3金属材料--有色金属及其合金
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有色金属及其合金
第九章 有色金属及其合金
在工业生产中，通
常把铁及其合金称
为黑色金属，把其
他非铁金属及其合
金称为有色金属。
有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具
有许多优良的特性， 如特殊的电、磁、 热性能，耐蚀性能 及高的比强度(强度 与密度之比)等，已
成为现代工业中不
可缺少的金属材料.
Al 塑 Fe 料 其 它 橡 胶 磁 玻 材 璃 料
汽化 器 (热 交换 管为 LF21)
器、铆钉及承受中等载荷
的零件。
② 硬铝合金
Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可进行变形强化
CuAl2(θ相) Al2CuMg(S相)
Mg2Si(β相)
强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝
常用硬铝合金如LY11
(2A11)、 LY12 (2A12)等， 用于制造冲压件、模锻件 和铆接件，如螺旋桨、梁、 铆钉等.
聚 碳 酸 酯
Ti
碳 纤 维
材料
各种材料在先进汽车中占的重量百分比
铝 锭
§1 铝及铝合金
一、铝及铝合金性能特点
1、纯铝 具有银白色金属光泽，密度小 (2.72g/cm3 )，熔点低(660.4℃), 导 电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形 。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁 性。
飞机翼梁(腹板 为硬铝合金)
③ 超硬铝合金
Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量 Cr和Mn 时效强化效果超过硬铝合金 热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、
LC9 (7A09 )等，主要用于工 作温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等. 飞 机 主 起 落 架
在工业生产中，通
常把铁及其合金称
为黑色金属，把其
他非铁金属及其合
金称为有色金属。
有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具
有许多优良的特性， 如特殊的电、磁、 热性能，耐蚀性能 及高的比强度(强度 与密度之比)等，已
成为现代工业中不
可缺少的金属材料.
Al 塑 Fe 料 其 它 橡 胶 磁 玻 材 璃 料
汽化 器 (热 交换 管为 LF21)
器、铆钉及承受中等载荷
的零件。
② 硬铝合金
Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。 可进行时效强化，也可进行变形强化
CuAl2(θ相) Al2CuMg(S相)
Mg2Si(β相)
强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝
常用硬铝合金如LY11
(2A11)、 LY12 (2A12)等， 用于制造冲压件、模锻件 和铆接件，如螺旋桨、梁、 铆钉等.
聚 碳 酸 酯
Ti
碳 纤 维
材料
各种材料在先进汽车中占的重量百分比
铝 锭
§1 铝及铝合金
一、铝及铝合金性能特点
1、纯铝 具有银白色金属光泽，密度小 (2.72g/cm3 )，熔点低(660.4℃), 导 电、导热性能优良。 耐大气腐蚀，易于加工成形 。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁 性。
飞机翼梁(腹板 为硬铝合金)
③ 超硬铝合金
Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量 Cr和Mn 时效强化效果超过硬铝合金 热态塑性好，但耐蚀性差。
常用合金有 LC4 (7A04 )、
LC9 (7A09 )等，主要用于工 作温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、起落架等. 飞 机 主 起 落 架
有色金属
稀有金属：W、Ti、Mo、V、Nb 等。 放射性金属：Ra、Th、U等 半金属：Si、Ge、B 等。
铝及铝合金
铝及铝合金是应用非常广泛的一类金属 结构材料。航空上主要用于飞机的蒙皮、 隔框、长梁、桁条和锻、铸件等。一架 波音747客机，需要消耗约18.6吨铝，航 天技术上主要用于气动加热温度在150℃ 以下的运载火箭和宇宙飞行器，也用在 卫星、航天飞机等其他航天器结构上。
