机械工程材料教学课件作者封金祥第９章.ppt

第９章　有色金属 ９.１　铝及铝合金 ９.２　铜及铜合金 ９.３　钛及钛合金 返回 ９.１　铝及铝合金 ９.１.１　纯铝 纯铝呈银白色，密度为２.７ｇ／ｃｍ３，熔点为６６０℃，具有优良的导热性和导电性。铝化学性能活泼，表面易生成一层致密的氧化膜Ａｌ２Ｏ３，可阻止内部继续氧化，有一定的抗腐蚀能力。铝为面心立方晶格的金属，无磁性，强度、硬度低，不适于制作受力零件，主要用于制作铝合金。铝的塑性好，适宜变形加工，冷变形后，强度可达１５０～２５０ＭＰａ。 工业纯铝的纯度可达９８.０％ ～９９.７％，可用于制造铝合金的原料，还可以制造各类线材、管材和板材等。 下一页 返回 ９.１　铝及铝合金 工业纯铝的牌号为１０７０Ａ、１０６０、１０５０Ａ、１０３、１２００（化学成分近似于牌号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５），牌号中数字越大，表示杂质越多。 ９.１.２　铝合金 根据铝合金的成分和工艺特点，可将其分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。 如图９－１所示，在铝合金状态图上，可以看到ＤＦ的左侧为形变铝合金，其中Ｆ点的左侧为热处理不能强化的铝合金，而右侧则为能强化的铝合金；Ｄ点右侧的铝合金塑性不好，只能通过铸造获得所需性能，称为铸造铝合金。 上一页 下一页 返回 ９.１　铝及铝合金 １.形变铝合金 （１）防锈铝（代号ＬＦ）。它属于Ａｌ－Ｍｎ或Ａｌ－Ｍｇ系，以锰或镁做主加元素，能产生固溶强化和提高耐蚀性，属于不能通过热处理强化的铝合金。 ＬＦ５、ＬＦ１１为Ａｌ－Ｍｇ系合金，抗蚀性高，退火状态下塑性好，焊接性良好，切削加工性能差，主要用于管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件及制品。 （２）硬铝（代号ＬＹ）。硬铝有Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ和Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｎ系等，这类铝合金通过淬火和时效处理后强度和硬度会大幅度提高。 上一页 下一页 返回 ９.１　铝及铝合金 但硬铝的耐蚀性差，特别是在海水中，因为它含有较高的铜，易发生电化学腐蚀。 （３）超硬铝（代号ＬＣ）。超硬铝有Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｚｎ系等，这类铝合金是在硬铝的基础上加入了锌，使材料具有更高的强度和硬度，超硬铝通常采用淬火和人工时效工艺加工。硬铝和超硬铝是飞机的重要结构材料，如飞机的大梁、蒙皮及铆钉等。 （４）锻造铝（代号ＬＤ）。锻造铝由Ａｌ－Ｃｕ－Ｍｇ－Ｓｉ系组成，热塑性好，锻造加工后，经淬火＋人工时效，可大幅度提高材料的强度和硬度。 部分形变铝合金的牌号、性能及应用如表９－１所示。 上一页 下一页 返回 ９.１　铝及铝合金 ２.铸造铝合金（代号ＺＬ） 这类合金不能通过变形加工，而只宜通过铸造方式获得形状复杂的零件，常用的材料有Ａｌ－Ｓｉ系、Ａｌ－Ｃｕ系、Ａｌ－Ｍｇ系和Ａｌ－Ｚｎ系。 （１）Ａｌ－Ｓｉ系铸造铝合金，俗称硅铝明，主加元素硅的含量为４.５％ ～７.５％，此类合金铸件经时效处理σｂ可达２４０ＭＰａ以上，可以制作受力较大的铸件。 （２）Ａｌ－Ｃｕ系铸造铝合金，主加元素为铜，一般含量为４.５％ ～５.３％，经时效处理后具有较高的强度和耐热性，但铸造性能和耐蚀性则略差一些。 上一页 下一页 返回 ９.１　铝及铝合金 （３）Ａｌ－Ｍｇ系铸造铝合金，主加元素镁的含量可达１.５％ ～５.５％，经时效处理后具有强度高、耐蚀性好及密度小等特点。 （４）Ａｌ－Ｚｎ系铸造铝合金，主加元素锌的含量可达５.０％ ～６.５％，具有优良的铸造性能，铸件经变质处理和时效处理后能显著提高强度且价格较低，不足之处是抗蚀性较差、热裂倾向较大。 部分铸造铝合金的牌号、代号和用途如表９－２所示。 上一页 返回 ９.２　铜及铜合金 ９.２.１　纯铜 纯铜呈紫红色，又称紫铜，密度为８.９ｇ／ｃｍ３，熔点为１０８３℃，导电性和导热性排在金、银之后，是抗磁金属，强度低而塑性好，不能通过热处理强化。纯铜可制成各种电线、电缆、板材和管材等。 ９.２.２　铜合金 纯铜强度低，可通过添加合金元素来改变其性能。铜合金按色泽不同分为黄铜、白铜与青铜三种。 １.黄铜 下一页 返回 ９.２　铜及铜合金 以锌为主加元素的铜合金称为黄铜，只有铜锌两种组元的叫普通黄铜，在普通黄铜的基础上又添加其他元素的称为特殊黄铜。 １）普通黄铜 常用的有Ｈ７０、Ｈ８０，为单相组织，塑性好，而Ｈ６２、Ｈ５９为双相组织，不能进行冷压力加工。Ｈ表示普通黄铜，数字表示铜所占的比例，其余为锌。 常用普通黄钢的牌号、化学成分、性能及用途如表９－３所示。 ２）特殊黄铜 上一页 下一页 返回 ９.２　铜及铜合金 在普通黄铜的基础添加其他元素，就成了特殊黄铜，如加硅可以提高力学性能，具有良好的耐蚀性和流动性；加铅可以改善切削加工性；加锡可以显著提高在海洋大气和海水中的耐蚀性等。常用特殊黄铜的牌号、化学成分、性能及用途如表９－４所示。特殊黄铜又根据加工方式分为压力加工和铸造两类，表示方法分别为： （１）压力