第五章非铁金属材料与粉末冶金汇报材料
粉末冶金复习资料
粉末冶金复习题填空:1.粉末冶金是用(金属粉末货金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过(成形)和(烧结)制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺过程。
2.从制粉过程的实质来分,现有制粉方法可归纳为(物理化学法)和(机械法)。
机械法是将原材料机械地粉碎,而(化学成分)基本上不发生变化的工艺过程;物理化学法是借助(化学的)或(物理)的作用,改变原材料的(化学成分)或(聚集状态)而获得粉末的工艺过程。
3.通常把固态物质按分散程度不同分成(致密体)、(粉末体)和(胶体)三类;〔1〕,即大小在1mm以上的称为(致密体),0.1μm 以下的称为(胶体),而介于二者的称为(粉末体)。
4.粉末冶金工艺过程包括(制粉)工序,(成形)工序和(烧结)工序。
5.粉末冶金成形前的预处理包括(粉末退火)、(筛分)、(混合)、(制粒)、和(加润滑剂)等。
6.粉末特殊成形方法有(等静压成形)、(连续成形)、(无压成形)、(注射成形)、(高能成形)等。
7.粉末的等温烧结过程,按时间大致可以划分为三个界限(1)(粘结阶段)(2)(烧结颈长大阶段)(3)(闭孔隙球化和缩小阶段)。
8.通常按烧结过程有无明显的液相出现和烧结系统的组成进行分类分为(单元系烧结)、(多元系固相烧结)、(多元系液相烧结)。
9.常用的粉末冶金锻造方法有(粉末热锻)和(粉末冷锻);而粉末热锻又分为(粉末锻造)、(烧结锻造)和(锻造烧结)三种。
10.粉末冶金复合材料的强化手段包括(弥散强化)、(颗粒强化)和(纤维强化)。
11.粉末是颗粒与颗粒间的空隙所组成的分散体系,因此研究粉末体时,应分别研究属于(单颗粒)、(粉末体)及(粉末体的孔隙)等的性质。
12.粉末在压制过程中,粉末的变形包括(弹性变形)、(塑性变形)和(脆性变形)。
13.通常等静压按其特性分成(冷等静压)和(热等静压)。
14. 烧结过程有自动发生的趋势。
从热力学的观点看,粉末烧结是(系统自由能减小)的过程,即烧结体相对于粉末体在一定条件下处于(能量较低)状态。
粉末冶金报告
粉末冶金报告-1--真空雾化法【1】总结性引言金属及合金粉末作为为粉末冶金的基础原料，它的性能直接影响粉末冶金制品的性能，气雾化法制取金属及合金粉末已成为金属粉末制造业的主要生产方法。
与其它制粉方法相比，雾化法生产率高、适应于多种金属及其合金粉末，是主要的金属粉末制备方法之一。
气雾化技术制备的粉末粒度细小、球形度高、氧含量低、具备大量生产的能力且成本低的优点。
经历近200 年的发展，气雾化目前已经成为生产高性能球形金属及合金粉末的主要方法。
以铁粉为例：世界每年85 万吨铁粉中75％是水雾化铁粉。
粉末冶金制品向着高强度、高密度、高精度、形状复方向发展，对金属及合金粉末的性能(如：纯度、粒度，压制性等)要求越来越高[1]。
粉末冶金技术的发展，注射成型、温压成型、原型制造等等新工艺。
新技术相继问世，对金属及合金粉末的粘度，根实密度等性能提出新的要求。
这些必然促进气雾化制粉技术的发展，事实上，近年来，气雾化制粉技术有了很大的发展。
金属及合金的性能大大提高了。
由于气雾化制粉技术的机证目前世界尚无定论，而发表的经验公式受到具体实验装置的限制应用的普遍性受到质疑。
气雾化制粉技术的发展是在不断实践中解决所遇到的问题而得以前进的。
【2】真空雾化法原理真空熔炼高温合金气体雾化制粉技术是在一般气体雾化制粉技术基础上发展起来的综合性技术。
用该法生产的金属粉末，除了具有气体雾化制粉技术的冷速高、晶粒细、成分均匀、固熔度高等特点（这些是常规粉末冶金制粉方法难以得到的）外，还有着粉末纯、含氧量低、细粉收得率高、外貌球形度高等特点[2]。
真空溶气雾化法能够生产高纯度球形粉末。
其原理是：当在气压下被气体过饱和的合金液体突然暴露到真空时，溶解的气体将溢出而膨胀，只是合金液体雾化，继之冷凝成粉末。
