有色金属及合金PPT课件.ppt

1、有色金属及合金Non-Ferrous Metal在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其它的金属材料称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必需的材料，等等。铝及其合金Aluminum Aluminum alloy 纯铝纯铝 纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660，具有面心立方晶格，没有同素异构转变。

2、它的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。 纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。纯铝的牌号用“铝”字汉语拼音字首“L”和其后面的编号表示。高纯铝的牌号有LG1、LG2、LG3、LG4和LG5，“G”是高字的汉语拼音字首，后面的数字越大，纯度越高，它们的含铝量在99.85%99.99%之间。工业纯铝的牌号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、和L6。后面的数字表示纯度，数字越大，纯度越低。 铝

3、合金的分类铝合金的分类 根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可以将其分为铸造铸造铝合金铝合金与变形铝合金变形铝合金两大类。 变形铝合金变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻等）制成半成品或模锻件，所以要求有良好的塑性变形能力。 铸造铝合金铸造铝合金则是将熔融的合金直接浇铸成形状复杂的甚至是薄壁的成型件，所以要求合金具有良好的铸造流动性。 变形铝合金变形铝合金不能热处理强化不能热处理强化的铝合金的铝合金铸造铝合金铸造铝合金能热处理强能热处理强化的铝合金化的铝合金温温度度 Al F B，% 铝合金分类示意图铝合金分类示意图+L+L+DL 对于变形铝合金来说，位于F点以左成分的合金，在

4、固态始终是单相的，不能进行热处理强化，被称为热处理不可强化的铝合金。成分在F和D之间的铝合金，由于合金元素在铝中有溶解度的变化会析出第二相，可通过热处理使合金强度提高，所以称为热处理强化铝合金。 铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同，分为AlSi系、AlCu系、AlMg系和AlZn系四种合金。合金牌号用“铸铝”二字汉语拼音字首“ZL”后跟三位数字表示。第一位数表示合金系列，1为AlSi系合金；2为AlCu系合金；3为AlMg系合金；4为AlZn系合金。第二、三位数表示合金的顺序号。如ZL201表示1号铝铜系铸造铝合金，ZL107表示7号铝硅系铸造铝合金。 变形铝合金按照性能特点和用途分为防锈铝

5、、硬铝、超硬铝和锻铝四种。防锈铝属于不能热处理强化的铝合金，硬铝、超硬铝、锻铝属于可热处理强化的铝合金。铝合金的强化铝合金的强化 铝合金的强化方式主要有以下几种：v固溶强化 纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。v时效强化 合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的。但由于铝没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为时效。在室温下进行的时效称为自然时效，

6、在加热条件下进行的时效称为人工时效。v过剩相强化 如果铝中加入合金元素的数量超过了极限溶解度，则在固溶处理加热时，就有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称为过剩相。在铝合金中，这些过剩相通常是硬而脆的金属间化合物。它们在合金中阻碍位错运动，使合金强化，这称为过剩相强化。在生产中常常采用这种方式来强化铸造铝合金和耐热铝合金。过剩相数量越多，分布越弥散，则强化效果越大。但过剩相太多，则会使强度和塑性都降低。过剩相成分结构越复杂，熔点越高，则高温热稳定性越好。v细化组织强化 许多铝合金组织都是由固溶体和过剩相组成的。若能细化铝合金的组织，包括细化固溶体或细化过剩相，就可使合金得到强化。 变形铝合金变

7、形铝合金 变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等。v防锈铝合金 防锈铝合金中主要合金元素是Mn和Mg，Mn的主要作用是提高铝合金的抗蚀能力，并起到固溶强化作用。Mg也可起到强化作用，并使合金的比重降低。其牌号用“LF”和跟在后面的顺序号表示，“LF”是“铝防”二字的汉语拼音字首。v硬铝合金 硬铝合金为Al-Cu-Mg系合金，还含有少量的Mn。各种硬铝合金都可以进行时效强化，属于可以热处理强化的铝合金，亦可进行变形强化。其牌号用“LY”表示，“LY”是“铝硬”二字的汉语拼音字首。 硬铝主要分为三种：低合金硬铝，合金中Mg、Cu含量低；标准硬铝，合金元素含量中等；高合金硬铝，合

