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1、第八章有色金属及其合金第1页，共17页，编辑于2022年，星期三有色金属性能及特点有色金属性能及特点 力学性能力学性能：高的：高的比强度比强度（强度（强度/密度）；密度）；物理性能物理性能：导电性、导热性、无磁性、形状记忆特性：导电性、导热性、无磁性、形状记忆特性 化学性能化学性能：耐腐蚀：耐腐蚀 第2页，共17页，编辑于2022年，星期三第一节第一节 铝合金及其应用铝合金及其应用知识要点知识要点铝合金的强化方式铝合金的强化方式铝合金的分类及应用铝合金的分类及应用第3页，共17页，编辑于2022年，星期三一、纯铝的性能特点及应用：一、纯铝的性能特点及应用：轻，密度低轻，密度低 配置铝合金配置铝
2、合金 抗大气腐蚀抗大气腐蚀 包覆材料包覆材料 导电导热性好导电导热性好 导线、电容导线、电容 加工性能好加工性能好 包装材料包装材料 强度低强度低 不能作为承受载荷的结构材料应用不能作为承受载荷的结构材料应用 二、铝合金：二、铝合金：向铝中加入合金元素向铝中加入合金元素 铝合金铝合金 。常加的合金元素常加的合金元素 ：主：主：Cu,Mg,Si,Zn,MnCu,Mg,Si,Zn,Mn等；等；微：微：Ti,Zr,Cr,BTi,Zr,Cr,B等；等；纯铝的牌号：四位字符（以纯铝的牌号：四位字符（以1开头，第二位表示纯铝的成分状况，开头，第二位表示纯铝的成分状况，第三、四位表示铝的质量分数小数点后两位
3、数。）第三、四位表示铝的质量分数小数点后两位数。）第4页，共17页，编辑于2022年，星期三1 铝合金的分类铝合金的分类变形铝合金变形铝合金（D以左）以左）铸造铝合金铸造铝合金（D以右）以右）不能热处理强化铝合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金共晶点共晶点合金元素合金元素第5页，共17页，编辑于2022年，星期三2 2 铝合金的强化方式铝合金的强化方式 变形强化变形强化（加工硬化）（加工硬化）变质处理变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金（细晶强化）：适合铸造铝合金 固溶强化固溶强化：铝合金都有：铝合金都有 时效强化时效强化：（重点）：（重点）可热处理强化铝合金。可热处理
4、强化铝合金。时效强化：时效强化：铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段时间，随时铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保温一段时间，随时间延长其强度硬度显著增加的现象。间延长其强度硬度显著增加的现象。时效强化的步骤：时效强化的步骤：固溶处理（淬火）固溶处理（淬火）时效时效得到过饱得到过饱和的相和的相过饱和相中析过饱和相中析出强化相出强化相自然时效自然时效人工时效人工时效第6页，共17页，编辑于2022年，星期三时效曲线第7页，共17页，编辑于2022年，星期三变质处理：变质处理：常用于铸造铝合金常用于铸造铝合金未变质处理的组未变质处理的组织织变质处理的组织变质处理的组织第8页，共17页，编
5、辑于2022年，星期三三三 常用的铝合金常用的铝合金变形铝合金（变形铝合金（D D成分以左的合金）成分以左的合金）铸造铝合金铸造铝合金 （D D成分以右的合金）成分以右的合金）1 1 变变形形铝铝合合金金（DD成成分分以以左左的的合合金金 ）：制制成成各各种种型型材材、棒棒料料、板、管、线、箔等。板、管、线、箔等。牌号：四位字符（牌号：四位字符（2 0 2 0）（第一位为数字，表示铝合金组别（第一位为数字，表示铝合金组别2：铜（：铜（Cu）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金 3：锰（：锰（Mn)为主要合金元素的铝合金为主要合金元素的铝合金4:硅（硅（Si）为主要合金元素的铝合金）为
6、主要合金元素的铝合金5：镁（：镁（Mg）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金6：镁和硅（：镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合金为主要合金元素的铝合金7:锌（锌（Zn）为主要合金元素的铝合金）为主要合金元素的铝合金 第二位：第二位：A/（0）原始合金原始合金其它字母表示改型合金其它字母表示改型合金第三、四位：区第三、四位：区分同一组的不同分同一组的不同合金。无特殊意合金。无特殊意义义第9页，共17页，编辑于2022年，星期三（1 1）铝铜合金）铝铜合金（又称硬铝）（又称硬铝）成分：成分：ALCuMg(Mn)ALCuMg(Mn)元素作用：元素作用：Cu,Mg:Cu,Mg:形成强化相
7、（形成强化相（CuALCuAL2 2,CuMgAL,CuMgAL2 2）,时效强化。时效强化。Mn Mn提高抗腐蚀性能；固溶强化；提高抗腐蚀性能；固溶强化；性能：强度较高，塑性好，可性能：强度较高，塑性好，可时效强化。时效强化。应用：主要用于飞机构件，如应用：主要用于飞机构件，如飞机蒙皮飞机蒙皮(2A12)(2A12)、挤压成螺旋桨、叶、挤压成螺旋桨、叶片片(2A11)(2A11)等重要零件。等重要零件。（2）铝锰合金（防锈铝合金）铝锰合金（防锈铝合金）成分：成分：ALMnALMn（主）（主）MgMg Mn,Mg Mn,Mg的作用：的作用：提高抗腐蚀性能及塑性，固溶强化提高抗腐蚀性能及塑性，固