对于镍铜钴铁盒铝的基体合金均可以采用熔氢的方法实现真空溶气雾化法制粉。
真空雾化制粉装置，是为了满足在真空条件下雾化制粉工艺的研究与小批量生产而设计的装置。
非铁金属材料与粉末冶金材料知识
非铁金属材料与粉末冶金材料知识非铁金属材料与粉末冶金材料知识非铁金属材料指除铁以外的金属材料。
非铁金属材料具有重要的物理、化学和机械特性，被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。
非铁金属材料能够制造出高强度、高耐热、高抗腐蚀、高导电和耐磨损的材料。
下面将介绍几种常见的非铁金属材料。
1.铜及其合金铜是唯一既能够被用作结构材料，又能够被用来制造电器、导线等高电导性材料的金属材料。
铜合金包括黄铜、青铜、铜铝合金、铜镍合金和铜镍硅合金等。
在黄铜中，含有30%至40%的锌，既能够提高铜的强度，又能够降低材料成本。
青铜中，铜和锡的比例大概是9：1，它具有良好的耐腐蚀性和机械性能，被广泛应用于制造自动化机器、伺服机和船舶轴承等领域。
2.铝及其合金铝合金具有轻、强度高、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空、汽车和建筑等领域。
铝合金的主要组成元素是铜、镁和锌。
在铝合金中，不同的合金组成会产生不同的性能。
例如，铝镁合金强度高、刚性好、耐腐蚀性好；铝锰合金具有高的强度和淬火性能；铝锌合金容易加工，强度高；铝铝合金强度高、可焊。
3.镁及其合金镁具有极低的密度，仅为钢的2/3、铝的1/4，所以被称为轻金属。
镁的强度和硬度较低，但其强度和刚性可以通过合金化得到提高。
镁合金主要包括镁铝合金、镁锌合金和镁锰合金。
镁合金具有极低的密度、良好的耐腐蚀性、高的热导率和良好的可加工性。
4.钛及其合金钛和其合金具有优异的机械性能、抗腐蚀性能、重量轻，因此被广泛应用于航空、航天、船舶、汽车、医疗等领域。
钛合金的主要组成元素为铝、钼、铁、钒等，其中最重要的是钛铝合金和钛铝锌合金。
钛及其合金具有良好的可塑性、良好的焊接性和优异的热膨胀性和低温性能。
5.镍及其合金镍合金主要包括镍铬合金、镍钴合金、镍钼合金等。
镍及其合金具有极高的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性，因此被广泛应用于石化、航空、航天和制造业等领域。
在极端条件下，镍合金可以保持其稳定性和可靠性，尤其是在高温、高压环境下，镍合金的性能十分优越。
粉末冶金实验课实验报告总结
粉末冶金实验课实验报告总结学校：北京科技大学专业：材料科学与工程班级：材科2班姓名：吴亚洵学号：40730105日期：2010.1.14.实验1 可渗性烧结金属材料密度测定1、国家标准号：GB 5163-852、鉴定试样所需的详细说明：试样经过清洗除油干燥，在空气中称量。
防水处理（表面用凡士林覆盖），再次在空气中称量。
可由称重时候适量的减少求出其体积，密度可计算出来。
3、所需要公式及实验结果：'442m m m d -=ρD=试样密度M2=4.8655干燥不含油试样空气中称重的质量；gM4=4.9391浸油试样在空气中称重的总质量；gM4'=4.05052浸油试样在水中称重的总质量；gρ实验温度下水的密度实验结果表达：d=5.484、可能影响实验结果的影响因素环境温度，称量仪器的精度，读数的误差，尼龙绳的质量误差，油没有抹匀的精度误差 实验总结：试样小于0.5cm3时可以把数个试样集中起来测量，可以提高测量精度实验2球星铜粉松散烧结概述：粉末松散烧结，又称松装烧结。
是指金属粉末不经成型而松散或振实装在耐高温的模具内直接进行的粉末烧结，松装烧结主要用来制取透过性较大，精华精度要求不高的多孔材料。
比如用于过滤汽油，润滑油，化学溶液等等。
多孔材料的特征明显，颗粒多位球形颗粒。
松装烧结是由于粉末颗粒间相接触面积小，必须严格控制烧结温度和气氛，是少结成的制品具有足够的强度，又不至于收缩过大而降低孔隙度。