8、金元素含量较多。v超硬铝合金 超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金，并含有少量的Cr和Mn。牌号有LC4、LC6等。Zn、Cu、Mg与Al可以形成固溶体和多种复杂的第二相。其牌号用”LC“表示，”LC“是”铝超“二字的拼音字首。所以经过固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度。它是强度最高的一种铝合金。但这种合金的抗蚀性较差，高温下软化快。可以用包铝法提高抗蚀性。超硬铝合金多用来制造受力大的重要构件，如飞机大梁、起落架等。 v锻铝合金 LD5、LD7、LD10等属于这类铝合金。锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。其牌号用”LD“表示，”LD是“铝锻二

9、字的拼音字首。该合金中的元素种类多但用量少，具有良好的热塑性，良好的铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能。这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件。锻铝合金通常都要进行固溶处理和人工时效。 铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金按照主要合金元素的不同，可分为四类：Al-Si铸造铝合金，如ZL101、ZL105等；Al-Cu铸造铝合金，如ZL201、ZL203等；Al-Mg铸造铝合金，如ZL301、ZL302等；Al-Zn铸造铝合金，如ZL401、ZL402等。 vAl-Si铸造铝合金 Al-Si铸造铝合金通常称为铝硅明，铝硅明包括简单铝硅明（Al-Si二元合金）和复杂铝硅明（Al-Si-Mg-Cu等

10、多元合金）。其牌号为ZL10系列，含1113%Si的简单铝硅明（ZL102）铸造后几乎全部是共晶组织。内燃机中的活塞，是在高速、高温、高压、变负荷下工作的，所以要求制造活塞的材料必须比重小、高耐磨、高的耐蚀性、耐热性，还要求活塞材料的线膨胀系数接近汽缸体的线膨胀系数。复杂铝硅明基本上能满足这一要求，它是制造活塞的理想材料。 vAl-Cu铸造铝合金 Al-Cu合金的强度较高，耐热性好，但铸造性能不好，有热裂和疏松倾向，耐蚀性较差。 ZL201的室温强度高，塑性比较好，可制作在300以下工作的零件，常用于铸造内燃机汽缸头、活塞等零件。ZL202塑性较低，多用于高温下不受冲击的零件。ZL203经淬火

11、时效后，强度较高，可作结构材料铸造受中等载荷和形状较简单的零件。 vAL-Mg铸造铝合金 Al-Mg合金（ZL301、ZL302）强度高，比重小（约为2.55），有良好的耐蚀性，但铸造性能不好，耐热性低。Al-Mg合金可进行时效处理，通常采用自然时效。多用于制造承受冲击载荷，在腐蚀性介质中工作的，外形不太复杂的零件，如舰船配件、氨用泵体等。vAl-Zn铸造铝合金 Al-Zn合金（ZL401、ZL402）价格便宜，铸造性能优良，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。常用于制造汽车、拖拉机的发动机零件及形状复杂的仪器零件，也可用于制造日用品。 铸造铝合金的铸件，由于形状较复杂，组

12、织粗糙，化合物粗大，并有严重的偏析，因此它的热处理与变形铝合金相比，淬火温度应高一些，加热保温时间要长一些，以使粗大析出物完全溶解并使固溶体成分均匀化。淬火一般用水冷却，并多采用人工时效。 铜及铜合金Copper & Copper Alloy v铜及铜合金具有以下性能特点。1有优异的物理化学性能。纯铜导电性、导热性极佳，许多铜合金的导电、导热性也很好；铜及铜合金对大气和水的抗腐蚀能力也很高；铜是抗磁性物质。2有良好的加工性能。铜及某些铜合金塑性很好，容易冷、热成型；铸造铜合金有很好的铸造性能。3有某些特殊的机械性能。例如优良的减摩性和耐磨性（如青铜及部分黄铜）；高的弹性极限及疲劳极限（铍青铜等

