59_第七章有色金属材料.pptx

工程材料与热加工基础TheFundamentalsofEngineeringMaterialsHeatProcessing

在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他非铁金属及其合金称为有色金属。第七章 有色金属及其合金 Non-FerrousMetal

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。

第一节铝及铝合金一、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。它的密度小（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。

纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。纯铝的牌号用“铝”字汉语拼音字首“L”和其后面的编号表示。高纯铝的牌号有LG1、LG2、LG3、LG4和LG5，“G”是高字的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝量在99.85%～99.99%之间。工业纯铝的牌号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、和L6。后面的数字表示纯度，数字越大，纯度越低。

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

二、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变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类铝合金分类示意图

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。

三、铝合金的热处理可热处理强化变形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到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。固溶热处理(solutiontreatment)→淬火(quench)→时效处理(agingtreatment)

4%Cu的Al-Cu合金，加热到550℃并保温一段时间后,在水中快冷时,θ相(CuAl2)来不及析出,合金获得过饱和的α固溶体组织,其强度为σb＝250MPa。若在室温下放置,随着时间的延续,强度将逐渐提高,经4～5天后,σb可达400MPa。自然时效后的铝合金,在230～250℃短时间(几秒至几分钟)加热后,快速水冷至室温时,可以重新变软。如再在室温下放置,则又能发生正常的自然时效。这种现象称为回归。一切能时效硬化的合金都有回归现象。自然时效后的铝合金在反复回归处理和再时效时强度有所降低。时效后的铝合金可在回归处理后的软化状态进行各种冷变形。利用这种现象，可随时进行飞机的铆接和修理等。时时效效温温度度越越高高，，原原子子的的活活动动能能力力越越强强，，达达到到峰峰值值时时效效所所需需的的时时间间越越短短，，峰峰值值硬硬度度较较低低温温时时效效的的低低，，时时效效后后的的强强化化效效果果越越明明显显。。在室温下进行的时效称自然时效（naturalaging）；在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。随时效温度提高，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。 温度一定时,随时效时间延长,时效曲线上出现峰值,超过峰值时间,析出相聚集长大,强度下降,为过时效。含4%Cu铝合金的时效曲线

铝合金的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。该合金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。

1）时效初期，铜原子偏聚于α固溶体的{100}晶面上，形成铜原子富集区，称为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。随着时间的延长或温度的提高，在GP[1]区的基础上铜原子进