实验材料：100目球形铜粉、石墨模具，管式烧结炉，游标卡尺步骤：1、用游标卡尺测量石墨模具的内径尺寸。
2、将铜粉松装在石墨模具内3、将装有铜粉的模具于管式炉中850度烧结20min ，氮气保护。
4、冷却后把烧结好的铜粉配体从石墨模具内取出，测量尺寸5、计算烧结前后的尺寸收缩率计算结果整个过程分为制粉---成型---烧结，铜粉极易氧化，需要用惰性气体保护气实验3粉末松装比重的测定1、实验目的通过被实验了解粉末松装比重的测定方法，以及影响松装比重的因素。
粉末冶金行业相关汇报材料
２０10特刊（总第108、109期）２０10年9月15日●中国机协粉末冶金专业协会六届三次常务理事会工作会议在京召开● 2009年中国粉末冶金零件生产进展●北美粉末冶金产业现状-2010●日本粉末冶金零件生产概况-2009●公认的绿色技术-粉末冶金●日立粉末冶金（东莞）有限公司概况● PMG上海中国有限公司简介●编后语●关于开展2010年中国机械通用零部件行业技术创新产品活动的通知中国机协粉末冶金专业协会六届三次常务理事会工作会议在京召开中国机协粉末冶金专业协会六届三次常务理事会工作会议于2010年8月11 -12日在北京召开。
到会代表：会长芦德宝、名誉会长倪冠曹；副会长李庆安、申承秀、刘起、徐同、赵继华、刘和气、上海汽车粉末冶金有限公司宗华辉总工程师、兴城粉末冶金有限公司苏东瀛总经理助理、东睦新材料集团股份有限公司副总经理、协会副秘书长曹阳；中国机械通用零部件工业协会常务副理事长兼秘书长王长明、副秘书长姚海光到会指导并讲话；会议还特别邀请了中国钢研科技集团公司总经理助理、中国钢协秘书长韩伟、院长助理李小黎；顾问韩凤麟教授及老专家李祖德、李策出席会议；本次会议协办单位：有研粉末新材料（北京）有限公司汪礼敏总经理应邀参加会议。
到会代表共计23人。
会议由芦德宝会长主持。
会议审议通过了《中国机协粉末冶金零件行业“十二五”发展规划（草案）》。
全体与会代表同意秘书处组织出版《中国机械粉末冶金工业总览》2010年版。
积极支持编写工作。
中国钢研科技集团公司总经理助理韩伟通报了中国粉末冶金工业技术创新战略联盟的组建进展情况。
与会代表就此发表了各自见解。
一致认为组建粉末冶金产业技术创新战略联盟，产学研紧密合作，解决粉末冶金产业面临的技术瓶颈，开发高性能粉末冶金制品，实现资源共享，将对粉末冶金工业的发展产生历史性的积极影响。
会议通报了2010年上半年粉末冶金零件行业经济运行有关情况。
芦德宝会长对协会的统计工作提出了改进统计方法等很好的建议。
粉末冶金原理
粉末冶金原理粉末冶金新技术摘要本文主要从粉末冶金的基本工艺过程阐述粉末冶金工业今年出现的新工艺，粉末冶金的制粉，成型，烧结等方面论述了粉末冶金的新工艺以及这些工艺的特点及相关应用，论述粉末冶金的新工艺的发展方向关键字：粉末冶金、新技术、粉末冶金工艺1.引言粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。
粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。
由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用粉末冶金是一门新兴的材料制备技术。
近代粉末冶金兴起于19世纪末20世纪初。
至20世纪30年代, 粉末冶金整套技术逐步形成, 工业生产初具规模, 对工艺过程及其机理的研究也取得了一定成果。
20世纪中期, 粉末冶金生产技术发展迅速, 产品应用领域不断扩大, 成为现代工业的重要组成部分。
并在此基础上, 为适应科学技术飞速发展对材料性能和成形技术提出的更高要求, 开发了多项粉末冶金新工艺, 包括: 热等静压、燃烧合成、快速凝固、喷射成形、机械合金化、粉末注射成形、温压成形、快速全向压制、粉末锻造、热挤压、爆炸。
2.粉末冶金新技术--制粉2.1雾化法制备金属粉末---低氧含量铁粉生产在无氧气氛中进行, 并包含一些石蜡,这些分解为碳与氢。
