有色金属课件
有色金属及硬质合金课件
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
有色金属及硬质合金的 未来展望与挑战
新材料与新工艺的研发
总结词
随着科技的不断进步，有色金属及硬质合金的新材料 和新工艺研发将不断涌现，以满足更广泛的应用需求 。
详细描述
随着新材料和新工艺的研发，有色金属及硬质合金的性 能将得到进一步提升，如高强度、高耐磨性、高耐腐蚀 性等。这些新材料和新工艺的应用将拓展到航空航天、 汽车、能源等领域，为产业发展带来新的机遇和挑战。
详细描述
锌是一种具有良好防腐蚀性能的有色金属，常用于钢铁、铜等金属的表面镀层。锌合金是以锌为主要 元素，加入其他金属元素组成的合金，具有良好的机械性能和加工性能。锌合金在建筑、装饰、汽车 等领域有广泛应用。
镍及镍合金
总结词
具有优良的耐腐蚀性和机械性能，良好 的高温性能和磁性
VS
详细描述
镍是一种具有优良耐腐蚀性和机械性能的 有色金属，常用于制造不锈钢和其他合金 。镍合金是以镍为主要元素，加入其他金 属元素组成的合金，具有良好的高温性能 、磁性和加工性能。镍合金在航空、化工 、电子等领域有广泛应用。
其他有色金属
总结词
各有其独特性质和应用领域
详细描述
除了铜、铝、锌、镍等主要的有色金属外，还有许多其他有色金属，如锡、铅、钴、镁 等。这些金属都具有独特的性质和应用领域，例如锡用于制造焊料和包装材料，铅用于
制造电池和颜料，钴用于制造硬质合金和电池，镁用于制造轻质结构和航空材料等。
REPORT
CATALOG
铝及铝合金
总结词
质轻、耐腐蚀、导电导热性好，加工性能优异
详细描述
金属材料及热处理第八章有色金属.ppt
六、青 铜
青铜使人类历史上应用最早的一种合金， 我国公元前2000多年的夏、商时期就开始使 用青铜铸造钟、鼎、武器、镜等。
经对出土汉镜进行分析，成分如下：
Cu：65~70%
Sn：24~26%
Pb：1~9%
Zn: 0~5%
金相组织几乎完全是Cu31Sn8（δ相），颜 色呈青灰色—故称青铜。
④ 黄铜的铸造性能良好
Zn<10%或Zn>38%时，由于结晶温度间隙 较小，流动性好。
3、黄铜的表示方法
H 80
普通黄铜 含Cu80%
HPb 59 —1
Cu 59% Pb 1% 表示含Pb1%特殊黄铜
：表示含Al 2.5%，Cu67%的铸造黄铜。
HSn 70-1： 表示含Sn 1%、Cu70%的特殊黄铜
三、铝合金的分类
根据合金元素的含量和加工工艺性能 特点，把铝合金分为：
变形铝合金 铸造铝合金
A
3
4B
C
Al D
1
2
1—变形铝合金 2—铸造铝合金 3—不能热处理强化的铝合金 4—能热处理强化的铝合金
1、铸造铝合金
一般而言，具有共晶成分的合金具有优 良的铸造性能。铸造铝合金为了保证足够的 机械性能，并不完全都是共晶成分，只是合 金元素含量较高，在8~25% 。
b
至45～46% Zn；合金进入单相β’区，σb 急剧降低。
③ 随着Zn含量增加，黄铜“自裂”倾向增大。
“自裂”：Zn>20%的黄铜，经冷变形后，在 潮湿的大气或海水中，尤其有氨存在时， 会发生自动破裂（应力腐蚀破裂）。
★防止自裂的措施：
a、低温去应力退火 260～300℃，1～2小时 b、往黄铜中加入Sn、Si、Al、Ni等元素 c、表面镀 Sn或Zn
《有色金属及其合金 》课件
在电子工业中的应用
总结词
电子工业中大量使用有色金属及其合金，如铜、铝、镍等，用于制造集成电路、连接器 和散热器等。
详细描述