（2）常见黄铜的性能特点及应用
类 别 普 通 黄 铜 特 殊 黄 铜
牌号 H96 H68 H62 HSn62-1 HPb74-3 HMn58-2
σb/MPa 退火
250 300 300
硬化
400 400 420 400
用途举例 散热器、冷凝器管道 弹壳、冷凝器管道 散热器、弹簧、铆钉垫圈丝网 船舶零件 钟表零件、汽车零件 海轮零件、电讯器材
不可热 处理强 化
防锈铝
硬铝 超硬铝
Al –-Mn Al-–Mg Al-Cu- Mg Al-Cu- Mg-Zn Al-–Mg -Si–Cu
3A21 (LF21) 5A05 (LF10) 2A11 2A12 7A04 7A09 2A14 2A50 2B70 2A80 (LY11) (LY12) (LC4) (LC9) (LD10) (LD5) (LD7-1) (LD8)
2 铜的合金化及分类
1. 铜的合金化 2.铜合金的分类
按成形方法 变形铜合金 铸造铜合金 黄铜Cu – Zn
按化学成分
白铜Cu – Ni
青铜除黄铜和白铜外的所有铜合金。
3 常用铜合金
1.黄铜
（1）成分及牌号
普通黄铜——Cu-Zn合金 特殊黄铜——Cu-Zn+Al、Mn、Si等其它元素
铝及铝合金
铝及铝合金是应用非常广泛的一类金属 结构材料。航空上主要用于飞机的蒙皮、 隔框、长梁、桁条和锻、铸件等。一架 波音747客机，需要消耗约18.6吨铝，航 天技术上主要用于气动加热温度在150℃ 以下的运载火箭和宇宙飞行器，也用在 卫星、航天飞机等其他航天器结构上。
（2）常见黄铜的性能特点及应用
类 别 普 通 黄 铜 特 殊 黄 铜
牌号 H96 H68 H62 HSn62-1 HPb74-3 HMn58-2
σb/MPa 退火
250 300 300
硬化
400 400 420 400
用途举例 散热器、冷凝器管道 弹壳、冷凝器管道 散热器、弹簧、铆钉垫圈丝网 船舶零件 钟表零件、汽车零件 海轮零件、电讯器材
不可热 处理强 化
防锈铝
硬铝 超硬铝
Al –-Mn Al-–Mg Al-Cu- Mg Al-Cu- Mg-Zn Al-–Mg -Si–Cu
3A21 (LF21) 5A05 (LF10) 2A11 2A12 7A04 7A09 2A14 2A50 2B70 2A80 (LY11) (LY12) (LC4) (LC9) (LD10) (LD5) (LD7-1) (LD8)
2 铜的合金化及分类
1. 铜的合金化 2.铜合金的分类
按成形方法 变形铜合金 铸造铜合金 黄铜Cu – Zn
按化学成分
白铜Cu – Ni
青铜除黄铜和白铜外的所有铜合金。
3 常用铜合金
1.黄铜
（1）成分及牌号
普通黄铜——Cu-Zn合金 特殊黄铜——Cu-Zn+Al、Mn、Si等其它元素
有色金属及其合金常用非金属材料润滑材料
四）、聚甲醛（简称POM） 1、性能 具有优良的物理、化学、机械性能和耐磨性。 2、用途：用来制造轴承、齿轮、泵的叶轮、风机叶 片等。
塑料简易鉴别法参考下表
二、橡胶及其制品
橡胶是一种高分子化合物（分天然和合成橡胶两 大类）。
常用橡胶制品、性能及用途见下表
润滑材料
一、磨损及润滑机理
一）、磨损机理 动摩擦是两个物体在相对运动中摩擦。 滑动摩擦是一个物体在另一个物体上相对 滑动时所产生的摩擦。 例如：活塞在汽缸里的摩擦，滑动轴承。 滚动摩擦是一个物体在另一个物体上相对 滚动时所产生的摩擦。 例如：滚动轴承内的摩擦。
8）、抗氧安定性--- 油品抵抗氧化作用的能力，一般 以油品氧化后的沉淀物和酸值表示。 主要检测汽轮机油和压缩机油。 9）、水分--- 水会破坏油膜，使油乳化变质，水和酸 作用将加大腐蚀。 10）、腐蚀试验--- 用一定尺寸的铜片，浸入100℃的 油中，保持3小时，根据金属表面的颜色及其斑点数 来判断。 11）、残碳--- 润滑油中的不饱和碳氢化合物，在高温 空气不足的情况下，发生蒸发，分解和缩合作用后， 所生成的焦黑色残留物质。 判断润滑油的积碳，设备磨损速度，管路是否可 能出现堵塞等。 12）、抗乳化度--- 在规定条件下，油与水混合后形成 的乳化液，经过静置达到完全分离的时间。
2、常用润滑脂的主要特性及选用
1）、钙基润滑脂---用动植物油钙皂稠化中等粘度的机 械油而制成的，它的特点是抗水性强，遇水不乳化， 所以水泵轴承一般选用钙基脂。 使用温度：1#、2#钙基脂 -5--55℃ 3#、4#钙基脂 -5--60 ℃ 5#钙基脂 -5--65 ℃ 2）、钠基润滑脂--- 用动植物油钠皂稠化中等粘度的 机械油而制成的，它的特点是抗水性差，但是抗磨抗 压能力强。 使用温度：0--110℃
有色金属及合金
铍青铜