13、）。4色泽美观。 由于有以上优良性能，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。纯铜（紫铜）纯铜（紫铜） 纯铜是玫瑰红色金属，表面形成氧化铜膜后，外观呈紫红色，故常称为紫铜。纯铜主要用于制作电工导体以及配制各种铜合金。 工业纯铜中含有锡、铋、氧、硫、磷等杂质，它们都使铜的导电能力下降。铅和铋能与铜形成熔点很低的共晶体（CuPb）和（CuBi），共晶温度分别为326和270，分布在铜的晶界上。 根据杂质的含量，工业纯铜可分为四种：T1、T2、T3、T4。“T”为铜的汉语拼音字头，编号越大，纯度越低。 纯铜除工业纯铜外，还有一类叫无氧铜，其含氧量极低，不大于0.

14、003%。牌号有TU1、TU2，主要用来制作电真空器件及高导电性铜线。这种导线能抵抗氢的作用，不发生氢脆现象。纯铜的强度低，不宜直接用作结构材料。 黄铜黄铜 铜锌合金或以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。黄铜具有良好的塑性和耐腐蚀性，良好的变形加工性能和铸造性能，在工业中有很强的应用价值。根据化学成分，黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。v普通黄铜普通黄铜是铜锌二元合金。相是锌溶于铜中的固溶体，其溶解度随温度的下降而增大。相具有面心立方晶格，塑性好，适于进行冷、热加工，并有优良的铸造、焊接和镀锡的能力。相是以电子化合物CuZn为基的有序固溶体，具有体心立方晶格，性能硬而脆。普通黄铜分为单相黄铜单

15、相黄铜和双相黄铜双相黄铜两种类型，从变形特征来看，单单相黄铜相黄铜适宜于冷加工，而双相黄铜双相黄铜只能热加工。常用的单相黄铜牌号有H80、H70、H68等，“H”为黄铜的汉语拼音字首，数字表示平均含铜量。它们的组织为，塑性很好，可进行冷、热压力加工，适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。而常用双相黄铜的牌号有H62、H59等，退火状态组织为。由于室温相很脆，冷变形性能差，而高温相塑性好，因此它们可以进行热加工变形。通常双相黄铜热轧成棒材、板材，再经机加工制造各种零件。 v特殊黄铜为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素，形成各种特殊黄

16、铜。特殊黄铜的编号方法是：“H主加元素符号铜含量主加元素含量”。特殊黄铜可分为压力加工黄铜（以黄铜加工产品供应）和铸造黄铜两类，其中铸造黄铜在编号前加“Z”。 例如：HPb60-1表示平均成分为60%Cu，1%Pb，余为Zn的铅黄铜。锡黄铜：锡可显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性，也可使黄铜的强度有所提高。压力加工锡黄铜广泛应用于制造海船零件。铅黄铜：铅能改善切削加工性能，并能提高耐磨性。铅对黄铜的强度影响不大，略为降低塑性。压力加工铅黄铜主要用于要求有良好切削加工性能及耐磨的零件（如钟表零件），铸造铅黄铜可以制作轴瓦和衬套。 铝黄铜：铝能提高黄铜的强度和硬度，但使塑性降低。铝能使黄铜表面

17、形成保护性的氧化膜，因而改善黄铜在大气中的抗蚀性。铝黄铜可制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后，可得到高强度、高耐蚀性的特殊黄铜，常用于制作大型蜗杆、海船用螺旋桨等需要高强度、高耐蚀性的重要零件。硅黄铜：硅能显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。硅黄铜具有良好的铸造性能，并能进行焊接和切削加工。主要用于制造船舶及化工机械零件。锰黄铜：锰能提高黄铜的强度，不降低塑性，也能提高在海水中及过热蒸汽中的抗蚀性。锰黄铜常用于制造海船零件及轴承等耐磨部件。铁黄铜：黄铜中加入铁，同时加入少量的锰，可起到提高黄铜再结晶温度和细化晶粒的作用，使机械性能提高，同时使黄铜具有高的韧性、