8、溶强化第10页，共17页，编辑于2022年，星期三性能：抗蚀性高，塑性好，不能热处理强化，可冷变形强化。性能：抗蚀性高，塑性好，不能热处理强化，可冷变形强化。应用：油箱、应用：油箱、油管（罐）、铆钉（油管（罐）、铆钉（3A213A21）等。）等。（3）铝锌合金（超硬铝）铝锌合金（超硬铝）成分：成分：AlZnCuMg特点：时效产生强烈的强化效果，强度很高（可达特点：时效产生强烈的强化效果，强度很高（可达680MPa),缺点缺点是耐热性、抗蚀性差。是耐热性、抗蚀性差。应用：飞机大梁、起落架等（应用：飞机大梁、起落架等（7A04）（主要受力构件）（主要受力构件）（4）铝镁合金）铝镁合金成分：成分：A
9、l-Mg-(少量少量Mn,Si,Fe)特点：塑性好、易于变形加工，抗腐蚀性能好、焊接性能好，不特点：塑性好、易于变形加工，抗腐蚀性能好、焊接性能好，不能进行热处理强化。比纯铝能进行热处理强化。比纯铝轻轻。应用：航空工业中的管道、铆钉等。应用：航空工业中的管道、铆钉等。第11页，共17页，编辑于2022年，星期三2 铸造铝合金铸造铝合金特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂的特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于生产形状复杂的零件。零件。Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金（铸造性能和力学性能配合最佳）（铸造性能和力学性能配合最佳）（1 1）简单硅铝明：）简单硅铝明：Z
10、L102ZL102（ZALSi12ZALSi12）组织：组织：a+a+Si Si 共晶体共晶体 性能：铸造性能好，强度低。性能：铸造性能好，强度低。用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳等。第12页，共17页，编辑于2022年，星期三（2 2）复杂）复杂(特殊）硅铝明：在特殊）硅铝明：在ALSiALSi基础上加入其它合金元素基础上加入其它合金元素（Cu,Mn,Ni,MgCu,Mn,Ni,Mg等）等）强化方式（时效强化，变质处理）。强化方式（时效强化，变质处理）。性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、
11、耐热性。应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活塞发动机活塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号ZL109)ZL109)。第13页，共17页，编辑于2022年，星期三 第二节第二节 轴承合金轴承合金一一轴承轴承二二分类：分类：滑动轴承滑动轴承和滚动轴承和滚动轴承三三滑动轴承的构成：轴承体和轴瓦滑动轴承的构成：轴承体和轴瓦四四轴承合金：制造轴瓦和内衬的耐磨合金称为轴承合金。轴承合金：制造轴瓦和内衬的耐磨合金称为轴承合金。二二轴承合金的性能要求轴承合金的性能要求1足够的抗压强度、疲劳强度和冲击性能；足够的抗压强度
12、、疲劳强度和冲击性能；2摩擦系数小，减摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合能力，摩擦系数小，减摩性能好，良好的磨合性能和抗咬合能力，蓄油性能好，以减小轴颈磨损并防止咬合；蓄油性能好，以减小轴颈磨损并防止咬合；3具有小的膨胀系数合良好的导热性能合耐腐蚀性能。具有小的膨胀系数合良好的导热性能合耐腐蚀性能。第14页，共17页，编辑于2022年，星期三三三轴承合金的组织特点轴承合金的组织特点软硬不同的多相合金软硬不同的多相合金分为两类：一是软基体上分布硬质点；分为两类：一是软基体上分布硬质点；(主要内容）主要内容）二是硬基体上分部软质点。二是硬基体上分部软质点。四四常用的轴承合金常用的轴承合金1锡基和铅基
13、轴承合金（巴氏合金）锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）2 熔点低，软基体上分布硬质点。熔点低，软基体上分布硬质点。3（1）锡基轴承合金）锡基轴承合金(Sn（主）（主）SbCu）4 软基体：软基体：Sb溶于溶于Sn的固溶体的固溶体5 硬质点：硬质点：SbSn化合物化合物牌号：ZSnSb12Pb10Cu4第15页，共17页，编辑于2022年，星期三应用：应用于重型动力机械的轴承合金，如汽轮机、涡轮压缩机和高应用：应用于重型动力机械的轴承合金，如汽轮机、涡轮压缩机和高速内燃机等。速内燃机等。（2）铅基轴承合金（）铅基轴承合金（Pb(主）主）Sb+Sn+Cu)软基体：软基体：a+ba+b共晶体共晶体硬质点：初生的硬质点：初生的b b相和相和Cu2Sb化合物化合物特点：成本低，性能低于锡基轴承合金。特点：成本低，性能低于锡基轴承合金。应用：作为低速、低载荷的轴承合金，主要用于汽车、拖拉机曲轴应用：作为低速、低载荷的轴承合金，主要用于汽车、拖拉机曲轴等。等。性能：耐磨性好、导热性好，耐腐蚀、嵌藏性好，摩擦系数低，性能：耐磨性好、导热性好，耐腐蚀、嵌藏性好，摩擦系数低，缺缺点是工作温度低、疲劳强度低、价格高。点是工作温度低、疲劳强度低、价格高。第16页，共17页，编辑于2022年，星期三第17页，共17页，编辑于2022年，星期三