以铍为基本合金元素的铜基合金称为铍青铜。其含铍量 约为1.7％～2.5％。铜里添加少量铍，就会使合金性能发生 很大的变化。铍青铜不仅强度、硬度、弹性和耐磨性很高， 而且抗蚀性、导热性、导电性、耐寒性也非常好，此外，还 有无磁性、受冲击时不产生火花等特性。在工艺性方面，它 承受冷、热压力加工的能力很强，铸造性能也好。铍青铜主 要用于制作各种重要用途的弹簧、弹性元件、钟表齿轮和航 海罗盘仪器中的零件、防爆工具和电焊机电极等。其主要缺 点是价格太贵，妨碍了它在工业中的大量应用。铍青铜的编 号方法是：“Q”＋“铍”＋铍元素的含量。
在有色金属中，还有各种各样的分类方法。比如， 按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于 4.5，叫做“轻金属”，而铜、锌、镍、汞、锡、 铅等的比重大于4.5，叫做“重金属”。像金、银、 铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，镭、铀、 钍、钋、锝等具有放射性，叫做“放射性金属”， 还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、铀等因为地 壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀 有金属”
铜的合金化
纯铜的强度不高，用加工硬化方法虽可提高铜的强度， 但却使塑性大大下降，因此常用合金化的方法来获得强 度较高的铜合金作为结构材料。加入合金元素使铜的强 度提高，最常用的固溶强化元素是锌、锡、铝、镍等。 鎵、铟、钯、铂等元素在铜中的溶解度虽大，但比较稀 少，故不常用；镁、硅等元素在铜中的溶解度随温度的 降低而降低，因此，它们加入铜后，可使合金具有时效 强化的性能；当铜中加入元素超过最大溶解度以后，便 会出现过剩相，它们多为硬而脆的金属化合物，数量少 时，可使强度提高，塑性降低；数量多时，会使强度和 塑性同时大大降低。
硅青铜
硅在铜中的最大溶解度为人4.6%，室温时下降到3％。硅 青铜具有比锡青铜高的机械性能和低的价格，而且铸造性能 和冷、热压力加工性能都很好。向硅青铜中加入镍，可形成 金属间化合物Ni2Si，使硅青铜能够通过淬火时效进一步提高 合金的机械性能。含镍硅青铜还具有很高的导电性、抗蚀性 和耐热性，因而广泛用于航空工业(作导向衬筒等重要零件)和 长距离架空的电话线和送电线。向硅青铜、尤其是含镍的硅 青铜中加入1.0％～1.5％锰可以显著提高合金的强度和耐磨 性，向硅青铜加入适当数量的铅可以大大提高合金的耐磨性， 能代替磷青铜与铅青铜制作高级轴瓦。硅青铜的编号方法采 用“Q”＋“硅”＋硅元素的含量。
有色金属及其合金材料
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二、铜合金 （一）黄铜（H） 以锌为主要合金元素的铜基合金 分普通黄铜和特殊黄铜 按生产方式分：压力加工黄铜和铸造黄铜 代号：压力加工普通黄铜：（H+质量分数） 压力加工特殊黄铜：（H+主加元素符号+质量 分数） • 铸造黄铜：Zcu • 例：H62、HPb59-1 • 普通黄铜，按平衡态组织分两种：单相黄铜， 双相黄铜
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1、不能热处理强化的形变铝合金 防锈铝合金（LF） 2、能热处理强化的形变铝合金 硬铝（LY）、超硬铝（LC）、锻铝（LD） 硬铝分：低强度硬铝（铆钉）、标准硬铝（油管）、 高强度硬铝（螺栓）、耐热硬铝 硬铝缺点：耐腐蚀性差、淬火温度窄 （四）铸造铝合金（ZL） 用于制造铸铝件 1、铝硅合金 ZL101-105 又叫铝硅明（简单铝硅明和复杂铝硅明）飞机仪
• • • • • • • • •
价格低，摩擦系数较大。 不能承受大的压力，需内衬 双金属轴承： 2、铜基轴承合金 锡青铜和铅青铜 3、铝基轴承合金 （1）Al-Sb-Mg轴承合金 (2) Al-Sn轴承合金 除以上轴承合金外，珠光体灰铸铁常作 滑动轴承材料。
器零件，泵壳等。
• 2、铝铜合金 ZL201-203
• 具有较高的强度和耐热性，但铸造性能 差，不耐腐蚀。气缸头，活塞等 • 3、铝镁合金ZL301-303 • 力学性能、切削加工性、耐腐蚀性好， 铸造性、耐热性差。泵用零件，船舰零件。 • 4、铝锌合金 ZL401,ZL402 • 具有较高硬度和强度（自动淬火）做汽车发
Байду номын сангаас
• （1）单相黄铜 • 当锌质量分数少于39%时，室温下组织为单相 α固溶体，称为单相黄铜。 • 塑性好，可进行冷、热压力加工，适宜制造冷 轧板材、冷拉线材以及形状复杂的冲压零件。 • （2）双相黄铜 • 当锌的质量分数为39%-45%时，室温下的组织 为α+ β，称为双相黄铜。 • 适用于热加工。一般轧成棒材、板材，再经切 削加工制成各种零件。 • 2、特殊黄铜 • 在铜锌二元合金的基础上加入其它合金元素所 组成的多元合金。
第九章 有色金属及合金
数字－顺序号
