第八章 非铁金属材料
三、常用铝合金
1. 铸造铝合金 ① 铝硅合金 铝硅合金含(5~25%)Si，其 牌号为ZL101~ZL111等，通 常称为硅铝铜。除铝、硅外， 还加入铜、镁、锰等强化元 素，使合金具有更高的强度， 更好的流动性、气密性和更 好的加工性能。以铝、硅为 基础发展起来的铝硅铜、铝 硅镁及铝硅铜镁合金获得广 泛应用。
机械性能(硬)
b
MPa 600 610 520 700 650 750
% 5 4 5 4 12 8
12
常用铸造铝合金成分应用列表
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铸造方法： S-砂型铸造，J-金属型铸造， B-变质处理 热处理： T1：未经固溶处理的人工时效 T2：退火 T4：固溶处理 T5：固溶处理和不完全人工时效 T6：固溶处理和完全人工时效 T9：循环处理
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2. 形变铝合金 由冶金厂进行处理并加工成各种型材，包括铝板、铝带、铝 棒、线材、管材、角铝和各种异型材等，通常使用厂家不必在 进行材质处理。由于在合金中加入的合金元素不同，性能特点 也各不相同。常见的形变铝合金有： ① 防锈铝 牌号LFxx 主要在于进一步提高对大气的腐蚀，常用 来制造航空油箱、油管、以及器皿、日用品、门窗装饰品等。 GB/T16475-1996 3A21 GB3190-82 LF21 抗拉强度 190MPa
第八章
非铁金属材料
铝及铝合金
铜及铜合金
钛及钛合金
引言
非铁金属材料是指钢铁材料以外的各种金属材料，又称为 有色金属，而把钢铁材料称为黑色金属材料。这些金属及其
合金具有许多特殊的性能，例如比强度高、导电性或导热性 好、耐腐蚀性及耐热性高等。因为它们有着钢铁材料无法替 代的性能，所以在机电、仪表、特别是航海、航空、航天等 工业中具有重要的作用。生产中常用的有铝、铜、钛、镁、 锌等金属及其合金，以下仅介绍几种工程材料中最常用的非 铁金属的性能特点及使用状况。
2
第一节 铝及铝合金
一、工业纯铝
1.性能特点 ①比重小、比强度高 铝的密度(比重)为2.7g/cm3，仅为钢的三 分之一，铝合金经处理后，单位质量材料能承受的载荷远 大于高强度钢。 ②优良的物理、化学性能 铝的导电性和导热性仅次于Ag、Cu、 Au，但单位ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量的导电能力却是铜的200％。铝表面可生成 致密的氧化膜，可以有效的抵抗大气腐蚀，但不耐酸、碱、 盐液腐蚀。铝为非铁磁性材料。 ③良好的加工性能 强度不高(ζb＝80~100MPa)，塑性很好(δ＝ 35~40％ ψ＝80％),熔点低(Tm=660℃)。冷变形、切削、铸造、 焊接都比较容易。
如果过饱和固溶体进行加热， 即提高发生时效的温度，可以加 快这一过程，在130℃大约经过10 小时,就能达到最高的硬度。这种 人为加热来加快的时效过程称为 “人工时效”。加热温度过高， 析出的化合物成大块，数量减少， 强化效果下降，所以这种铝合金 不宜用于较高的温度。
6
时效温度越高，达到最高硬度所用时间越短，能达到的最高 硬度值也越低，常用人工时效工艺为130℃约10小时，在达到 最高硬度的前沿。
LD14
480MPa
形变铝合金的具体成分和性能指标参数参看教材附表。 p213 表8-3 常用变形铝合金的牌号及成分 p214 表8-4 常用变形铝合金的牌号、性能及用途
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第二节 铜及铜合金