碳与铁反应, 形成很薄的富碳表面层。
碳含量使颗粒的延性降低, 但提高了表面的烧结活性。
在粉末压块中, 碳易于扩散到颗粒中心及相邻的颗粒中, 因而可用于生产不需添加石墨的粉末冶金钢。
瑞典IPS钢粉公司每年低氧含量雾化铁粉, 其氧含量低于 (0.015%)。
对于粉末冶金应用来说,这种无氧粉末允许使用便宜的合金元素(铬和锰等)代替镍和铜。
镍作为战略性资源，不但价格昂贵，并且还是一种致癌物, 应尽量避免使用。
这种粉末也很适合于用温压与热等静压工艺来生产高强度部件。
5粉末冶金
5.2.3 成
形
成形是将粉末转变成具有所 需形状的凝聚体的过程。通过成形， 需形状的凝聚体的过程。通过成形， 松散的粉末被压实成具有一定形状、 松散的粉末被压实成具有一定形状、 尺寸和强度的坯件。 尺寸和强度的坯件。压制过程中松 散的粉末通过位移和变形而密实， 散的粉末通过位移和变形而密实， 随着压力的增加压坯的密度及密度 分布、压坯的强度等发生变化。 分布、压坯的强度等发生变化。常 模压、 用的成形方法有模压 等静压、 用的成形方法有模压、等静压、轧 粉浆浇注、挤压、 制、粉浆浇注、挤压、松装烧结成 爆炸成形等 形和爆炸成形等。
图5.2.4 常用的模压方法
a）单向压制 b）双向压制 c）浮动模压制 1、8—固定模冲 2、6—固定阴模 3—粉末 固定模冲 固定阴模 粉末 10—运动模冲 4、5、7、10 运动模冲 9—浮动阴模 浮动阴模
2.等 静 压 制
压力直接作用在粉末体或弹性模套上， 压力直接作用在粉末体或弹性模套上， 使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而 获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。 获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。 按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。 冷等静压制为在室温下等静压制，液体为 冷等静压制为在室温下等静压制， 压力传递媒介 。 热等静压制为把粉末压坯或装入特制容器 内的粉末体置入热等静压机高压容器中， 内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以 高温和高压， 高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致 密的零件或材料的过程。 密的零件或材料的过程。
5.2.4 烧
结
烧结是粉末或粉末压坯, 烧结是粉末或粉末压坯,在适当的温 度和气氛中受热所发生的现象或过程。 度和气氛中受热所发生的现象或过程。 常用的烧结方法按原料组成不同分 为单元系烧结、 为单元系烧结、多元系固相烧结及多元系 液相烧结; 液相烧结;按进料方式不同分为连续烧结 和间歇烧结等。 和间歇烧结等。 影响烧结体性能主要是: 影响烧结体性能主要是:粉末体的性 状、成形条件和烧结的条件。烧结条件的 成形条件和烧结的条件。 因素包括加热速度、烧结温度和时间、 因素包括加热速度、烧结温度和时间、冷 却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。 却速度、烧结气氛及烧结加压状况等。
【大学】非铁金属材料与粉末冶金材料ppt课件
HSn62-1表示wCu≈62%，wSn≈1%，其他为Zn 的加工锡黄铜。
ZCuZn40Mn3Fe1，表示wZn≈40%、wMn≈3% wFe≈1%、其他为Cu的铸造特殊黄铜。
第5章 非铁金属资料与粉末冶金资料 5. 2.2铜合金
第5 章
19
☆Pb黄铜：HPb60-1 切削性能好，耐磨性好——钟表零件
铝-锌铸造合金
有较高的强度，是最廉价的一种铸造铝合金。其主要缺陷
是抗蚀性差。
第5章 非铁金属资料与粉末冶金资料 5. 2铜及铜合金
