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一、纯铝
1、性能
1)用量最大的有色金属、银白色;
2)面心立方晶体、塑性好:
5=50%,®
=80%,适于形变加工;
3)熔点低660C、密度小(2.7g/cm3)为铁的1/3,是一种轻金属材料;
4)导电性和导热性较好,仅次于银和铜;
5)对大气有良好的耐蚀性(AI2O3),但对酸、碱、盐的耐蚀性差;
6)强度低6b=80-100MPa,冷塑变后提高到6b=150-200MPa。
2、用途
工业纯铝很少用于制造机械零件,多用于制作电线、电缆及要求热导、抗蚀且受轻载的用品或器皿。
3、牌号
L.+数字
序号,数字愈大其纯度愈低;
“铝”
二、铝合金的分类及热处理
合金化:
在铝中加入某些合金元素所形成的合金。
最大特点比强度高(强度/密度之比),可用作受力构件和零件。
―►防锈铝合金(热处理不能强化)
―硬铝合金(热处理能强化铝合金)
―形变铝合金一>超硬铝合金(热处理能强化铝合金)
铝合金一锻造铝合金(热处理能强化铝合金)
*铸造铝合金
三、铝合金的热处理
1)固溶热处理(淬火)
目的在水中快速冷却,获得过饱和铜(或其它合金元素)的a固溶体组织。
2)时效
经固溶热处理的合金在室温(自然时效)或加热至一定温度放置(人工时效)随时间廷长因第二相(如CuAl2)的弥散析出,使强度提高、塑性降低的现象称为时效强化,这种热处理方法称为时效。
四、常用铝合金
1、形变铝合金
1)防锈铝合金(LF)-----200Mpa左右
(1)成分
为Al-Mn系、Al-Mg系合金,Mn、Mg的主要作用是固溶强化和提高耐蚀性。
(2)热处理:
不能进行时效强化,常采用冷变形方法提高其强度/
(3)代号:
“LF+序号”LF是“铝防”的汉语拼音字首,例、LF5。
(4)应用:
主要用于制作蒙皮、容器和装饰等抗蚀构件。
2)硬铝(LY)-----300-480MPa
(1)成分:
Al-Cu-Mg系合金,加入元素铜、镁形成强化相。
(2)热处理与性能
经固溶-时效处理,能获得相当高的强度,故称“硬铝”;
但抗蚀性差,采用“包铝”提高抗蚀性能;
“LY+序号”“LY”是“铝硬”的汉语拼音字首;
例、LY11
(4)应用:
主要用于制作发动机叶片、滑轮等有一定强度要求的零件和构件。
3)超硬铝(LC)600MPa
(1)成分:
Al-Cu-Mg-Zn系合金,加入元素铜、镁、锌形成更多的强化相。
(2)热处理
固溶处理-人工时效,其室温强度最高;
采用“包铝”提高抗蚀性能。
(3)代号:
“LC+序号”“LC”是“铝超”的汉语拼音字首,例、LC4。
(4)应用:
多用于制造受力大的重要构件,如飞机大梁、起落架等。
4)锻铝(LD)400Mpa以上
(1)成分与性能
Al-Cu-Mg-Si系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金,特点:
多元素少量;
且具有良好的热塑性、铸造和锻造性能,适合压力加工。
(2)热处理:
固溶处理-人工时效强化后,仍保持较高强度。
“LD+序号”“LD”是“铝锻”的汉语拼音字首;
例、LD5。
多用于制造受重载荷的锻件和模锻件。
2、铸造铝合金
1)成分:
具有良好的铸造性能,其成分接近共晶点。
2)热处理
(1)变质处理;