纯铜的比重8.9g/cm3，熔点1083℃，为面心立方晶格，无同素异 晶转变。铜是人类用得最早的金属材料。 铜及其合金的性能特点 ① 优异的导电性和导热性； ② 对大气、水有良好的耐腐蚀性； ③ 良好的加工性能，可以冷、热变形成型，可以铸造成型， 便于切削加工； ④ 强度不高(σb=200-250MPa)，硬度低(HB=40-50)，塑性很好 (δ＝45-50%)；但构成的一些合金有好的减摩性、耐磨性， 有些有高的弹性极限和疲劳极限； ⑤ 外表色泽美观。
3
2. 纯铝的牌号和用途 高纯铝：L01、L02、L03、L04 纯度为99.93%到99.996％，编 号越大纯度越高。主要用来制作铝箔、电容器、科研材料。 工业纯铝：L1、L2、L3、L4、L5，纯度从99%－98％，编号越 大纯度越低。主要用来制作电线、电缆、器皿等。纯铝的强度较 低，一般不用来制作机械构件。 按GB/T8063－1994对铸造纯铝规定为ZAl99.5，数字表示铝 含量的百分数。 按GB/T16474－1996对变形纯铝规定为1A93，数字表示铝含 量的百分数99.93％中小数点后的数字。
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④ 锻铝 牌号LD××通常为Al-Cu-Mg-Si合金。它的强度ζb＝ 400-500MPa，塑性较好，可以锻造成型，用来制造一些复杂的 结构零件。
GB/T16475-1996 2A50 2B50 GB3190-82 LD5 LD6 抗拉强度 420MPa
Al-Cu-Mg-Si
340MPa
2A14
5
将过饱和固溶体在室温下放臵4－5天后，在固溶体中有细小 的Al－Cu化合物析出，它们比铝有高的硬度，可以阻碍铝的塑 性变形，强度σb 可以上升到约 400~420MPa。这种随时间的延 长，材料的强度和硬度提高的现象称为“时效硬化”。放臵在 室温下，材料自己发生时效的过程称为“自然时效”。在Cu－ Al合金中，超过 5天之后，材料强度进一步变化就不很明显了。
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一、工业纯铜
牌号：T1~T4 其同的含量为99.95－99.5％。纯铜有玫瑰红色， 表面形成氧化膜后呈紫色，故一般称为紫铜。 成分：以铜的含量为主体，其他为杂质，其 中常见元素有Pb、Bi、O、S、P、等，它们 降低了材料的导电、导热性能,特别是高温或 低温下明显降低了材料的塑性。 T1 T2 T3 T4 99.95% 99.90% 99.70% 99.5%
Al-Mn
5A02
5A06
LF2
LF6
Al-Mg
Al-Mg
230MPa
320MPa
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② 硬铝 牌号LY×× 通常为Al-Cu-Mg合金。主要在于进一步 提高其强度和硬度，用来制造飞机的大梁和蒙皮等，也用来制 造机械构件。
GB/T16475-1996 2A01 2A11 2A12 GB3190-82 LY1 LY11 LY12 Al-Cu-Mg 420MPa 475MPa 抗拉强度
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室温有α、β、γ、δ、ε、η六个组成相。
在平衡条件下：Zn<38%时，为单相α组织。Zn38%~47%时，为 α+β两相组织。Zn47~50%时，为单相β，有时也可能出现少量γ相。 锌在α中的最大固溶度约为39% (456℃)。
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2. 常用黄铜 ①单相黄铜 组织为单一的α相 牌号有H96、H90、H85、H80、H75、H70、H68。其中的数 字为Cu的含量，其余为Zn。用来制作散热器的管道、叶片，奖 章和装饰品，深冲压类弹巧等。
8
工业用共晶铝硅合金组织 100X
典型共晶铝硅合金组织 200X
Na变质共晶铝硅合金组织 100X
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未变质