特点：合金元素少，热处理强化不起作用，只能用加工硬化的 方法强化。 用途：制造油箱、油管等。
2 、硬铝合金 主要合金元素：Cu － Mg Y－硬 数字－顺序号
常用牌号： LY1、 LY11等。 L－铝
特点：可用热处理时效强化，也可冷变形加工硬化。 用途：制造铆钉、螺旋桨叶片等。 3、超硬铝合金 主要合金元素：Zn－ Mg－ Cu 常用牌号: L－铝 LC4 LC C－超硬 数字－顺序号
第三节 滑动轴承合金
用于制造滑动轴承及其内衬的合金
一、性能要求
1、要求轴承合金必须具有足够的抗压强度和疲劳强度。 2、足够的塑性和韧性。 3、低的摩擦系数 4、良好的导热性和小的膨胀系数。 理想的轴承合金的组织应是软基体上均匀分布着硬质点。 软的基体被磨损下凹，可贮存润滑油并形成连续的油膜；硬质 点则凸起来支撑轴颈，使轴承和轴颈的实际接触面积小，减小 摩擦。如图9-5示：
时效强化：固溶处理的合金 随时间的延续而发生进一步 强化的现象称时效硬化或时 效强化。例如：固溶处理的 合金，如果在室温放置4-5d
图9-7 Al-Cu合金相图
——本章完 本章完—— 本章完
四、工业中常用的轴承合金
工业上称巴氏合金（巴比特合金）（锡基和铅基轴承合 金） 锡锑合金 铅锑合金 ZchSnSb11-6 ZChPbSb16-16-2 (16%Sb, 16%Sn, 2%Cu)
软基体是Sb溶于 Sn形成的固溶体呈暗 黑色； 硬质点是 SnSb,β相呈白方块
图9-6 ZChSnSb11-6轴承合金的显微组织
四、铸造铝合金
合金系：Al－Si Al－Cu Al－Mg Al－Zn
牌号表示方法：字母“ZL”＋三位数字 ZL－铸铝; 第一位数字表示合金类别 1－表示铝硅系， 2－表示铝铜系 3－表示铝镁系， 4－表示铝锌系 第 二、三位数字表示顺序号。 例如：ZL102、 ZL202、LZ302等。
金属材料及其热处理
㈡ 合金的晶体结构 合金：由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。如碳钢、合金钢、铸铁、有色合金。 相：金属或合金中凡成分相同、结构相同，并与其他部分有界面分开的均匀组成部分。 1、固溶体：与组成元素之一的晶体结构相同的固相. ⑴ 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格结点位置形成的固溶体。多为金属元素之间形成的固溶体。
㈡ 热处理工艺
工艺
目的
加热温度
组织
退火
1.调整硬度,便于切削加工。 2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
F+P P P球
正火
1.低中碳钢同退火。 2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。 3.普通件最终热处理
三、组织
㈠ 纯金属的组织 1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程 ⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。 ⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 形核——自发形核与非自发形核 长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌 2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
2、冷却时的转变
⑴ 等温转变曲线及产物
650℃
600℃
550℃
350℃
A1
MS
Mf
时间
P
S
T
B上
B下
M
M+A’
A→P
A→S
A→T
A→B上
A→B下
㈡ 热处理工艺
工艺
目的
加热温度
组织
退火
1.调整硬度,便于切削加工。 2.细化晶粒,为最终热处理作组织准备。
亚共析钢Ac3+30~50℃ 共析钢 Ac1+30~50℃ 过共析钢Ac1+30~50℃
F+P P P球
正火
1.低中碳钢同退火。 2.过工析钢：消除网状二次渗碳体。 3.普通件最终热处理
三、组织
㈠ 纯金属的组织 1、结晶：金属由液态转变为晶体的过程 ⑴ 结晶的条件——过冷：在理论结晶温度以下发生结晶的现象。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差。 ⑵ 结晶的基本过程——晶核形成与晶核长大 形核——自发形核与非自发形核 长大——均匀长大与树枝状长大
⑶ 结晶晶粒度控制方法：①增加过冷度；②变质处理；③机械振动、搅拌 2、纯金属中的固态转变 同素异构转变：物质在固态下晶体结构随温度而发生变化的现象。 固态转变的特点：①形核部位特殊；②过冷倾向大;③伴随着体积变化。
2、冷却时的转变
⑴ 等温转变曲线及产物
650℃
600℃
550℃
