金属和热处理第十三章 有色金属及合金-PPT精选文档

问题1:
有色金属包 括哪些，在 日常生活中 或生产中的 应用?
问题2: 有什么性能特 点?
有色金属及合金的应用 航空及宇航业（飞机等）； 表面工程业（表面镀Zn等）； 电气工程业（电缆铜芯等）； 机械及轻工业（如机械加工中线切割Mo 丝）……等等，应用广泛。
力学性能：高的比强度（强度/密度）； 物理性能：导电性、导热性、无磁性、形 状记忆特性 化学性能：耐腐蚀
金属学及热处理
第十三章
有色金属及合金
教学目的
通过本章学习，使学生了解常用 有色金属的牌号、化学成分、性能 特点和用途。
课程内容设计
一、引言—简单复习，引出正文
§13.1 铝及铝合金
二、正文—
§13.2 钛及钛合金 §13.3 铜及铜合金 §13.4 轴承合金
三、课程内容小结
一、引言—复习
金属材料的分类？？？
铝合金保持了纯铝的基本物化性能。如 相对密度小、导电、导热、耐蚀性好等， 且强度有了大幅度上升。
铝合金的分类？
铝合金按其成分和生产工艺特点的 不同，可分为形变铝合金和铸造铝合 金两大类。
共晶点
铝合金的分类
变形铝合金 （D以左）
铸造铝合金 （D以右）
不能热处理强化铝合金 能热处理强化铝合金
变形铝的分类？
（2）复杂(特殊）硅铝明：在AL-Si基础上加入其它合 金元素（Cu、Mn、Ni、Mg等）→ 强化方式（时效强化， 并变质处理（加入2-3 ％的变质剂2/3NaF+1/3NaCl））。 性能：铸造性能好，较高的强度和耐磨性、耐热性。 应用：用于制造形状复杂中等强度的零件，如发动机活 塞、气缸体、风机叶片、液压泵壳体等（代号ZL109)。
一、铝及铝合金的性能、用途和分类编号 纯铝：强度低、塑性好、密度 小、熔点低
其他性能：导电、导热性好、耐蚀性很好
铝能够用来 做承载的机 械零件吗？?
用途：电线 电缆
解决办法
在纯铝中加入适当量的硅、铜、镁、锌 、锰等合金元素制成铝合金
铝合金：热处理后强度高、密度小，因此，比强度高， 是重要的航空材料 ,可通过变形或热处理强化
压气机叶片
铸造铝合金
特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能 好，一般用制作质轻、耐蚀、形状复杂及要 求有一定机性的零件，如发动机的活塞、气 缸体、仪表外壳等。
以Al-Si系铸造铝合金为例（铸造性能和力学性能配合最 佳）
（1）简单硅铝明：ZL102（ZALSi12） 组织：+Si 共晶体 性能：铸造性能好，强度低。 用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪 表外壳等。
根据性能特点和用途可分为：
防锈铝 硬铝 超硬铝 锻 铝 可热处理强化。 不可热处理强化。
编
号
形变铝合金:根据国标规定采用国际四位数字 体系牌号;例如2019,5006
2：铜（Cu）为主要合金元素的铝合金 3：锰（Mn) 为主要合金元素的铝合金 4: 硅（Si）为主要合金元素的铝合金 其它字母表示改型合金 第三、四位：区分同一组的不同合金。 无特殊意义
二、铝合金的强化 铝合金强化的主要方式有：
1．变形强化（加工硬化）： 对不能热处理强化的防 2． 变质处理（细晶强化）： 适合铸造铝合金 3． 固溶强化： 铝合金都有，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等 可形成有限固溶体。
4．时效强化： 可热处理强化铝合金（重点） 铝合金淬火后在室温或者较低温度下加热保 温一段时间，随时间延长其强度硬度显著增 加的现象，称为时效强化。
卫星天线 （LF2）
2．硬铝 （铝铜合金） 成分：AL—Cu—Mg—(Mn)
元素作用： Cu、Mg:形成强化相（CuAL2、CuMgAL2），时效 强化；Mn提高抗腐蚀性能；固溶强化。
性能：强度较高，塑性好，可时效强化（“淬火＋时效”后 抗拉强度可达 420Mpa）；耐蚀性差，常在硬铝材表面包覆一 层纯铝，以增强耐蚀性。
时效强化的步骤： 固溶处理（淬火）
时效
得到过饱和的相
过饱和相中析 出强化相
“淬火＋时效”处理是铝合 金强化的主要途径。
§13.2 钛及钛合金
本部分内容学生自学
成分：Al－Zn－Cu－Mg
特点：强度很高（可达680MPa)，耐热性、抗 蚀性差。 应用：主用于高强度构件，多用于制造飞机中 的受力件，如大梁、起落架（7A04）等。
飞 机 主 起 落 架
4、锻铝合金（铝镁合金） 锻铝是铝－铜－镁－硅系和铝－铜－镍－铁系 合金，其性能与硬铝接近，但耐蚀性上升，具有 良好的铸造性能和锻造性能，更适于锻造，故名 锻铝，代号用“ LD” 顺序号表示，用于制造形状 复杂的大型锻件或模锻件。
应用：在仪器、仪表及航空工业中广泛应用。如飞机构件（ 飞机蒙皮(2A12)、挤压成螺旋桨、叶片(2A11)等重要零件）
飞机翼梁(腹板为硬铝合 金)
3．超硬铝合金 （铝锌合金）
是在硬铝基础上再加入锌，加入锌后，经淬火＋人工时 效后，获得抗拉强度为680MPa， 硬度为190HBS ，比硬 铝更高，故称超硬铝。
二、正文—有色金属及合金
本章(讲)重点、难点 重点 （1）铝及铝合金的成分、性能、分 类、组织、用途 难点 (2)铜及铜合金的成分、性能、分类 、组织、用途 难点
铝合金的强化机理
主要内容
§13.1 铝及铝合金 §13.2 钛及钛合金 §13.3 铜及铜合金
§13.4 轴承合金
§13.1 铝及铝合金
5：镁（Mg）为主要合金元素的铝合金 6：镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合金 7: 锌（Zn）为主要合金元素的铝合金
识别牌号: 2A11(LY11);7A04(LC4);2A50(LD5) 3A21(LF21)
铸造铝合金:
Al-Cu合金 Al-Si合金 Al- Mg合金 Al- Zn合金
ZL2XX
ZL1XX
ZL3XX ZL4XX
铝合金的用途 变形铝合金
1．防锈铝 （铝锰合金） 成分：AL—Mn（主）－Mg；Mn、Mg的作用： 提高 抗腐蚀性能及塑性，固溶强化。 性能：抗蚀性高，塑性和焊接性好，不能热处理强 化，可冷变形强化。 应用：主用于制作耐蚀性要求高的容器、管道、蒙 皮及受力不大的结构件，如油箱、导管、铆钉（3A21 ）及生活器皿等。