0.2%P-Cu变质
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② 铝铜合金 这种合金含4%Cu以上，牌号有ZL201~ZL204，该合金的特 点是强度高，耐热性好，可用于汽车小型气泵的活塞等，缺点 是流动性差、易产生热裂，而且抗蚀性较低，应用不及铝硅合 金广泛。
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部分复杂黄铜加工产品的牌号、成分、机械性能及用途
化学成分, %
组 别 铅黄铜 代 号 HPb 63-3 HPb 60-1 HSn 90-1 HSn 62-1 HAl 77-2 铝黄铜 HAl 60-1-1 Cu 62.0~65.0 59.0~61.0 88.0~91.0 61.0~63.0 76.0~79.0 58.0~61 其它 Pb 2.4~3.0 Pb 0.6~1.0 Sn 0.25~0.75 Sn 0.7~1.1 Al 1.8~2.6 As、Be微量 Al 0.75~1.5 Fe 0.75~1.0Mn 微量 Al 2.5~3.5 Ni 2.0~3.0 Si 1.0~2.0 Pb 2.5~3.5 Mn 1.0~1.2 Fe 0.6~1.2 Mn 0.5~0.8 Sn 0.3~0.7 Ni 5.0~6.5 Zn 余量 余量 余量 余量 余量 余量
用途：用于电工导体材料，制作电线、电缆、电气开关、导电 垫圈、螺杆等。T3、T4为一般用铜材，制作油管、油嘴等。 用于真空电气元件的纯铜，还需要经过还原气氛保护熔炼得 到的无氧铜，以及用P或Mn进行脱氧铜。
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二、黄铜(铜－锌合金)
铜对Zn在很大的范围内可以溶解，同时Zn入到同中形成的合 金称为黄铜，这时材料呈颜色淡黄色，故称为黄铜。 1. Zn对黄铜性能的影响： ① Zn加入到铜中，能明显的改善其力学性能，并且随Zn含量 的增加，强度和塑性同时提高，这在金属材料中是难得的。 当Zn含量增加到30~32%时，延伸率δ达到最大值(10%)；当 Zn含量增加到45％时，强度σb达到最大值(约650MPa)，所以 工业用黄铜中Zn的含量一般在45％以下。 ② 具有良好的铸造性能，特别是Zn含量＜10％和＞38％时，铸 造的缩孔集中，铸件的致密都高。 ③ 具有良好的耐腐蚀行，特别是在大气、海水中。
③ 超硬铝 牌号LC××通常为Al-Cu-Mg-Si合金。主要在于有 高其强度和硬度，这时的σb可达到680MPa，高于优质碳速结构 钢，主要用来制造飞机上受力大的零件。
GB/T16475-1996 7A04 7A09 GB3190-82 LC4 LC9 Al-Cu-Mg-Zn 抗拉强度 600MPa 660MPa
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③ 铝镁合金
铝镁合金含(5~11%)Mg，牌号为ZL301~ZL304，其特点是 密度小，比强度高，在大气和海水中有良好的抗蚀性，在航 空及造船工业上得到广泛应用。该合金的缺点是在熔化及浇 注过程中易吸收气体而氧化，铸造比较困难。
④铝锌合金 锌在铝中的最大溶解度达84%(382℃时)，但实际应用的合 金仅含(5~13％)Zn，相应的牌号为ZL401~ZL404，最大特点是 不需要热处理就能获得高强度，具有铸态淬火作用，常作为 压铸件。
初三化学第八章 金属和金属材料知识点梳理
考点一、金属材料（一）、纯金属材料：纯金属（90多种）纯金属：有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。
黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。
