机械工程材料及成形工艺基础 第八章非铁金属及粉末冶金材料课件.ppt

第八章 非铁金属及粉末冶金材料 第一节 铝及铝合金 第二节 铜及铜合金 第三节 滑动轴承合金 第四节 粉末冶金材料 第一节 铝及铝合金 黑色金属主要指钢和铸铁，而把其余金属如铝、镁、铜、锡、铅、锌等及其合金统称为非铁金属 。 一、工业纯铝 工业上使用的纯铝，其纯度为99.7%～99.8%，其熔点为660℃，具有面心立方晶格，无同素异构转变，他具有以下的性能特点： 1）密度小，相对密度仅为2.7g/cm3，大约为铁的1/3。 2）导电和导热性好，仅次于银、铜、金。 3）抗大气腐蚀性能好。但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀。 4）强度低（σb=80～100MPa），但塑性好（δ≥40%，ψ＝80%）， 5）无磁性、无火花，而且反射性能好。 纯铝的主要用途是：代替贵重的铜合金制作导线，配制各种铝合金以及制作要求质轻、导热或耐大气腐蚀但强度要求不高的容器和器具。 二、铝合金的分类 根据铝合金的成分和工艺性能，可划分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 1、变形铝合金 变形铝合金是指成分为D点以左的合金，当加热到FD线以上时可以得到单相固溶体，这类合金 塑性较好，适宜进行压力加工。 四、变形铝合金 2、铸造铝合金 成分在D点右边的铝合金，由于有共晶组织存在，熔点低、流动性好，故适宜铸造，制造形状复杂的零件，故称为铸造铝合金。 三、铝合金的热处理 能用热处理强化的铝合金当加热到α相区，保温后在水中冷却，其强度、硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶处理。 固溶处理后，铝合金的强度和硬度随时间而发生显著提高的现象，称为时效强化。 2、硬铝合金 成分：硬铝主要指Al-Cu-Mg系合金。 热处理：这类铝合金能用热处理强化。 性能：比强度与高强度钢（一般σb=1000MPa～1200MPa的钢）相似。 应用：硬铝由于耐蚀性比纯铝差，更不耐海水腐蚀；所以硬铝材表面常包有一层纯铝，以增加其耐蚀性。 常见牌号：如2A01硬铝，大量用于制造铆钉。 3、超硬铝合金 成分：是Al-Cu-Mg-Zn系合金。 热处理：这类铝合金用热处理强化。 性能：在铝合金中，超硬铝时效强化效果最好，强度最高，σb可达600MPa，其比强度已相当于超高强度钢（一般指σb＞1400MPa的钢）。 应用及牌号：目前应用最广的超硬铝合金是7A04，常用于飞机上受力大的结构零件，如起落架、大梁等。 性能：其力学性能不如变形铝合金，但铸造性能好，可进行各种成形铸造，生产形状复杂的零件。 种类：主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等四大类，其中以Al-Si系应用最广泛。 牌号： ZL102是应用最早的典型的硅铝明，ωSi=11%～13%，一般铸造所得组织几乎全部是粗大的共晶体（α+Si）。 变质处理：在浇注前往液态合金中加入占合金质量2%-3%的变质剂，则可使粗大的针状共晶硅变为细晶状硅，并且使Al- Si相图共晶点右移，得到细小的组织，力学性能显著提高。 应用：铸造铝合金一般用来制造质量轻、耐蚀、形状复杂及有一定力学性能的铸件，如发动机气缸体、手提电动或风动工具（手电钻、风镐）以及仪表外壳。 第二节 铜及铜合金 一、工业纯铜 纯铜表面具有玫瑰红色，表面形成CuO膜层后呈紫色，又称紫铜。 铜具有面心立方晶格，无同素异构转变，其熔点为1083℃，密度为8.96g/cm3 其主要特征有： 1）有良好的导电性、导热性，其导电性仅次于银。 2）塑性高（δ=40~50%。 3）有较高的耐蚀性（抗大气及海水腐蚀）。 4）无磁性。 二、黄铜 黄铜是以锌为主要合金元素的铜锌合金。 1、普通黄铜 黄铜的力学性能与Zn的质量 分数有关。 当ωZn＜39%时，（实际生产时大多为ωZn＜32%，Zn能完全溶解于Cu内形成单相α固溶体，称为单相黄铜。单相黄铜塑性很好，适宜冷、热压力加工；若ωZn＞39%，组织中出现以化合物CuZn为基的β＇固溶体，即黄铜中由α+β＇双相组织（双相黄铜）。少量的β＇对强度影响不大，因此强度仍然升高；若ωZn＞45%以后铜合金组织全部为β＇相，此时的合金已无使用价值。 牌号： 三、青铜 青铜原先是指人类最早应用的一种Cu-Sn合金。但现代工业上，是指黄铜、白铜（Cu-Ni合金）以外的其他元素作为主要合金元素的铜合金均称为青铜。 牌号: Q+主加元素符号及质量分数+其他元素符号及质量分数 铸造青铜则在牌号前面加“Z”。 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余为 Cu 。 1、锡青铜 是由Cu与Sn为主加元素组成的铜合金。工业上使用的锡青铜为ωSn=3%-14%。 性能：铸造时流动性较差，成分偏析倾向较大，并易产生分散缩孔等缺陷，但不会形成集中缩孔，故适用于铸造外形尺寸要求较