在电子工业中，有色金属及其合金发挥着至关重要的作用。例如，铜及铜合金用于制造 集成电路的引线和连接器等，铝及铝合金用于制造电子元件的散热器和印刷电路板等。 这些合金具有良好的导电性、导热性和可加工性，能够满足电子工业对高性能材料的需
组织
合金中各种相的分布和形态。
3
合金相图与组织的关系
合金的组织取决于其成分和热处理条件，而相图 是研究合金组织和性能的重要工具。
合金化对性能的影响
力学性能
合金化可以改变金属的强度、硬度、韧性等力 学性能，以满足不同应用场景的需求。
物理性能
合金化可以改变金属的导电性、导热性、磁性 等物理性能。
化学性能
合金化概念
合金化
将两种或两种以上的金属元素或非金属元素与一种金 属元素结合，形成具有金属特性的合金的过程。
合金化概念的意义
通过合金化可以改变金属的物理、化学和机械性能， 以满足不同领域的需求。
合金化的应用
在汽车、航空航天、能源、电子等领域得到广泛应用 。
合金相图与组织
1 2
相图
表示合金在不同温度和成分下的相组成和相变规 律的图形。
生产流程
原料准备
包括矿石的破碎、磨细、选矿 等工序，以获得高品位精矿。
冶炼
根据矿石类型和所需金属种类 选择合适的冶炼方法，提取金 属。
加工
将提取出的金属进行铸造、轧 制、锻造或焊接等加工，制成 所需形状和性能的金属制品。
质量检测与控制
对金属制品进行质量检测和控 制，确保产品质量符合要求。
《有色金属材料》课件
建筑行业领域
在建筑行业领域，有色金属材料如铜 合金、不锈钢和铝制品等被广泛应用 于建筑装饰、屋面和门窗等。这些有 色金属材料具有美观、耐久和易于维 护的特点，能够提高建筑物的品质和 价值。
VS
例如，铜合金在建筑装饰中具有高贵 典雅的外观和耐腐蚀的特点，常用于 制造门把手、窗框和楼梯扶手等部件 。不锈钢具有高强度和良好的耐腐蚀 性能，常用于制造建筑结构件和栏杆 等。铝制品轻便美观，具有良好的加 工性能和耐候性能，常用于制造门窗 和幕墙等。
通过测量金属材料的重量和体积，计算其密度，以评 估其质量。
热膨胀系数测试
在加热或冷却过程中，测量金属材料的长度变化，以 评估其热稳定性。
电导率测试
测量金属材料在单位温度和单位长度下的电阻值，以 评估其导电性能。
化学性能测试
耐腐蚀性测试
01
通过暴露金属材料在不同的环境条件下，观察其表面腐蚀程度
，以评估其耐腐蚀性能。
高端装备制造领域
有色金属材料在高端装备制造领域的应用不断拓展，如航空航天、高 速铁路等。
现了铁和钢。
近代
随着工业革命的兴起，铝、铜、 镍等有色金属材料得到了广泛应
用。
现代
随着科技的不断进步，有色金属 材料的应用领域不断扩大，如钛 合金、镁合金等新型有色金属材 料在航空航天、汽车等领域得到
了广泛应用。
PART 02
有色金属材料的生产工艺
冶炼工艺
01
02
03
熔炼
将矿石、废金属和添加剂 在高温下熔化成液态，通 过化学反应去除杂质，形 成纯净的有色金属溶液。
抗氧化性测试
02
在高温条件下，观察金属材料表面氧化程度，以评估其抗氧化
性能。
有色金属 PPT课件
凡不是以铁为主要元素的金属都 属于有色金属。 工程上常用的有色金属有铝、铜、 镁、钛、锌及其合金。
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。
4.3.6镁合金
镁合金在常用工程金属材料中密度 最小，为1.8g/mm3，约为铝合金的 2/3，钛合金的1/3，钢的1/4。 镁合金分为变形镁合金(MB)和铸造 镁合金(ZM)二大类
镁合金特点和应用
镁合金有较大承受冲击载荷的能力，可 制造受猛烈碰撞的零件。例如飞机的轮 毂。美国近年为陆军生产的一种“瘪气 下行驶”的车轮。这种轮子的轮胎和轮 毂之间装有12.2kg重的镁合金压铸环形 件，万一轮胎被弹片扎破漏气，装这种 轮子的军车可在48km/h速度下行驶而不 使车辆受损。