350℃
A1
MS
Mf
时间
P
S
T
B上
B下
M
M+A’
A→P
A→S
A→T
A→B上
A→B下
有色金属及其合金
纯铜呈紫红色，主要用于制作电导体及配制合金.
二、铜合金
纯铜的强度低，不适于制作结构件，因此，在纯铜 中加入合金元素后，可获得较高的强度，同时保持纯 铜的某些优良性能.
3.某些特殊机械性能
优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜），高 的弹性极限和 疲劳极限(如铁青铜等).
4.色泽美观
铜及铜合金在电气工业，仪表工业，造船工业及机械制造工业部 门中获得了广泛的应用,但铜的储量较小，价格较贵，属于应节约 使用的材料，只有在特殊需要的情况下，例如要求特殊的磁性、 耐蚀性、加工性能、机械性能以及特殊的外观等条件下才考虑使 用.
的铸造性能(熔点低、流动性好、收缩小).
在一般情况下，ZL102的共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体 构成,强度和塑性都较差.
浇铸前向合金液中加入占合金重量2%~3%的变质剂(常用 钠盐混合物: 2/3NaF+1/3NaCl)以细化合金组织, 显著提高 合金的强度及塑性,这种处理方法即是变质处理.
经变质处理后的组织是细小均匀的共晶体(α+Si)+初生α固溶 体（如图）,获得亚共晶组织是由于加入钠盐后，铸造冷却较 快时共晶点右移的缘故. ZL102铸造性能很好，焊接性能也好，密度小，并有相当好 的抗蚀性和耐热性，但不能时效强化，强度较低，经变质处 理后, σb最高不超过180MPa. 仅适于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，例如仪表、水 泵壳体以及一些承受低载荷的零件.
具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高 ,但耐蚀性差。
大型空压机活塞(ZL401)
Al-Zn合金(ZL401、ZL402)价格便宜，铸造件能优
良，经变质处理和时效处理后强度较高，但抗蚀
性差，热裂倾向大，常用于制造拖拉机的发动机
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防锈铝合金：LF+序号
硬铝合金： LY +序号
超硬铝合金：LC +序号
锻铝合金： LD +序号
3金属材料--有色金属及其合金
10
（1）防锈铝合金
Al-Mn系 和Al-Mg系合金 Mg：固溶强化，降低密度，抗腐蚀 Mn：固溶强化，抗腐蚀 高的塑性，低中等强度，优良的抗腐蚀及焊接性能
不能进行热处理强化，退火/冷作硬化态使用。 LF21（ 3A21 ）(Al-Mn合金)用于焊接件、容器、管道，
3金属材料--有色金属及其合金
3
一、纯铝
分类:
高纯铝：L05~L01，数字越小，纯度越低 工业高纯铝：L0，L00，“0”个数增加，纯度降低(LG5～LG1) 工业纯铝：L1~L7，数字越大，纯度越低
用途：
高纯铝主要用于科学研究及制作电容器; 工业高纯铝的主要用途是配制铝合金;
工业纯铝还可用来制造导线、包覆材料、耐蚀和生活器皿等。
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; 饱③和低固温溶使体固保溶持处相理对获的得稳的定过性,含4%Cu的Al-Cu合金不同温度下的时效曲线 抑制时效的进行。
3金属材料--有色金属及其合金
8
回归
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。
3金属材料--有色金属及其合金
4
二、铝合金
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
美F-117隐身战斗机
(所用材料大部分是铝合金)
3金属材料--有色金属及其合金
5
1、铝合金的分类及强化机制
1)铝合金的分类
✓变形铝合金：D点以左， 加热时能形成单相固溶体组 织，塑性好，适于变形加工
16
Al-Si 铸造铝合金（硅铝明 ）
—— 铸造性好（熔点低、流动性好、收缩小） 变质处理 —— 显著提高力学性能。 组织 —— 变质前，共晶体（粗针状Si + α基体 ）+ 初晶Si
第三章 金属材料
3.1 碳钢 3.2 合金钢
黑色金属
3.3 铸钢与铸铁
3.4 有色金属及其合金
3.4 有色金属及其合金
3.4.1 铝及铝合金 3.4.2 铜及铜合金 3.4.3 钛及钛合金 3.4.4 轴承合金
3.4.1 铝及铝合金
特性：
(1)密度小(2.7g/cm3) 、比强度高 (2)有优良的物理、化学性能
在室温下放置或低温加热时，强 度和硬度会明显升高。这种现象 称为时效或时效硬化。