18、耐磨性及在大气和海水中优良的抗蚀性，因而铁黄铜可以用于制造受摩擦及受海水腐蚀的零件。镍黄铜：镍可提高黄铜的再结晶温度和细化其晶粒，提高机械性能和抗蚀性，降低应力腐蚀开裂倾向。镍黄铜的热加工性能良好，在造船工业、电机制造工业中广泛应用。 三、青铜青铜原指铜锡合金，但是，工业上习惯把铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铍、铅等特殊元素组成的合金也叫青铜。所以青铜实际上包含锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等。青铜也可分为压力加工青铜（以青铜加工产品供应）和铸造青铜两类。青铜的编号规则是：“Q主加元素符号主加元素含量（其它元素含量）”，“Q”表示青的汉语拼音字头。如QSn4-3表示成分为4%Sn、3%

19、Zn、其余为铜的锡青铜。铸造青铜的编号前加“Z”。 类别牌 号化 学 成 分（%）状态机械性能用 途主加元素其 它b/MPa(%)HBS锡青铜QSn4-3Sn: 3.54.5Zn:2.73.7Cu: 其余TL35055040460160 制作弹性元件、化工设备的耐蚀零件、抗磁零件、 造纸工业用刮刀QSn7-0.2Sn: 6.08.0P:0.100.25Cu: 其余TL360500641575180 制作中等负荷、中等滑动 速度下承受摩檫的零件,如抗磨垫圈、轴套、蜗轮等铅青铜ZCuPb30Pb:27.033.0Cu: 其余J25 要求高滑速的双金属轴瓦 减摩零件ZCuPb15Sn8Sn: 7.0

20、9.0Pb:1317Cu: 其余SJ170200565964 制造冷轧机的铜冷却管冷冲击的双金属轴承等铝青铜ZCuAl9Mn2Al: 8.510Mn: 1.52.5Cu: 其余SJ39044020208393 耐磨、耐蚀零件，形状简单的大型铸件和要求气密性高的铸件铍青铜QBe2Be: 1.92.2Ni: 0.20.5Cu: 其余TL50085040490250 重要的弹簧和弹性元件，耐磨零件以及在高速、高压和高温下工作的轴承表中符号的意义：T退火状态；L冷变形状态；S砂型铸造；J金属型铸造。 锌及锌合金v锌密度为7.13g/cm3,熔点419.4。v锌在潮湿空气中极易氧化，用来保护其他易氧化金

21、属。v最大用途是用作各种钢铁器件的镀层材料，其次是配制合金。锌的化合物锌白ZnO和锌钡白BaSO4+ZnS+ZnO大量用于油漆工业和橡胶工业。镁及镁合金v纯镁的特点：密度低、比强度高。纯镁的密度只有密度低、比强度高。纯镁的密度只有1.74g/cm31.74g/cm3，仅为铁的仅为铁的1/41/4、铝的、铝的2/32/3。镁的电极电位较低，抗腐蚀性能差。镁的电极电位较低，抗腐蚀性能差。镁属于密排六方结构，因此塑性变形能力差。镁属于密排六方结构，因此塑性变形能力差。镁合金v镁合金是以镁为基而加入其他元素所形成的合金。可以分为形变镁合金与铸造镁合金。镁合金的种类镁合金的种类变形镁合金变形镁合金铸造镁

22、合金铸造镁合金用用 途途镁合金各种型材镁合金各种型材复杂形状的铸件等复杂形状的铸件等THANK YOUSUCCESS2022-5-12可编辑镁合金的特点低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的2/32/3重）重）高比强度：优于钢和铝高比强度：优于钢和铝 震动吸收性好：可将震动能吸收并转化成热放出震动吸收性好：可将震动能吸收并转化成热放出易机械加工易机械加工 耐冲击性好耐冲击性好电磁屏蔽性好电磁屏蔽性好可再生利用：有利于环境优化可再生利用：有利于环境优化钛及钛合金纯钛纯钛钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。导热钛的密度低，熔点高，线膨胀系数小。导热性差。纯钛塑性好，