4.4塑料和橡胶
塑料和橡胶是以高分子聚合物为基础添 加各种助剂而成的混合物体系，在常温 下有固定的形状和强度，在高温下具有 可塑性的高分子材料。 塑料和橡胶的区别是塑料在常温下处于 玻璃态，强度较高；橡胶在常温下处于 高弹态，弹性较大。
塑料
根据塑料的用途，可以分为通用塑料、工程塑 料和特种塑料三大类。 大多数塑料都能在加热时反复地塑化，称之为 热塑性塑料。另外有一些塑料，它们只能在第 一次加工时塑化，做成固定的形状。以后再把 它加热，形状不再发生变化，这类塑料称为热 固性塑料。热固性塑料由于其内部高分子的交 联结构使本身的机械强度和耐热性都较热塑性 塑料好。
有色金属及其合金综述课件
拉拔
通过拉拔机将金属线材拉制成 各种规格的细线、弹簧丝等。
表面处理
电镀
通过电解的方法在金属 表面镀覆一层金属或合 金，以提高耐腐蚀性和
美观度。
喷涂
通过喷枪或喷粉装置将 涂料喷涂在金属表面，
形成一层保护膜。
氧化处理
通过化学或电化学的方 法使金属表面形成一层 氧化膜，以提高耐腐蚀
性和美观度。
钝化处理
通过化学方法使金属表 面形成一层钝化膜，以
镁及镁合金
镁是一种轻质金属，具有良好的比强度和比刚度。镁合金广泛应用 于汽车、电子和航空航天等领域。
钴及钴合金
钴是一种具有优良耐腐蚀性和高温强度的金属。钴合金广泛应用于 航空航天、能源和化工等领域。
02
CHAPTER
有色金属的应用领域
建筑行业
铝合金
用于制造门窗、幕墙、支架等， 因其轻便、美观、耐腐蚀而受到 广泛应用。
的破坏和污染，特别是减少废水和废气的排放。
促进循环经济
03
回收和再生利用有色金属是循环经济的重要组成部分，有助于
实现经济、社会和环境的可持续发展。
05
CHAPTER
有色金属的未来发展趋势
新材料研发
01
02
03
高性能轻质材料
研发具有高强度、轻量化 的有色金属合金，用于航 空航天、汽车等领域，替 代传统材料。
铜及铜合金
用于管道、供暖系统、水龙头等 ，因其良好的导热性和耐腐蚀性 而受到青睐。
汽车行业
镁合金
用于汽车零部件，如发动机罩、气瓶 架等，以减轻重量并提高燃油经济性 。
铝合金
用于汽车车身、底盘和悬挂系统等， 以提高汽车的结构强度和轻量化。
电子行业
《有色金属及其合金 》课件
、型材等产品。
锻造
3 通过锻锤、压力机等设备
将金属或合金锻造成各种 规格的零件或制品。
生产流程
原料准备
将矿石、废旧金属等原料进行破 碎、磨细等处理，以便进行后续 的冶炼或加工。
质量检测与控制
对制品进行质量检测和控制，确 保其符合相关标准和客户要求。
熔炼与浇注将处理后的原料进源自熔炼，熔融 状态的金属或合金被浇注到模具 中形成铸件。
减重效果
采用有色金属及其合金能够显著 减轻飞机重量，提高飞行性能和 燃油经济性。
在建筑行业的应用
结构支撑
有色金属及其合金如钢、 铝等用于制造建筑物的梁 、柱等结构支撑部件，提 供足够的承载能力。
装饰材料
铝合金、不锈钢等有色金 属及其合金作为装饰材料 ，具有美观、耐腐蚀的特 点。
建筑构件
有色金属及其合金用于制 造建筑门窗、栏杆、楼梯 等构件，提高建筑物的安 全性和美观度。
新材料与新技术的发展趋势
轻质高强材料
随着航空航天、汽车等行业的快速发展，对轻质高强材料的需求越来越大，有色金属及 其合金作为重要的结构材料，其轻质高强的发展趋势明显。
新型加工技术
随着科技的进步，有色金属及其合金的加工技术也在不断革新，如激光熔覆、等离子喷 涂等新型加工技术，能够提高材料的表面性能和耐腐蚀性。
在合金中起重要作用的元 素，如铁、碳、镍、铬等 。
