机械工程材料第7章非铁合金材料.pptxVIP

机械工程材料2024Feb25thMechanicalEngineeringMaterials大连理工大学出版社《机械工程材料》

第7章非铁合金材料【内容提要与学习目标】铁及其合金称为钢铁材料，除钢铁材料以外的所有金属及合金统称为非铁合金材料。非铁合金材料具有许多钢铁材料无法替代的优良特性，所以其使用量正在日益增加。本章主要介绍工业中常用的铝、镁、铜、钛及其合金和轴承合金，重点介绍它们的合金化原理、不同金属及其合金国家标准牌号的成分、组织与性能、用途之间的关系。本章内容中金属及其合金国家标准牌号众多，建议通过掌握其分类、国家标准牌号的编排原则和规律性的方法来学习，树立严格遵守国家技术标准的思想。通过本章的知识学习，要求学生达到：①掌握铝及其合金的合金化原理、分类、常用牌号和用途；②了解镁、铜、钛及其合金的分类、牌号和用途；③了解轴承合金分类、性能特点和用途。

第7章非铁合金材料7.1铝及其合金一、铝及其合金的特点及分类（一）、纯铝铝的密度为2.72g.cm-3，铝的熔点为660.24℃。铝具有优良的导电、导热性，其导电性仅次于银和铜，在大气中具有优良的耐蚀性。铝具有面心立方点阵，无同素异构转变，因此具有很高的塑性和较低的强度，抗拉强度只有50MPa左右。由于铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工，它可以压制成厚度有0.000638毫米的铝箔和冷拔成极细的细丝。根据GB∕T16474-2011《变形铝及铝合金牌号表示方法》规定，铝含量＞99.00%时为纯铝，其牌号用1×××系列表示。第二位为字母A或0则表示为原始纯铝；如果是其他字母或数字，则表示为原始纯铝的改型；牌号最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，则表示最低铝百分含量中小数点后面的两位数字。纯铝的牌号及杂质含量见教材表7-1。铝的主要用途是配制铝合金。配制优质铝合金一般使用牌号1070、1060、1050和1035，配制普通铝合金用1100等。在电气工业中，用纯铝1070和1060代替铜制造导线、电缆、电容器等。高纯度铝主要用于科学试验，化学工业以及其他特殊用途。

第7章非铁合金材料（二）、铝合金纯铝中加入合金元素配成铝合金，可改变其组织结构与性能，使之适宜作各种机器结构零件，铝合金保持了密度比较小的特点，一般在2.5～2.88g.cm-3之间。经常加入的元素有Cu、Zn、Mg、Si、Mn以及RE元素等。这些合金元素在固态铝中的溶解度一般都是有限的，因此，铝合金的组织中除了形成铝基固溶体(α)外，还有第二相(金属间化合物)。（三）、铝合金的分类根据加工工艺特点，铝合金可分为加工变形铝合金和铸造铝合金两类，如图7-1所示。图7-1铝合金分类示意图1.铸造铝合金铸造铝合金要求具有良好的铸造性能和足够的力学性能，共晶成分的合金具有优良的铸造性，但实际中，铸造铝合金并不完全都是共晶合金，其合金元素总量约为8%～25%。2.变形铝合金变形铝合金要求具备优良的冷热加工工艺性能，因此，合金元素含量比较低，合金元素总量不大于5%，但在高强度变形铝合金中，可达8%～14%。变形铝合金按其成分和性能特点又可分为不能热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金两类。这类合金由于具备良好的耐蚀性．故称为防锈铝。可热处理强化铝合金成分对应于状态图中F与D之间的合金，通过热处理能显著提高力学性能，这类铝合金包括硬铝、超硬铝和锻铝。

第7章非铁合金材料二、铝的合金化铝在合金化时一般都形成有限固溶体，主要是通过以下几方面强化：1、固溶强化纯铝通过加入合金元素形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。2、时效强化可热处理强化的铝合金是通过时效强化实现的。时效过程中使合金的强度、硬度增高。固溶处理加时效处理是铝合金强化的一种重要手段。3、过剩相强化当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，加热时便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。在铝合金中过剩相多数为硬而脆的金属化合物。它们在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用。使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。合金中过剩相数量愈多，其强化效果愈好，但过剩相过多时，合金变脆而导致强度急剧降低。在二元铝硅铸造铝合金中，其主要强化手段是过剩相强化。4、细晶强化细化强化包括细化铝合金固溶体基体和细化过剩相组织。铸造铝合金加入微量元素（变质剂）进行变质处理来细化合金组织。如铸造合金加入微量钠或钠盐或锑细化基体组织，加入Mn、Cr或Co等元素细化化合物。变形铝合金中添加微量Ti、Zr、Be以及RE等元素，起细化晶粒的作用。

第7章非铁合金材料三、变形铝合金变形铝合金根据性能特