23、强度高，可以加工成细性差。纯钛塑性好，强度高，可以加工成细丝和薄片。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐丝和薄片。钛在大气、海水及酸碱中的抗腐蚀性能好。蚀性能好。纯钛的晶体结构纯钛的晶体结构882.5度以上：密排六方结构，称为度以上：密排六方结构，称为Ti882.5度以下：体心立方结构，称为度以下：体心立方结构，称为Ti钛及钛合金的特点v密度低、比强度高。v耐高温、耐腐蚀性能、低温韧性好等。v加工条件复杂，成本较高。钛合金的种类钛合金钛合金钛中加铝、硼等钛中加铝、硼等稳定元素获得稳定元素获得TiTi合金。合金。这种合金的室温强度较低，但高温（这种合金的室温强度较低，但高温（500500600600度）

24、强度很高。抗氧化性、抗蠕变性以及度）强度很高。抗氧化性、抗蠕变性以及焊接性能良好。焊接性能良好。钛中加入钼、铬、钒等元素后可获得钛中加入钼、铬、钒等元素后可获得TiTi合金。这种合金的强度高，冲压性能好，并合金。这种合金的强度高，冲压性能好，并可通过淬火和时效获得强化。可通过淬火和时效获得强化。这种合金的塑性好，容易锻造、压延和冲压，这种合金的塑性好，容易锻造、压延和冲压，并可通过固溶和时效进行强化。热处理后的并可通过固溶和时效进行强化。热处理后的强度可提高强度可提高5050100100。钛合金钛合金钛合金钛合金镍及镍合金v镍的密度为8.9g/cm3,熔点1455。v很好的化学稳定性，在潮湿空

25、气、海水中免遭腐蚀，在碱性溶液和有机酸中均有抗蚀能力，还具有较高的热稳定性。为耐热钢、耐酸钢的重要合金元素。v纯镍产品有电解镍和镍材两类。电解镍主要用来炼制合金钢、配制铜合金和镍基合金等。镍材中的管材和带材用来制造耐蚀耐热的坩锅、管子和仪器。镍丝和镍带用来制造通讯器件等。v镍合金有镍铬、镍铁、镍铜合金等。镍及镍合金v镍合金的编号：Ni-01特号电解纯镍,Ni-1,Ni-2,3;镍材N2,2号镍材；镍阳极板，NY1，1号纯镍阳极板，NY2；镍合金NMn2-2-1, Mn2%,Al2%,Si1%.v镍铁合金具有高透磁性、膨胀系数和弹性系数不随温度变化而变化。v镍铜合金具有优良的机械性能和物理性能，

26、镍锰合金具有耐热耐蚀性能，镍硅和镍镁合金是电气工业的常用材料。滑动轴承合金v轴承有滚动轴承与滑动轴承两种，是重要的机械零件。在滑动轴承中，制造轴瓦和内衬的合金称为轴承合金。v轴瓦材料的特性：在工作温度下有足够的强度、硬度和耐磨性；有足够的塑性和韧性；与轴之间的摩擦系数小，并能保持住润滑油；良好的磨合能力；良好的耐蚀性和导热性，膨胀系数小。v轴承合金的组织特点：一种是软的基体上分布着硬的质点；另一种是硬的基体上分布着软的质点。滑动轴承合金的分类v主要为锡基或铅基合金（巴氏合金），其次还有铜基、铝基合金等。v锡基轴承合金的牌号是以“轴”、“承”的汉语拼音“Z”,”Ch”加基本元素Sn和主加元素Sb

27、加辅加元素Cu，ZChSnSb11-6, 6%Cu. ZChSnSb8-4、ZChSnSb4-4等.v铅基轴承合金的“轴”、“承”的汉语拼音“Z”,”Ch”加基本元素Pb和主加元素Sb加辅加元素Cu， ZChPbSn16-16-1.8，16%Sn、16%Sb、1.8%Cu。各类轴承合金简介各类轴承合金简介v锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 锡基轴承合金是一种软基体硬质点类型的轴承合金。它是以锡、锑为基础，并加入少量其它元素Cu的合金。常用的牌号有ZChSnSb11-6、ZChSnSb8-4、ZChSnSb4-4等。 锡基轴承合金具有良好的磨合性、抗咬合性、嵌藏性合耐蚀性，浇注性能也很好，因而普遍用