时效的条件： 合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固溶体中 溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低。
3金属材料--有色金属及其合金
7
CuAl2
Al-Cu合金相图
含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线
时效规律
① 时效温度越高, 强度峰值 越低, 强化效果越小;
起落架等。
飞 机 前 起 落 架
飞机用座椅轨道及航空零件
3金属材料--有色金属及其合金
13
(4) 锻铝合金（Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-Ni-Fe系）
牌号2A50(LD5)、2A70(LD7)、2A14(LD10) 合金的元素种类多但用量少，有良好的热塑性、
铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能。 固溶处理和人工时效。 这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件
塑性及变形加工性能较差。用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零 件。
3金属材料--有色金属及其合金
12
（3）超硬铝合金（Al-Mg-Zn-Cu系）
牌号有7A04(LC4)、7A09(LC9)等。 固溶处理和人工时效 强度最高的铝合金。抗蚀性较差，高温下软化快。用包铝
法可提高抗蚀性。 超硬铝合金多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、
① 低合金硬铝 2A01(LY1) ： Mg、Cu含量较低, 塑性好, 强度
低。时效强化。常称铆钉硬铝。
② 标准硬铝 2A11(LY11)：合金元素中等，强度和塑性中等。
退火后变形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好。主要用于轧 材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件。
③ 高合金硬铝 2A12(LY12)：合金元素较多，强度和硬度较高，
✓Al-F不可热处理强化
✓F-D可热处理强化
✓铸造铝合金：D点以右， 由于冷却时有共晶反应发生, 流动性较好,适于铸造生产
3金属材料--有色金属及其合金
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2）铝合金的强化机制
（1）固溶处理
将成分位于相图中D～F 之间的合金加热到固溶线以上， 保温获得单相α后迅速水冷， 得到过饱和的α 固溶体
（2）时效强化（第二相强化）
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。
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2、变形铝合金
GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为:
或需用深延伸、弯曲等方法制造的低载荷零件、制品以及 铆钉等。
LF5（ 5A05 ）(Al-Mg合金)用于焊接容器、管道，以及 承受中等载荷的零件及制品，也可用作铆钉。
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（2）硬铝合金（Al-Cu-Mg系）
可时效强化，亦可形变强化
Cu、Mg强化相，Mn耐蚀性
强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。
导电性好，抗大气腐蚀能力好(Al2O3)，磁化率极低, 良好的低温性能(纯铝-235℃塑性和冲击韧度也不降低) (3)加工性能良好
铝(FCC,δ= 30~50 %,ψ=80%)及铝合金(退火状态)的 塑性很好，可以冷成型。切削性能也很好。
超高强铝合金成型后经热处理，可达到很高的强度。 铸造铝合金的铸造性能极好。
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变形铝合金的主要牌号、成分、机械性能及用途
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3、铸造铝合金
1）分类及牌号
Hale Waihona Puke 2) 性能特点•良好的铸造性能
•力学性能不如变形铝合金
•成本较低
铝合金发动机缸体和缸盖
3) 应用：适合于形状复杂的零构件、 箱体、壳体、活塞等
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