第5 章
13
5.2 铜及铜合金
5.2.1 工业纯铜
纯铜为紫色，又称紫铜。工业纯铜分为4种：T1、T2、 T3、T4。编号越大，纯度越低。工业纯铜除配制铜合金 和其他合金外，主要用于电器工业，制造电线、电缆、 电刷、铜管、散热器、冷凝器、通讯器材以及抗磁、防 磁仪器等。
☆ 铝青铜 QAl9-4 QAl7 耐蚀性优于黄铜和锡青铜 ，铸 造性和耐磨性优于锡青铜，力学性能好。
QAl10-3-1.5 飞机、船舶用高强度、高耐磨抗蚀零件
QAl9-4
船舶及电气零件，耐磨件
第5章 非铁金属资料与粉末冶金资料 5. 2.2铜合金
第5 章
23
QAl7
重要的弹簧及弹性元件。
☆ 铍青铜
纯铝的强度低，不能用作构造资料
铝合金
第5章 非铁金属资料与粉末冶金资料 5.1.2铝合金
第5 章
3
5.1.2 铝合金 1.铝合金的分类
根据合金元素的含量和加工工艺性能特点， 铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金。请点击
〔1〕 变形铝合金
变形铝合金
不可热处置强化铝合金——防锈铝 可热处置强化铝合金——硬铝、超硬铝和锻铝
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第五章非铁金属材料与粉末冶金材料非铁金属材料是指除钢铁材料以外的其它金属及合金的总称（俗称有色金属）。
非铁金属材料种类繁多，应用较广的是Al、Cu、Ti及其合金以及滑动轴承合金。
§5-1 铝及铝合金一、工业纯铝（阅读，回答问题）1．铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度？2．为什么纯铝在大气中有良好的耐蚀性？3．纯铝有哪些优点和缺点？主要应用？二、铝合金铝合金是向铝中加人适量的Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，进行固溶强化和第二相强化而得到的。
合金化可提高纯铝的强度并保持纯铝的特性。
一些铝合金还可经冷变形强化或热处理，进一步提高强度。
1．铝合金的分类二元铝合金一般形成固态下局部互溶的共晶相图，如图5-１所示。
根据铝合金的成分和工艺特点可把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。
（1）变形铝合金由图5-１可知，凡成分在D'点以左的合金（加热时能形成单相固溶体组织，具有良好的塑性，适于压力加工），均称变形铝合金。
变形铝合金又可分为两类：·不能热处理强化的铝合金成分在Ｆ点以左的合金；·能热处理强化的铝合金成分在Ｆ点与D'点之间的铝合金。
（2）铸造铝合金成分在D'点以右图5-1 二元铝合金相图的铝合金，具有共晶组织，塑性较差，但熔点低，流动性好，适于铸造，故称铸造铝合金。
上述分类并不是绝对的。
2、铝合金的时效强化（1）概念1）固溶处理将铝合金加热到α单相区某一温度，经保温，使第二相溶入α中，形成均匀的单相α固溶体，随后迅速水冷，使第二相来不及从α固溶体中析出，在室温下得到过饱和的α固溶体，这种处理方法称为固溶热处理或固溶（俗称淬火）。
2）固溶处理的性能特点①硬度、强度无明显升高，而塑性、韧性得到改善；②组织不稳定，有向稳定组织状态过渡的倾向。
3）时效强化固溶处理后的铝合金，随时间延长或温度升高而发生硬化的现象，称为时效（即时效强化）。
4）合金时效强化的前提条件合金在高温能形成均匀的固溶体，同时在冷却中，固溶体溶解度随之下降，并能析出强化相粒子。
5）合金时效各阶段的性能特点①孕育期即在自然时效初始阶段，铝合金的强度不高，塑性好，此时可进行各种冷变形加工（如铆接、弯曲等）。
②超过孕育期后，强度、硬度迅速增高。
如图5-2所示。
（2）时效规律铝合金时效强化效果与加热温度有关，如图5-3所示：①时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。