有色金属：重金属：如铜、锌、铅等轻金属：如钠、镁、铝等（二）、合金（几千种）：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。
1.金属材料包括纯金属和合金两类。
金属属于金属材料，但金属材料不一定是纯金属，也可能是合金。
2.合金可能是金属与金属组成，也可能是金属与非金属组成。
金属材料中使用比较广泛的是合金。
合金的优点：（1）熔点高、密度小；（2）可塑性好、易于加工、机械性能好；（3）抗腐蚀性能好；下面是黄铜和铜片，焊锡和锡，铝合金和铝线的有关性质比较：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。
钛合金的优点：①熔点高、密度小；②可塑性好、易于加工、机械性能好；③抗腐蚀性能好钛镍合金具有“记忆”能力，可记住某个特定温度下的形状，只要复回这个温度，就会恢复到这个温度下的形状，又被称为“记忆金属”。
此外，钛还可制取超导材料，美国生产的超导材料中的90%是用钛铌合金制造的。
3.注意：（1）合金是金属与金属或金属与非金属的混合物。
（2）合金的很多性能与组成它们的纯金属不同，使合金更容易适于不同的用途。
（3）日常使用的金属材料，大多数为合金。
（4）金属在熔合了其它金属和非金属后，不仅组成上发生了变化，其内部组成结构也发生了改变，从而引起性质的变化。
（5）合金的形成条件：其中任一金属的熔点不能高于另一金属的沸点（当两种金属形成合金时）。
（6）青铜是人类历史上使用最早的合金；生铁和钢是人类利用最广泛的合金．（7）合金都属于混合物。
考点2金属的物理性质（1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。
（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）（3）有良好的导热性、导电性、延展性（4）密度和硬度较大，熔沸点较高。
腐蚀学原理第八章 金属在自然环境中的腐蚀_图文
零件之间的间缝和狭缝、氧化膜和腐蚀产物以及镀层中的 孔隙、材料的裂缝，以及落在金属表面上的灰尘和碳粒下 的缝隙等等，都是促使毛细凝聚的良好条件。在这些地方 大气腐蚀的产生和加速，很大程度上取决于毛细凝聚作用 。
2 吸附凝聚。在相对湿度低于100％时，未发生纯粹的物 理凝聚之前，由于固体表面对水分子的吸附作用也能形成 薄的水分子层。吸附的水分子层数随相对湿度的增加而增 加。吸附水分子层的厚度也与金属的性质及表面状态有关 。一般为几十个分子层的厚度。
(2) 湿膜的形成
金属暴露在室外大气或易遭到水滴飞溅的条件下，金属表面易形 成约1μm～1mm厚的可见水膜。这种情况如大气沉降物的直接 降落(雨、雪、雾、露、融化的霜和冰等)；水分的飞溅(海水的 飞沫)；周期浸润(海平面上工作的零件，周期地与水接触的构件 等)；空气中水分的凝结(露点以下水分的凝结、水蒸气的冷凝等 )。例如，露天仓库、户外工作的飞机、设备、仪器、海上运输 和水上飞机等，这些都经常会溅上水分或落上雨雪。
在中性或碱性液膜下：O2+2H2O+4e → 4OH－
在酸性液膜下： O2+4H++4e → 2H2O
3．大气腐蚀机理
大气腐蚀开始时受很薄而致密的氧化膜性质的影响。一旦金属处于“湿态 ”，即当金属表面形成连续的电解液膜时，就开始以氧去极化为主的电化 学腐蚀过程。在薄的锈层下氧的去极化在大气腐蚀中起着重要的作用。
8.1.3 影响大气腐蚀的主要因素
1．大气相对湿度的影响
空气中含有水蒸气的程度叫做湿度。水分愈多，空气愈潮 湿，通常以1m3空气中所含的水蒸气的克数来表示潮湿程 度，称为绝对湿度。在一定温度下空气中能包含的水蒸气 量不高于一定极限(不高于大气中的饱和蒸汽值)，温度愈 高，空气中达到饱和的水蒸气量就愈多。所以习惯用在某 一温度下空气中水蒸气的量和饱和水蒸气量的百分比来表 示相对湿度(RH)。当空气中的水蒸气量增大到超过饱和 状态，就出现细滴状的水露。
非铁金属及其合金