(2)固溶处理(淬火)+自然(人工)时效,提高其综合力学性能;
3)代号
ZL(铸铝)+序号(1XX硅系;
2X*铜系;
3XX镁系;
4xx辛系)例,ZL109---表示铸造铝硅合金。
4)常用铸造铝合金牌号、性能和应用
代号
性能
应用
ZL109
硅铝明
铸造性好、但力学性能低、
6b=140MPa、8=4%。
形状复杂的零件:
仪表、气缸体、水(油)泵壳体等。
ZL201
具有较咼的耐热强度。
内燃机气缸盖、活塞等咼温
(300C以下)工作的构件。
ZL301
具有较好的耐蚀性能、咼强度,但铸造性和耐热性差。
泵体、船舰配件等大气或海水中工作的构件。
ZL401
具有较高的强度、铸造性好、价格便宜,但耐热性差。
汽车、飞机上形状复杂的构件。
第二节铜及铜合金
一、纯铜(紫铜)
1、主要性能
1)观呈紫红色,又称紫铜;
纯铜密度为8.9g/cm3;
熔点1083C;
导电性和导热性优良;
无磁性;
碰撞冲击时无火花;
2)很好的化学稳定性,在大气、淡水、冷水中具有很好的耐腐蚀性;
但在海水、氨盐、氯化物、碳酸盐及氧化性酸中抗蚀性差,表面产生绿色的碱式碳酸铜薄膜,
即铜绿。
3)强度较低,但塑性极好,可加工成铜箔;
但纯铜加工硬化指数高,故通过冷变形强化效果好;
而且其低温韧性好,焊接性能优良。
2、应用
主要用于导电导热及兼有耐蚀性要求的结构件,如电机、电器、电线电缆、电刷、防磁机械、化工换热及深冷设备等,也用于配制各种性能的铜合金。
3、牌号
按其纯度不同有四个牌号
T1(99.95%Cu)、T2(99.90%Cu)、T3(99.7%Cu)、T4(99.5%Cu),其常用作导电,一般铜材及制铜合金。
二、铜合金
1、铜的合金化通过合金元素固溶、淬火时效和形成过剩相来强化材料,提高合金的性能。
主要固溶强化元素有Zn、Sn、Ai、Mn、Ni等;
Be、Ti、Zr、Cr等为常用的沉淀强化元素。
2、铜合金的分类
按成形方法分类:
变形铜合金及铸造铜合金。
按化学成分分类:
黄铜、青铜和白铜三大类。
1)黄铜
在铜中主要加入合金元素锌所形成的合金。
(2)分类按其成分分为:
普通黄铜和特殊黄铜,普通黄铜是由铜和锌组成的二元合金,
特殊黄铜是在普通黄铜中加入其它合金元素组成的多元合金;
按加工方法分为:
压力加工黄铜和铸造黄铜。
(3)合金元素对黄铜性能的影响
当Zn<
32%时,黄铜组织为单相a固溶体,Zn%f-强度f、塑性f,可进行冷、热加工;
当32%<
Zn<
45%时,Zn%ff强度f、塑性J,黄铜组织为双相a+(3'
可进行热加工,但不适合冷变形加工;
当Zn>
45%时,Zn%ff强度J、塑性J
加入Al、Sn、Ni、Mn等进一步提高合金强度和耐蚀性;
加入Si、Pb等可提高耐磨性。
(4)黄铜的牌号
普通黄铜:
_H_70
含铜量的百分数
特殊黄铜:
HPb59-1
铸造黄铜:
含Zn38%;
普通黄铜合金
“铸”
主加合金元素含量的百分数1%Pb
主加合金元素
(5)黄铜的性能和应用
6b〜320-600MPa,50%,价格便宜,因此日用品都用黄铜;
工程上制造弹壳、散热器、冷凝器管道等构件;
特殊黄铜可用于制造防海水浸蚀的船舶机械零件,如轴承、齿轮、螺旋桨叶和仪表,化工用耐蚀零件等。
(6)经冷加工的黄铜制品存在残余应力,易发生应力腐蚀开裂,需进行去应力
退火;
2)青铜
是指黄铜和白铜以外的其它铜合金。