②时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短；温度过高或时间过长，合金反而变软，这种现象称为“过时效”。
③低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行。
（生产中有实用意义）（3）回归处理将已时效强化的铝合金重新加热，经短时保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后的状态的处理方法。
（之后还可时效）一切能时效强化的合金都有回归现象。
（4）退火的目的铸造铝合金—是消除应力及成分偏析，稳定组织。
变形铝合金—是消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。
3．变形铝合金（1）变形铝合金的分类、代号与牌号变形铝合金根据其性能特点和用途可分为防锈铝合金（LF）、硬铝合金（LY）、超硬铝合金（LC）及锻铝合金（LD），其代号后的数字为顺序号。
如LF5、LY12、LC4、LD5等。
牌号（见P143）（2）常用的变形铝合金（见P144表5-2）①不能热处理强化的铝合金②能热处理强化的铝合金4．铸造铝合金铸造铝合金铸造性能良好，可获得各种近乎最终使用形状和尺寸的毛坯铸件，但塑性较低，不能承受压力加工。
（1）铸造铝合金的分类、代号及牌号按主加合金元素的不同，铸造铝合金可分为A1-Si系、A1-Cu系、A1-Mg系、A1-Zn系。
代号由“ZL+三位阿拉伯数字”组成。
“ZL”是“铸铝”二字汉语拼音字首，其后第一位数字表示合金系列，如 1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金；第二、三位数字表示顺序号。
例如：ZL102表示铝硅系02号铸造铝合金。
若为优质合金在代号后加“A”，压铸合金在牌号前面冠以字母“YZ”。
牌号是由“Z+基体金属的化学元素符号+合金元素符号+数字”组成。
其中，“Z”是“铸”字汉语拼音字首，合金元素符号后的数字是以名义百分数表示的该元素的质量分数。
例如：ZA1Si12表示W si≈12%的铸造铝合金。
（2）常用的铸造铝合金（见表5-3）（仅简介）铝硅合金（A1-Si系）这类合金密度小，有优良的铸造性能（如流动性好，收缩及热裂倾向小），一定的强度和良好的耐蚀性，但塑性较差。
在生产中对它采用变质处理，可显著改善其塑性和强度。
ZAlSi12（ZL102）是一种典型的铝硅合金，属于共晶成分，通常称为简单硅铝明。
铸造后（组织是硅溶于铝中形成的α固溶体和硅晶体组成的共晶体—α+Si，且硅本身脆性，又呈粗大针状分布在组织中。
）合金力学性能很低，需采用变质处理（变质处理后，合金为亚共晶组织，硅晶体变为细小粒状，均布在铝基体上，并生成塑性好的初晶α固溶体。
），提高合金的力学性能（强度和塑性都有所提高）。
ZL102的致密性较差，且不能热处理强化。
§5-2 铜及铜合金铜在自然界中既可以以矿石的形式存在，又可以以纯金属的形式存在，是我国历史上使用较早、用途较广的一种非铁金属材料。
一、工业纯铜（阅读，回答）1．铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度？2．什么杂质使铜出现“热脆”？什么杂质使铜出现“冷脆”？3．纯铜有哪些优点和缺点？主要应用？二、铜合金工业纯铜的强度低，尽管通过冷变形强化可使其强度提高，但塑性却急剧下降，因此不适合作结构材料。
工业上，常对纯铜作合金化处理，加入一些如Zn、A1、Sn、Mn、Ni等合金元素，获得强度和韧性都满足要求的铜合金。
1．铜合金的分类按化学成分不同，铜合金分为黄铜、白铜和青铜；按生产方式不同，铜合金分为加工铜合金和铸造铜合金。
黄铜是以Zn为主加元素的铜合金，白铜是Cu、Ni合金，青铜是除黄铜和白铜以外的所有铜合金。
工业上应用较多的是黄铜和青铜。
