。 四、形变铝合金 ● 防锈铝（Al-Mg、Mn）—— LF，抗腐蚀性和塑性好，做油箱、油管、铆钉等。 ● 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-Zn-Mg-Cu）—— LC，强度最高,抗腐蚀性差，做飞机大梁、起落架等。 ● 锻铝（Al-Mg-Si）—— LD，机械性能和锻造性能好,做锻件、模锻件等。 五、铸造铝合金 ● Al-Si 系合金（硅铝明）—— 铸造性好、线收缩系数小、热裂倾向小。 ? ◆ 变质处理 —— 浇注前加变质剂。变质后力学性能显著提高。 ? ◆ 变质前组织—— 共晶体（粗针状Si + α 基体 ）+ 初晶Si ? ◆ 变质后组织—— 共晶体（细点状Si + α 基体 ）+ 初晶 α 相 变质处理对Al-Si 系合金相图的影响 变质前 变质后 变质剂： ●特殊硅铝明 ◆成份：Al+Si+Cu、Mg、Mn等 ◆热处理：淬火+时效 ◆组织中的强化相：Mg2Si、CuAl2、Al2CuMg ◆性能：比重轻、抗蚀性好、线膨胀系数小、强度硬度高、耐磨性耐热性及铸造性能好。 ◆应用：内然机和发动机的零件。 §8-2 铜及其合金 一、纯铜 —— 紫铜（紫红色），具有面心立方晶格。 ● 物理性能 —— d = 8.9 g/cm3 ，Tm = 1084℃ ；导电导热性好；抗磁性。 ● 化学性能 —— 抗大气腐蚀。 ● 力学性能 —— σb = 230～250MPa；δ = 40～50 % ；HB = 30～40 。 ● 加工性能 —— 切削性能、锻造性能好。 ● 牌号 —— 工业纯铜 T1～ T4 ； 二、黄铜 —— Cu-Zn系合金 （一）相图分析 ◆五个包晶反应，六种相α（面心）、β（体心）、γ、δ、ε、η （电子化合物）。 ◆ Zn%32%时，组织为单相α，如H70、H90、H68。 ◆ 32%Zn%47%时，组织为双相α+β。如H59、H62。 ◆ Zn%47%时，组织为β’等，工业上一般不使用。 （二）性能 ◆良好的机械性能： Zn%32%时， Zn↑，σ b ↑ δ% ↑ 32%Zn%45%时, Zn↑，σ b ↑ δ% ↓ ◆铸造性能与承受压力加工的性能好。 ◆耐大气、海水腐蚀。但对氨、铵盐及酸性介质中的抗蚀性差。 ●应力腐蚀破裂:黄铜经冷加工后在潮湿的大气及海水中,在含氨的情况下产生腐蚀以致使其破裂。 ◆产生条件：1、Zn%高； 2、存在残余应力； 3、介质有腐蚀性。 ◆防止办法： 1、260-300℃退火，消除应力。 2、合金化：加入锡、硅、铝、锰、镍等。 3、表面处理：镀锌或锡 （三）黄铜的编号及应用 1、简单黄铜：如H80或ZH62 2、复杂黄铜：如HPb63-3表示含Cu为63%，含Pb为3%。 3、应用：造船、电机及民用。 -1.3～ -1.7 0.5 0.9 1 2 4～ 6 10～ 12 η 值 Ni Mn Fe Pb Sn Al Si 元素 三、青铜 —— 主加元素为Sn、Al、Be、Pb 等的铜基合金 （一）锡青铜 1、相图中的相： α（面心）、β（体心）、γ、δ（复杂立方）、ε。 2、组织： α+ ε （平衡相） 与α+