其中铜锡合金称为锡青铜,其它青铜称特殊青铜。
一般说,青铜的耐磨性比黄铜好,所以在机械制造中青铜用的比较多。
(1)牌号
压力加工:
Q+主加合金元素符号及其含量+其它合金元素含量
例QSn6.5-0.1——代表Sn=6.5%,P=0.1%的锡青铜
■—►
铸造合金:
ZCuSnIOPbl。
(2)青铜分类、性能及应用
A、锡青铜
1锡青铜在大气、淡水、海水和水蒸汽中具有良好的耐蚀性,但在酸类及氨水中其耐蚀性较差;
2Sn<
7%的锡青铜为a单相固溶体,塑性好,适于压力加工;
3Sn>
7%的锡青铜,由于塑性差,只适于铸造加工,且铸造性能一般(流动性差,易形成疏松,组织不致密,但收缩小);
4青铜的耐磨性好;
5力加工锡青铜多用于制造导电弹性元件和轴瓦、轴套等耐磨零件;
6铸造锡青铜一般用于铸造气密性要求不高的铸件和艺术品。
B、铝青铜-----在铜中主要加入合金元素铝所形成的铜合金。
1比黄铜和锡青铜具有更高的强度、耐磨性和耐蚀性,并易于获得致密的铸件;
2Al=5%--7%的铝青铜塑性好,一般为压力加工铝青铜,如ZQAl9Mn2;
主要用作强度和耐磨性较高的耐磨零件(齿轮、蜗杆、轴套等);
3Al=8%-10%的铝青铜塑性低,一般为铸造铝青铜(如QAl5、Qal7);
主要用作仪器、仪表中的耐蚀弹性零件。
C、铍青铜——在铜中主要加入合金元素铍所形成的铜合金。
1铍青铜经固溶时效处理强化后,其强度6bmax=1250MPa,5=2%--4%,
疲劳抗力高,弹性好:
2而且抗蚀、耐热、耐磨等性能均好于其它铜合金;
3导电性和导热性优良,而且具有无磁性、受冲击时无火花等优点;
4主要用于制造精密仪器、仪表的弹性元件、耐磨零件等。
第三节钛及其合金
一、纯钛
1、性质
1)钛在地壳中蕴藏丰富,仅次于铝、铁、镁而居第四。
2)纯钛为银白色金属,相对密度4.54,也是一种轻有色金属。
钛熔点高
(1680C)、线膨胀系数小。
3)具有同素异物转变。
4)纯钛弹性模量低,耐冲击性好;
强度与铁相似(6b=220-260MPa),比强度很高,且具有很高的塑性(3=50-60%),钛的固溶强化显著,6b可高达550MPa,因此工业纯钛可直接用作工程结构材料。
5)钛具有较好的低温塑性,在550C以下有较好的耐热性,故钛还常用作低温材料和耐热材料。
6)在大气、海水、高温气体(550C以下)及中性和氧化性介质中具有极高耐蚀性,高于不锈钢;
但高温高浓度盐酸和硫酸、干燥氯气、氢氟酸和高浓度磷酸等介质对钛有较大的腐蚀作用。
2、纯钛的应用
工业纯钛(a-Ti)因其密度小,耐蚀性优异,而更重要的是其力学性能良好,因此是航空航天、船舶、化工等工业中常用的一种结构材料。
常用于制造350C以下及超低温下工作的受力较小的零件及冲压件,如飞机蒙
皮、构架、隔热板、发动机部件、柴油机活塞、连杆及耐海水等腐蚀介质下工作的管道阀门等。
二、钛合金及分类
1、热处理
1)退火:
提高合金塑性和韧性,消除应力及稳定组织;
2)淬火时效:
相变强化合金。
2、钛合金的性能特点与应用
1)a型钛合金
(1)牌号:
TA5、TA6、TA7
(2)组织:
a单相固溶体或a固溶体加微量金属间化合物;
(3)热
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- 有色金属 及其 合金