具有足够的强度、塑性、韧性和一定的耐磨性，以 抵抗冲击和振动；
具有较低的硬度；
具有较小的摩擦因素和良好的磨合性；
良好的导热性和耐蚀性；
抗咬合性好；
具有良好的工艺性。
四、滑动轴承合金
3、滑动轴承合金理想的组织状态是：在软的基 体上分布着硬质点，或是在硬的基体上分布着 软质点。 4、常用滑动轴承合金： 锡基滑动轴承合金 铅基滑动轴承合金 铜基滑动轴承合金 铝基滑动轴承合金。
1、非铁金属具有多种特殊的性能如：
•铝及铝合金具有密度小，耐蚀性、导电、导热、工艺性能好等 优点，因此，用于制造汽车用零件、摩托车发动机、散热器等；
•铜及铜合金具有良好的耐磨性、耐蚀性、导电、导热性能好， 装饰性好等优点，用于制造电子元件、精密仪器的齿轮、弹性 元件、滑动轴承、散热器件等，其在使用寿命、安全性、稳定 性等方面较其他金属高。
五、硬质合金
1、硬质合金是指由作为主要组元的一种或几种难 溶金属碳化物和金属粘结剂相组成的烧结材料。 2、用途：主要用于制造刀具、冷作模具、量具及 耐磨零件。 3、常用的硬质合金分三类： •钨钴类硬质合金：“YG”加数字表示，数字表示 钴的百分含量。例如：YG8， •钨钴钛类硬质合金：“YT” 加数字表示，数字表 示碳化钛的百分含量。例如：YT5。 •通用硬质合金： “YW”加顺序号表示。例如： YW1、YW2。
为紫红色，俗称紫铜。牌号：T 2. 铜合金的分类：黄铜、白铜、青铜。 3. 压力加工黄铜：代号“H”适合于冷变形加工。
加入铅可以改善黄铜的切削加工性；加入硅可 以提高黄铜的强度和硬度，改善其铸造性能； 加入锡能增加黄铜的强度和在海水中的能耐性， 因此，锡黄铜有海军黄铜之称。
4.加工白铜：牌号“B”，合金元素的加入是为了改 善白钢的力学性能、工艺性能和电热性能以及获 得某些特殊性能。
第八章-材料的热学性能-2
第四节 热传导
一、材料的热传导
1.定义：当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会 从热端自动地传向冷端，这个现象就称为热传导。
2.傅里叶定律和热导率 假设固体材料垂直于x轴方向的截面积为ΔS，材料沿x 轴方向的温度变化率（温度梯度）为 ddTx,在单位时间内 通过与热流垂直的单位面积的热量称为热流密度q。
合金元素对膨胀系数的影响取决于它形成碳化物 还是固溶于铁素体。固溶于铁素体中的合金元素 和渗碳体都使钢的膨胀系数降低，而形成合金碳
化物的合金元素使钢的膨胀系数增大。
不同组成相对钢膨胀系数的影响（20－250 ℃ ）
五 热膨胀系数的测定及应用
1 热膨胀系数的测定
(1) 望远镜直读法 将试样装在加热炉炉管的托座上，在精密温度程序控制仪 控制下升温，通过放大倍率在10倍以上的望远镜直读，测 量试样加热过程中的线膨胀变化。
式中αt,αt1,αt2分别为合金与组成相的线膨胀系数。 若两相弹性模量相差较大，考虑到各相弹性相互作用的影响，则：
式中E1和E2分别为组成相的弹性模量。
多相合金的膨胀系数对各相的大小、分布及形状不敏感， 主要取决于组成相的性质和数量。
⑤钢的热膨胀特性取决于组成相的性质和数量。
钢的组织中，马氏体比容为最大，奥氏体比容最小， 铁素体和珠光体居中。铁素体和渗碳体的比容有固定 值，而马氏体、奥氏体和珠光体的比容都要随含碳量 的增加而增大。钢的平均线膨胀系数则相反，奥氏体 最大，铁素体和珠光体次之，马氏体为最小。通常钢 的平均线膨胀系数大约为(10~25) ×10-6K-1。
固体中能量的载体
固体的导热
自由电子 声子（点阵波）
光子（电磁辐射）
电子 • 纯金属 导热
声子 • 绝缘体 导热
金属材料分类
金属材料分类金属材料是人类使用最广泛的一类材料，广泛应用于工业制造、建筑结构、电子设备等领域。
根据其组成成分和性质特征，金属材料可以分为以下几类：1. 铁系金属材料：主要包括铁、钢、铸铁等。
铁材料具有良好的可塑性、导热性和导电性，广泛应用于机械制造、建筑结构、电气设备等领域。