2．黄铜（1）普通黄铜（铜锌二元合金）① Zn的质量分数的影响②普通黄铜的代号及牌号·普通黄铜中的加工黄铜，其代号由“H+数字”组成。
其中“H”是“黄”字汉语拼音字首，数字是以名义百分数表示的Cu的质量分数。
·普通黄铜中的铸造黄铜，其牌号表示方法有两种。
（2）特殊黄铜特殊黄铜是在铜锌的基础上加入Pb、A1、Sn、Mn、Si等元素后形成的铜合金，并相应称之为铅黄铜、铝黄铜、锡黄铜等。
它们具有比普通黄铜更高的强度、硬度、耐蚀性和良好的铸造性能。
①合金元素的影响Pb可改善切削加工性和耐磨性；Si可改善铸造性能，也有利于提高强度和耐蚀性；A1可提高强度、硬度和耐蚀性；Sn、Al、Si、Mn可以提高耐蚀性，减少应力腐蚀破裂的倾向。
若特殊黄铜中加入的合金元素较少，塑性较高，则称为加工特殊黄铜；加入的合金元素较多，强度和铸造性能好，则称为铸造特殊黄铜。
②特殊黄铜的代号及牌号·加工特殊黄铜代号由“H+主添加合金元素符号（Zn除外）+数字-数字”组成。
·铸造特殊黄铜的牌号表示方法有两种，（3）黄铜的热处理①去应力退火目的是消除应力，防止黄铜零部件发生应力腐蚀破裂及切削加工后的变形。
既适用于加工黄铜，也适用于铸造黄铜。
②再结晶退火目的是消除加工黄铜的加工硬化现象。
（4）黄铜的用途（见表5-4、见表5-5）3．青铜除黄铜和白铜（铜-镍合金）以外的其它铜合金称为青铜，其中含锡元素的称为普通青铜（锡青铜），不含锡元素的称为特殊青铜（也叫青铜）。
按生产方式，还可分为加工青铜和铸造青铜。
（1）青铜的代号、牌号及用途·加工青铜的代号由“Q +第一个主加元素符号+数字-数字”组成。
其中“Q”是“青”字汉语拼音字首，第一组数字是以名义百分数表示的第一个主加元素的质量分数，第二组数字是以名义百分数表示的其它合金元素的质量分数。
例如：QSn4-3表示平均W Sn≈4%、W Zn≈3%，其余为Cu的加工锡青铜。
·铸造青铜的牌号表示方法有两种。
旧牌号表示法与加工锡青铜相似，只是在其代号前加“Z”，如ZQSn10-1；新牌号表示法是由“Z+Cu+合金元素符号+数字”组成。
其中“Z”是“铸”字汉语拼音字首，合金元素符号后的数字是以名义百分数表示的该元素的质量分数。
例如：ZQSn10-1还可以写成ZCuSn10Zn1，表示平均W Sn≈10%、W Zn≈1%，其余为Cu的铸造锡青铜。
（2）普通青铜（锡青铜）① Sn的质量分数的影响Sn在Cu中可形成固溶体，也可形成金属化合物。
Sn的质量分数对青铜的组织和性能的影响如图5-5所示。
②锡青铜的性能及用途锡青铜在大气、海水、淡水以及蒸汽中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在盐酸、硫酸和氨水中的耐蚀性较差；具有良好的减摩性，无磁性、无冷脆现象；锡青铜中加入少量Pb，可提高耐磨性和切削加工性能；加入P可提高弹性极限、疲劳强度及耐磨性；加入Zn可缩小结晶温度围，改善铸造性能。
加工锡青铜适于制造仪表上要求耐磨、耐蚀的零件及弹性零件、滑动轴承、轴套及抗磁零件等。
铸造锡青铜适宜制造形状复杂，外形尺寸要求严格，致密性要求不高的耐磨、耐蚀件，如轴瓦、轴套、齿轮、蜗轮、蒸汽管等。
（3）特殊青铜（青铜）①铝青铜以Al为主要添加元素的铜合金称为铝青铜，应用最广泛。
其耐蚀性、耐磨性高于锡青铜与黄铜，并有较高的耐热性、硬度、韧性和强度。
加工铝青铜主要用来制造各种要求耐蚀的弹性元件及高强度零件。
铸造铝青铜用于制造要求有较高强度和耐磨性的摩擦零件。
②铍青铜以Be为基本合金元素的铜合金(W Be＝1.7%～2.5%)。
在淬火状态下塑性好，可进行冷变形和切削加工，制成零件，经人工时效处理后，获得很高的强度和硬度。
铍青铜的弹性极限、疲劳强度都很高，耐磨性和耐蚀性也很优异，具有良好的导电性和导热性，并且抗磁、耐寒、受冲击时不产生火花，但价格较贵。
主要用来制作精密仪器的重要弹性元件、钟表齿轮、高速高压下工作的轴承及衬套以及电焊机电极、防爆工具、航海罗盘等重要机件。
常用加工青铜的代号、成分、力学性能及用途见表5-6。