《材料科学与工程导论》第3章金属材料.ppt

铝及铝合金 合金元素的作用 铝中加入合金元素后，可提高合金的强度， 并保持良好的加工性能。 提高强度的方法 固溶强化 时效强化 弥散强化 细晶强化 铝及铝合金 铝合金的种类 变形铝合金 铸造铝合金 用 途 铝丝、铝箔、铝合金型材等 复杂形状的铸件等 铜及铜合金 铜及铜合金的特点 优良的物理、化学性能。导电、导热性能好、耐腐 蚀等，是抗磁材料。 加工性能好。容易冷热成形，铸造铜合金铸造性能好。 具有某些特殊力学性能。比如优良的减摩性和耐摩性 高的弹性极限和疲劳强度。 色泽美观。 铜及铜合金 纯铜 纯铜为紫色，又称紫铜。主要用于制作 电导体及配制合金。工业纯铜分为4种： T1、T2、T3、T4。编号越大，纯度越低。 纯铜的强度低，不宜用作结构材料 铜及铜合金 铜合金种类 铜中加入合金元素后，可提高合金的强度， 并保持良好的加工性能。 铜合金的种类 黄铜 青铜 白铜 以Zn为主要合金元素。良好的加工性能， 优良的铸造性能，耐腐蚀性能也好。 以Sn为主要合金元素。用于铸造形状复杂 的零件。抗腐蚀性比黄铜还好。 以Ni为主要合金元素。具有较好的强度和 塑性，能进行冷加工变形，抗腐蚀性能也好。 钛及钛合金 钛及钛合金的特点 密度低、比强度高。 耐高温、耐腐蚀性能、低温韧性好等。 加工条件复杂，成本较高。 钛及钛合金 纯钛 钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。导热 性差。纯钛塑性好，强度高，可以加工成细 丝和薄片。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐 蚀性能好。 纯钛的晶体结构 882.5度以上：密排六方结构，称为α－Ti 882.5度以下：体心立方结构，称为β－Ti 钛及钛合金 钛合金的种类 α－钛合金 钛中加铝、硼等α稳定元素获得α－Ti合金。 这种合金的室温强度较低，但高温（500－ 600度）强度很高。抗氧化性、抗蠕变性以及 焊接性能良好。 钛中加入钼、铬、钒等元素后可获得β－Ti 合金。这种合金的强度高，冲压性能好，并 可通过淬火和时效获得强化。 这种合金的塑性好，容易锻造、压延和冲压， 并可通过固溶和时效进行强化。热处理后的 强度可提高50％－100％。 α＋β－钛合金 β－钛合金 镁及镁合金 纯镁的特点 密度低、比强度高。纯镁的密度只有1749kg/m3， 仅为铁的1/4、铝的2/3。 镁的电极电位较低，抗腐蚀性能差。 镁属于密排六方结构，因此塑性变形能力差。 镁及镁合金 镁合金的特点 低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的2/3重） 高比强度：优于钢和铝 震动吸收性好：可将震动能吸收并转化成热放出 易机械加工 耐冲击性好 电磁屏蔽性好 可再生利用：有利于环境优化 镁及镁合金 镁合金的种类 变形镁合金 铸造镁合金 用 途 镁合金各种型材 复杂形状的铸件等 第3章金属材料 钢铁生产的典型工艺（长流程） 钢铁生产的典型工艺（长流程） 矿石到金属的冶金工艺流程 金属材料分类 分类 按材料的作用分： 金属结构材料 金属功能材料 结构与功能一体化材料 组元、结构、组织、相及相图 Component (组元)：组成材料最基本的、独立的物质。 组元可以是元素或化合物如Fe、C、O、SiO2等。 材料可以由单一组元组成，如纯铁，石英SiO2等，也可以由多种组元组成，如碳钢(Fe、C二种组元)。 结构 材料的结构 键合结构 晶体结构 组织结构 材料的结构----键合结构 2.2.1材料的结构 离子建 共价键 金属键 化学键 氢 键 分子键 物理键 结合能 陶瓷材料 高分子材料 金属材料 冰（H20） 卤族晶体 注：1. 有些陶瓷材料属共价键化合物，如SiC陶瓷； 2. 分子键又称范德瓦尔斯力 3. 实际晶体并非只有一种键合结构，如冰晶（共价键、氢键） 材料的结构----晶体结构 晶 体：原子排列长程有序，有周期 非晶体：原子排列短程有序，无周期 准晶体：原子排列长程有序，无周期 定义：组成材料的不同物质表示出的某种形态特征 2.2.1材料的结构 材料的结构----组织结构 匀晶型组织 共晶型组织 包晶型组织 相图特征 结构特征 fcc结构 bcc结构 hcp结构 …... 组织特征 单相组织 两相组织 多相组织 …... 碳钢的分类 1。按碳的质量百分数分：低碳钢（C：≤0.25％） 中碳钢（C：0.25％≤ C ≤ 0.6％） 高碳钢（C：＞0.6％） 2。按钢的质量分（主要是杂质硫、磷的含量）：