钢是铁和碳的合金，具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性，在汽车制造、航空航天等高强度要求的领域得到广泛应用。
铸铁是含碳量较高的铁合金，具有良好的铸造性能和耐磨性，广泛用于汽车零部件、机械零件等制造领域。
2. 非铁金属材料：主要包括铝、镁、铜、锌、锡等。
非铁金属材料通常具有较低的密度和良好的导电性、导热性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
铝是密度较低的金属，具有良好的刚性和耐腐蚀性，在飞机制造、汽车制造等领域得到广泛应用。
镁具有良好的强度和轻质性，被广泛应用于航空航天、轻质汽车制造等领域。
3. 合金材料：合金是由两种或更多种金属元素组成的材料。
根据不同的组成成分和性质，合金可以分为多种类型。
常见的合金有不锈钢、铝合金、钛合金等。
不锈钢由铁、铬、镍等元素组成，具有良好的耐腐蚀性和高强度，在船舶、食品加工等领域得到广泛应用。
铝合金是由铝和其他金属元素（如铜、锌、镁等）组成的材料，具有良好的强度和轻质性，在汽车制造、航空航天等领域得到广泛应用。
钛合金具有良好的耐高温、耐腐蚀性能和高强度，被广泛应用于航空航天、医疗器械等高要求领域。
4. 贵金属材料：主要包括金、银、铂等。
贵金属材料具有优良的化学稳定性和导电性能，被广泛应用于电子设备、珠宝饰品、化学催化剂等领域。
金是最常见的贵金属材料，具有高导电性和抗腐蚀性，被广泛应用于电子器件、电镀等领域。
综上所述，金属材料根据其组成成分和性质特征可分为铁系金属材料、非铁金属材料、合金材料和贵金属材料。
每类材料都有其独特的特点和广泛的应用领域，对于促进工业制造和社会发展具有重要作用。
机械工程基础课件单元八非铁金属及硬质合金
单元八 非铁金属及硬质合金
特殊黄铜
在普通黄铜的基础上加入硅、锡、铝、 锰、镍、铁、铅等元素形成特殊黄铜。
5 b
黄铜的牌号、化学成分、力学性能及用途
类别 牌号 化学成分（质量分数，%） Cu H96 黄铜 H62 95~97 其他 Zn余量 Zn余量 Pb0.8~0.9 Zn余量 TL 力学性能 状态 /MP 240 450 60.5~63.5 TL 330 600 57~60 TL 420 550 （%） 50 2 49 3 45 5 HBW 45 120 56 164 75 149 冷凝管、散热器管及导 电零件 铆钉、螺母、垫圈、散 热器零件 用于热冲压和切削加工 的各种零件 用途
单元八 非铁金属及硬质合金
有色金属材料
所有的非铁金属及其合金
铜及铜合金 铝及铝合金 钛及钛合金
单元八 非铁金属及硬质合金
8.1 铜及铜合金
8.1.1.纯铜 ① 纯铜呈紫红色，固称紫铜，其密度为8.9，熔点为 1083℃； ② 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性； ③ 具有良好的导电性和导热性；在大气、淡水和冷凝水 中有良好的耐蚀性。 ④ 纯铜的强度不高，硬度较低，塑性好。 ⑤ 纯铜主要用于配制铜合金，制作导电、导热材料及耐蚀 器件等。
单元八 非铁金属及硬质合金
3.白 铜
以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜
常用的牌号有B5、B19等，主要用于制造在蒸汽和海 水环境下工作的精密机械仪表中零件几冷凝器、热交换 器等。
单元八 非铁金属及硬质合金
8.2 铝及铝合金
纯铝的基本性质 ① 具有银白色金属光泽； ② 密度小(2.72)，熔点低(660.4℃)；
HPb59-1
特殊黄铜
HMn58-1
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。
常用的非金属材料
聚合反应
• 1.加聚反应
•
由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应.