28、于浇注汽车发动机、气体压缩机、冷冻机合船用低速柴油机的轴承和轴瓦。锡基轴承合金的缺点是疲劳强度不高，工作温度较低（一般不大于150），价格高。v铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 铅基轴承合金是以Pb-Sb为基的合金，但二元Pb-Sb合金有比重偏析，同时锑颗粒太硬，基体又太软，性能并不好，通常还要加入其它合金元素，如Sn、Cu、Cd、As等。常用的铅基轴承合金为ZChPbSn-16-16-1.8，它含有1517%Sn、1517%Sb、1.52.0%Cu及余量的Pb。 铅基轴承合金的硬度、强度、韧性都比锡基轴承合金低，但摩檫系数较大，价格较便宜，铸造性能好。常用于制造承受中、低载荷的轴承，如汽车、拖拉

29、机的曲轴、连杆轴承及电动机轴承，但其工作温度不能超过120。 铜基、铝基、铝锑镁、高锡铝轴承合金v以铅为主加合金元素的铜基合金称为铅青铜，铜基轴承合金。ZQPb30,软颗粒铅分布在硬基体铜上，耐磨性能优异。高速高压轴承。v铝基合金的基本元素为铝，主加元素为锑或锡。优点：原料丰富，价格低廉，比重小，导热性好，疲劳强度、耐蚀性能、化学稳定性高。高速高载荷轴承。v铝锑镁轴承，4Sb,0.30.7%Mg,其余Al。显微组织为AlSb为基的固溶体硬质点加Al为基的固溶体软基体。v高锡铝轴承合金，20Sn,1Cu.其余Al。较硬的Al基体上弥散分布着较软的球状锡。既有较高的疲劳强度、又有适当的硬度。稀有金

30、属v地壳中含量稀少、分布较分散、提取较困难，称为稀有金属。是国防、航天、原子能工业和科研的重要材料。v根据稀有金属的物理、化学性质及原料的生存特点和提取方法不同，可以分为四类：稀有难熔金属、稀有轻金属、稀土金属和稀散金属。稀有难熔金属v包括钨、钼、铌、钽、钒、锆等v我国钨资源占世界的一半以上，钨密度19.3g/cm3,熔点340050，具有很高的高温强度，红硬性，工作温度可达3000 。应用领域：冶金、宇航、电子电力、原子能、化学、轻工业等。v我国钼资源也很丰富，产量居世界前列。密度10.22,熔点2625 ，对酸碱有很强的抗蚀能力，具有很高的强度，硬且韧，具有一定的塑性和很高的高温强度。bc

31、c结构，应用领域与钨类似。v铌属于高熔点稀有金属，密度8.57，熔点2468 ，bcc结构。热中子截面很小，耐蚀性能良好，可以作为铁合金和超级合金的添加剂，在原子能、宇航、航空及超导领域有着广泛的应用。v钽在地壳中的含量仅为铌的1/10，钽的密度16.67,熔点2980 ，bcc结构，钽的氧化物薄膜具有整流和介电性能，因此在电子工业中具有极为重要的应用。稀有轻金属v包括锂、铍、铷、铯等v锂在地壳中含量极少，是制造氢弹的爆炸性固体物质，锂及锂的化合物可以作为反应堆的防护屏、冷却剂、传热介质和中子减速剂。在飞机、导弹、宇航工业、能源工业中有广泛的应用。v铍的密度为1.84,熔点1284 ，hcp结

32、构，强度大、塑性低。铍的主要应用在原子能和航空航天工业。v铷和铯都是正电性很强的碱金属，稳定性很差。铷密度1.53,熔点38.9 ,铯密度1.9，熔点28.6 。都为bcc结构。主要用途是制造光电仪器。稀土金属v包括镧系元素和钪钇，分为轻稀土和重稀土两组，轻稀土：镧铈镨钕钐和铕；重稀土：钆铽镝钬铒铥镥钪钇。钷是铀裂变产物。大多数稀土金属是hcp或fcc结构。稀土金属硬度低，塑性高。稀土金属有工业味精之称。v在冶金工业中用作合金原料、还原剂、脱氧剂、去硫剂、变质剂；在石油化工领域用作催化剂和分析试剂；在电子工业中用作激光、荧光、半导体和超导材料。在核工业中用作控制、结构、减速材料和核燃料等；医药