合金相图与组织
相图
描述合金在不同温度和成分下各相的组成和 相互关系的图形。
组织
合金中各相的形状、大小、分布和相对数量 。
平衡状态下的相组成
合金在平衡状态下各相的组成和相对数量。
合金化对性能的影响
力学性能
如强度、硬度、韧性、耐磨性等。
第九章有色金属及其合金ppt课件
例如，QSn4-3表示含W（Sn）＝4％、W （Zn）＝3％、其余为Cu的锡青铜。
1）锡青铜:
Cu-Sn二元相图
含锡量对锡青铜的力学性能的影响
含锡量对锡青铜的加工性能的影响 :
• wSn＜5%的锡青铜适宜冷变形加工； • wSn＝5％~7%的锡青铜宜于热加工； • wSn＝10％~14％之间的锡青铜只适宜铸造生产。
主要用途：精密仪器、精密机械零件；低温热电偶、热电偶 补偿导线、变阻器等。
9.3钛及钛合金
• 钛及钛合金是第二次世界大战后发展起来 的新材料，具有很高的比强度和耐蚀性， 是世界各国大力发展的轻金属材料，近三 十年来已经发展成主要的飞机和发动机结 构材料。
2.工业纯铜的牌号及用途:
• 纯铜：T1、T2、T3、T4； • 无氧铜：TU1、TU2； • 脱氧铜：TUP、TUMn； • 纯铜主要用作导体和配制合金以及制造抗
磁性干扰的仪器、仪表零件，如罗盘、航 空仪表等零件。
9.2.2铜合金
常用合金元素： Zn、Sn、Al、Mg、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Si、As、
M
320
15
用于焊接容器， 受力零件等
用途：油箱、油管、铆钉及其他冷变形零件。
(2)硬铝
合金牌号 主 要 化 学 成 分 (%) 合金状
新牌 旧牌号 Cu
Mg
Mn
态
号
2A01 2A04 2A10
LY1 LY4 LY10
2.2~3.03. 2~3.73.9
~4.5
0.2~0.5 2.1~2.6 0.15~0.3
3）Al-Mg合金：
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1. 有色金属的分类
2. 铝土矿的类型以及我国铝土矿的特点判断铝土矿质量高低的指标是什么该指标的定义
3. 铝土矿的主要杂质碱法生产氧化铝有哪些方法决定碱法生产氧化铝方法的主要因素是什么请具体指出来。
4.铝土矿中二氧化硅有什么危害拜耳法和烧结法的优缺点
5. 分析Na2O—Al2O3—H2O系状态图的特点。
6. 拜耳法的步骤以及各步骤的作用指出硅在拜耳法中的危害（解释为什么硅在拜耳法是最有害的杂质）拜耳法氧化铝的理论浸出率拜耳法中加入
氧化钙的作用
7. 影响氢氧化铝（种分）颗粒大小的因素影响种分的因素
8. 烧结法的原理烧结后的熟料组成烧结法中加入CaO的作用烧结法中怎样减少或控制二次反应的发生
9.铝酸钠溶液脱硅的方法及基本原理
10.混联法原理及优缺点
（续）Al2O3的生产B
1 现代铝工业有的主要生产环节?辅助环节?
现代铝的生产有三个主要环节：
(1) 从铝土矿提取氧化铝----氧化铝的生产
(2) 用冰晶石--氧化铝熔盐电解法生产铝----铝电解
(3) 铝加工
辅助环节：（1）炭素电极制造（2）氟盐生产
2 画出现代铝工业生产流程简图.
铝半成品铝材
3 制取氧化铝的主要矿物?铝土矿的主要类型?
铝土矿。
种类;三水铝石（r--Al2O3.3H2O），一水软铝石(r--Al2O3.H2O)，一水硬铝石(a--Al2O3.H2O)。
4 中国铝土矿的特点如何?
我国铝土矿大多为一水硬铝石型，其特点高硅、高铝和低铁。
矿石中铝硅比多数为4~7之间。
5 画出从铝土矿提取铝的简要生产流程图.
6 从铝土矿中提取氧化铝的主要方法?