• 例如乙烯加聚成聚乙烯；单体为两种或两种以上的则为共加聚， 例如ABS工程塑料就是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体共
聚合成的。
• 2.缩聚反应
•
是由一种或多种单体相互作用而连接成高聚物的反应 ,这
制造减摩、耐磨件及传动件，如轴承、滚轮、齿轮、绝缘件，
化工容器，仪表外壳，表盘等，可代替尼龙和有色金属。
•
工程材料与热加工基础》——程晓宇
3．常用塑料
• ⑧聚四氟乙烯(F-4) 也称塑料王
•
有极强的耐蚀性，可抗王水腐蚀，绝缘性、自润滑性好，
不吸水，摩擦系数小，可在－195～250℃使用，但价格较高。
• (2)化学稳定性好 塑料能耐大气、水、碱、有机溶剂等的腐蚀。例 如，聚四氟乙烯在沸腾的“王水”中仍很稳定。
• (3)优异的电绝缘性 塑料有良好的电绝缘性，介质损耗小，其电绝 缘性可与陶瓷、橡胶等绝缘材料相媲美。
• (4)减摩、耐磨性好 塑料的硬度低于金属，但多数塑料的摩擦系数 小，有些塑料(如聚四氟乙烯、尼龙等)具有自润滑性。因此，塑料 可用于制作在无润滑条件下工作的某些零件。
•
透光性、着色性、绝缘性、耐蚀性好，在自然条件下老化
发展缓慢，可在－60～100℃使用。不耐磨，脆性大，易溶于有
机溶剂中，硬度不高，表面易擦伤。用于航空、仪器、仪表、
汽车中的透明件和装饰件，如飞机窗、灯罩、电视和雷达屏幕，
油标、油杯、设备标牌等。
• ⑥ABS塑料
•
是丙烯腈(A)、丁二烯(B)、苯乙烯(S)的三元共聚物。综合
的有尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙1010等。用于制造耐磨、
非金属材料
塑料的分类2
通用塑料
应用范围广，生产量大，价廉 聚氯乙烯，聚苯乙烯，聚烯烃，酚醛塑料和氨基塑料。
工程塑料
综合工程性能（机械性能，耐热耐寒性能，耐蚀性和绝 缘性等）良好。 如：聚甲醛，聚酰胺，聚碳酸酯，ABS等。
特殊塑料
可在较高温度下工作（100～200℃）耐蚀，不燃等。 如：聚四氟乙烯，聚三氟氯乙烯，有机硅树脂，环氧树 脂。
塑料制品1
塑料制品2
橡胶
橡胶：
在使用温度范围内，处于高弹性的高分子材料。 可用作弹性材料、密封材料和防震材料等。
橡胶的组成
橡胶组成：生胶+配合剂+增强材料 生胶： 天然生胶：橡树、杜仲树上流出的乳胶，经凝固干燥压片成生胶 合成生胶：用化学方法人工合成的高聚物。单体源于石油、天然气、煤。 如丁二烯、苯乙烯、顺丁-聚丁二烯等。 配合剂 硫化剂：由线性分子结构立体分子结构。 硫磺、含硫化合物、过氧化苯甲酰等。 硫化促进剂：缩短硫化时间。 活化剂：助促进剂，ZnO、MgO，减少促进剂用量。 填充剂：提高强度，降低成本，如碳黑、 ZnO、MgO 增塑剂：提高橡胶的塑性，如石腊、凡士林、硬脂酸。 防老化剂：石腊等易氧化物质，形成稳定的氧化膜。 增强材料：提高强度、硬度、耐磨性、刚性 如：纤维织物，金属丝，纺织物、钢线、细布帆布等。