33、工业中用来制备药品；在农业和轻工业中也得到十分广泛的应用。稀散金属v包括镓锗铟铊等元素。分布很广、数量稀少、分散性大。v镓密度5.9,熔点29.8 ,镓化合物的半导体材料有砷化镓、磷化镓、碲化镓、硒化镓、锑化镓和硫化镓等，这些化合物是制造整流器、晶体管、光导体、光源、激光、量子放大器及冷冻器件的重要材料。v锗密度5.323,熔点958 。是重要的半导体材料。v铟密度7.31,熔点156 ，是重要的半导体材料，主要用来制造锗晶体管的集电极和发射极等。铟化合物在光电学、核工业和机械工业领域有广泛的应用。v铊密度11.85，熔点303 。氧硫化铊对红外线敏感，可以制造光电、热电仪器。铊的化合物可以制

34、造光学仪器和光学玻璃。新型金属材料v亚稳态合金非晶amorphous、微晶microcrystallites和纳米级超细微晶nanocrystal。v采用急冷的方法可以得到非晶和微晶材料，非晶材料硬度和强度高、磁导率高、矫顽力低，是良好的磁头材料。此外在变压器材料、高强结构材料、高耐蚀材料和原子能工业中有广泛的应用。微晶材料晶粒尺寸在11000微米之间。微晶材料具有强度高、成分偏析小和固溶度大的特点，从而导致物理化学性能极大提高。v纳米超细微晶是1100nm的结晶团。制备方法：气化法和溶胶凝胶法(sol-gel)。纳米材料特点：晶界比例大，晶体状态类似气体状态，自由能很高。纳米材料具有常规材料

35、所不具备的物理化学性能。纳米级粉末可能解决陶瓷的脆性问题。金属基复合材料及铝锂合金v金属基复合材料的比刚度比树脂复合材料高得多，金属基复合材料的增强形式多样，以长纤维效果最好，纤维愈细，强度愈高。晶须和颗粒增强的研究发展也很快。重要的增强剂有B C SiC Al2O3, 基体有Al Ti Mg等轻金属。v加锂的铝合金，比重小，强度和弹性模量较高，可以超塑性成型。含稀土的铝合金，强度和使用温度高，抗氧化与耐蚀性强。我国在高温合金研究特色v中东有石油，我国有稀土邓小平，北包头，南江西。两产地稀土元素互补。v由于我国富稀土的特点，开发出具有中国特色的高温合金。当合金中加入某些微量的稀土元素后，能够极

36、大地改进合金的各方面性能。v中国研究者发现某些微量元素对合金的偏析影响极大，降低微量元素的含量，可以明显降低合金元素的偏析，从而进一步提高合金化时不会析出有害相，用一般紧密铸造的方法就可以性能优异的高温合金。超塑性成型与表面改性v高技术新型金属的进展与使用的新工艺、新技术密不可分。其中超塑性成型与表面改性的发展是极有前途的。v超塑性成型的三个条件：具有极细小于10微米的均匀晶粒，在熔点的热力学温度一半以上发生形变，形变速度在105102/s之间。SPF/DB,super plastic forming/diffusion bonding. v等离子喷涂、化学层积与基体结合不牢固，离子注入、激光

37、处理、电子束扫描很有前途。优缺点：离子注入可保持样品表面质量，不发生形变，但是注入深度浅低于1微米，设备昂贵复杂；激光处理深度大10100微米，可以改变表面性质细化晶粒，非晶化及合金化；电子束扫描与激光处理类似，但是能量密度低，温度梯度小，受影响区大，零件易变形。金属功能材料v超导材料主要还是金属超导材料NbTi,Nb3Sn,Nb3Ge.vNd2Fe14B永磁材料的磁能积比磁钢大100倍。信息记录的磁光材料，一般采用真空层积的稀土金属与过渡金属非晶态合金。v形状记忆合金钛铌合金，以及超弹性合金。v储氢材料LaNi5 TiFe Mg2Niv生物医用材料Co-Cr-Mo,Ti合金，形状记忆合金等。THANK YOUSUCCESS2022-5-12可编辑