从铝土矿中提取氧化铝的方法
拜耳法、碱石灰烧结法、联合法(拜耳-烧结) 。
拜耳法生产氧化铝的主要方法，占世界95%，主要采用三水铝石型铝土矿。
7 拜耳法的原理及主要步骤?
拜耳法原理: 用苛性钠溶液(其质量浓度为130～350gNa2O/L)在加热的条件下将铝土矿中的各种氧化铝水合物溶解出来，生成铝酸钠溶液，
此种溶液经稀释后在冷却的条件下分解出纯的氢氧化铝，同时重新生成苛性钠溶液，供循环使用。
拜耳法流程包括三个主要步骤：铝土矿溶出；铝酸钠溶液分解；氢氧化铝煅烧。
溶出：指把铝土矿中的氧化铝水合物（Al2O3·xH2O)溶解在苛性钠（NaOH)中，生成铝酸钠溶液。
Al2O3·xH2O + 2 NaOH = 2NaAlO2 + (x+1)H2O
分解：析出固体氢氧化铝
2NaAlO2 + 4H2O = 2NaOH +Al2O3·3H2O
(添加晶种Al2O3·3H2O）
煅烧：Al2O3·3H2O = Al2O3 + 3H2O
（高温1100℃）
8 苛性比、铝土矿中氧化铝的理论溶出率的概念.
铝酸钠溶液中的Na2O和Al2O3的比值，来表示溶液中氧化铝的饱和程度。
两种表示方法：
A、采用物质的摩尔比n(Na2O)/n(Al2O3), 其中的Na2O是按苛性碱NaOH浓度计算，叫苛性比，符号?K 。
中国与俄罗斯
B、采用物质的质量比m(Na2O)/ m(Al2O3), 符号为A/C，其中的Na2O 按当量Na2CO3计算。
美国
铝土矿中氧化铝的理论溶出率：
n = [w(Al2O3) – w(SiO2)]/ w(Al2O3)×100%
={[ A/S] –1}/[A/S] ×100%
式中A/S为铝土矿的铝硅比（质量比）
8i 铝土矿中铝损和碱损机理。
铝土矿中的含硅矿物在苛性碱溶液中有不同的溶解度，其中卵白石（SiO2·H2O)化学活性最大，最易溶解，在100℃以下，生成硅酸钠：
SiO2+2NaOH = Na2SiO3 + H2O
此硅酸钠与铝酸钠溶液起反应生成含水铝硅酸钠沉淀。
在高压溶出的条件下，进入赤泥中的含水铝硅酸钠的组成大致相当于Na2O*Al2O3*1.7SiO2*nH2O（n可以大于2）。
从式可知，每1kg的SiO2要结合1kg的Al2O3和0.6kg的Na2O。
9 拜耳-烧结联合法的形式、特点
形式：串联（美国、前苏联）、
并联（前苏联）、混联（中国）
特点：用于处理氧化铝与氧化硅质量比为5-7的中等品位铝土矿，其特点是用烧结法系统所得的铝酸钠溶液来补充拜耳法系统中碱损失。
9i 简述三种联合方法的工艺。
串联
先用拜耳法处理中等品位铝土矿，然后用烧结法处理拜耳法中留下来的赤泥中的氧化铝。
因为直接用拜耳法处理含氧化硅较高的中等品位的铝土矿时，会有较多的氧化铝和碱损失于赤泥中，如果将拜耳法赤泥配入所需碳酸钠和碱石灰后再进行烧结处理，就可以以铝酸钠的形式回收其中的氧化铝和碱，并把回
收的铝酸钠溶液并入拜耳法系统，这就可以降低碱耗，提高氧化铝的总回收率，并用纯碱来补充拜耳法系统的苛性钠损失。
并联法
以拜耳法处理高品位的铝土矿，同时以烧结法处理低品位的铝土矿的氧化铝生产方法。
（两套流程并行）
混联法
先用拜耳法处理高品位铝土矿，然后用拜耳法赤泥+低品位铝土矿共同烧结的氧化铝生产方法。
由于在处理低铁铝土矿时，拜耳法赤泥烧结配入的纯碱量不足以补充拜耳法系统的碱损失，于是采用拜耳法赤泥加入低品位铝土矿共同烧结的方法来扩大碱的来源。