次重大飞跃。
陶瓷的分类
普通陶瓷(传统陶瓷) 其原料的来源 特种陶瓷(先进陶瓷) 普通陶瓷是以天然硅酸盐矿物为原料（粘土、长石、石 英），经过原料加工、成型、烧结而成，因此又叫硅酸盐 陶瓷。 特种陶瓷是采用纯度较高的人工合成化合物（如Al2O3、 ZrO2、SiC、Si3N4、BN），经配料、成型、烧结而制得。
橡胶的性能
极好的弹性：
工程材料与热加工
• (2)碳纤维增强复合材料
• 这种复合材料与玻璃钢相比，其抗拉强度高，弹性模量是玻璃
钢的4～6倍。玻璃钢在300℃以上，强度会逐渐下降，而碳纤维 的高温强度好。玻璃钢在潮湿环境中强度会损失15％，碳纤维 的强度不受潮湿影响。 • 此外，碳纤维复合材料还具有优良的减摩性、耐蚀性、导热性 和较高的疲劳强度。
胶
氯丁 橡胶
（ＣＲ）
２５～ ８００～ － ３５～ ２７ １０００ １３０
3．常用塑料的性能及应用
• (1)热塑性塑料
• ① 聚氯乙烯(PVC)
分为硬质和软质两种。硬质聚氯乙烯强度较高， 绝缘性和耐蚀性好，耐热性差，在－15～60℃温度范 围使用，用于做灯头、插座、开关阀门。软质聚氯乙 烯强度低于硬质聚氯乙烯，伸长率高，绝缘性较好， 耐蚀性好，用于农用和工业用包装薄膜、电线、电缆 的绝缘层，因其有毒，不能包装食品。 ②聚乙烯(PE) 按生产工艺不同，分为高压聚乙烯、低压聚乙烯。 高压聚乙烯化学稳定性高，柔软性、绝缘性、透明性、 耐冲击性好，宜吹塑成薄膜、软管、塑料瓶等。低压 聚乙烯硬度较高、耐蚀性、绝缘性好，用于制造腐蚀 设备的零件、电器绝缘材料。
聚氨 酯橡 胶
（UR）
300～８ 80 ００ ５０～5 －７ ００ 0～275 1００～5 － 50～
硅橡 胶
耐高温、耐低温性突出， 各种管接头， 耐臭氧、耐老化、电绝 高温使用的垫 缘、耐水性优良，无毒 圈、衬垫、密 无味。强度低、不耐油 封件，耐高温 的电线、电缆 包皮 耐腐蚀性突出、耐酸、 耐碱、耐强氧化剂能力 化工容器衬里、 发动机耐油、
8.2.3常用特种陶瓷
• 1结构陶瓷
氧化铝陶瓷
主要成分是Al2O3。强度比普通陶瓷高2～6倍，硬度高(仅低于金刚石)；耐 高温（陶瓷可在1400℃时长期使用，空气中使用温度最高为1980℃），高温 蠕变小；耐酸、碱和化学药品腐蚀，绝缘性好。脆性大，不能承受冲击。用 于制作高温容器(如坩埚)，内燃机火花塞；切削高硬度、大工件、精密件的 刀具；耐磨件(如拉丝模)；化工、石油用泵的密封环；高温轴承；纺织机用 高速导纱零件等。