工程材料学7 第七章 有色金属及其合金.pptVIP

第7章有色金属及其合金*在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属，把其它非铁金属及其合金称为有色金属。*与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需的材料，等等。*§7-1铝及铝合金§7-1-1工业纯铝纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660℃，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。纯铝的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。*铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr、稀土等辅加元素。铝合金型材铝铸件铝合金丝*§7-1-2铝合金的分类铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。可将铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。形变铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类。*铸造铝合金，则是将熔融的合金液直接浇入铸型中获得成型铸件，要求合金应具有良好的铸造性能，如流动性好、收缩小、抗热裂性高。形变铝合金，是指合金经熔化后浇成铸锭，再经压力加工（锻造、扎制、挤压等）制成板材、带材、棒材、管材、线材以及其它各种型材，要求具有较高的塑性和良好的工艺成型性能。*§7-1-3铝合金的热处理可热处理强化形变铝合金的 热处理方法:固溶处理+时效。固溶处理是指将合金加热单相区恒温保持，形成单相固溶体，然后快速冷却，室温下得到过饱和固溶体组织的工艺。固溶处理后的铝合金在室温下放置一定时间或稍许（低温）加热，从过饱和固溶体中析出弥散强化相，使铝合金的强度和硬度明显提高，这种合金的性能随时间而变化的现象称为时效。*室温下进行的时效称自然时效(Naturalaging)；加热条件下进行的时效称人工时效(Artificialaging)。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。人工时效时，若时效温度过高，合金会出现软化现象，称之为过时效。含4%Cu铝合金的时效曲线*铝合金时效强化与其在时效过程中所产生的组织有关。以Al－4%Cu合金为例：在室温时的平衡组织为α+CuAl2（CuAl2即为平衡相θ），加热到固相线以上，第二相CuAl2完全溶入α固溶体中，淬火后获得在铝中的过饱和固溶体，有自发分解的倾向。当给予一定温度与时间条件时便要发生分解，包括以下四个阶段：*第一阶段：在过饱和α固溶体的某一晶面上产生铜原子偏聚现象，形成铜原子富集区（GP[Ⅰ]区），从而使α固溶体产生严重的晶格畸变，位错运动受到阻碍，合金强度提高。第二阶段：随时间延长，GP[Ⅰ]区进一步扩大，并发生有序化，便形成有序的富铜区，称为GP[Ⅱ]区，其成分接近CuAl2（θ相），成为中间状态，常用θ″表示。θ″的析出，进一步加重了α相的晶格畸变，使合金强度进一步提高。第三阶段：随着时效过程的进一步发展，铜原子在GP[Ⅱ]区继续偏聚。当铜与铝原子之比为1:2时，形成与母相保持共格关系的过渡相θ′。θ′相出现的初期，母相的晶格畸变达到最大，合金强度达到峰值。第四阶段：时效后期，过渡相θ′从铝基固溶体中完全脱落，形成与基体有明显相界面的独立的稳定相CuAl2，称为θ相。此时θ相与基体的共格关系完全破坏，共格畸变随之消失，随着θ相质点聚集长大，合金明显软化，强度、硬度降低。*Al－4%Cu合金时效的基本过程可以概括为：合金淬火→过饱和α固溶体→形成铜原子富集区（GP[Ⅰ]区）→铜原子富集区有序化（GP[Ⅱ]区）→形成过渡相θ′→析出平衡相θ（CuAl2）+平衡的α固溶体。*§7-1-4铝合金的牌号、性能及用途(1)形变铝合金①形变铝及铝合金牌号表示方法?防锈铝合金：LF+序号?硬铝合金：LY+序号?超硬铝合金：LC+序号?锻铝合金：LD+序号铝合金波纹管铝合金制品*②常用形变铝合金a.防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg的主要作用是提高 抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高强度。卫星天线