《金属材料学》课件第11章其他有色合金.ppt

1、第第1111章章 其他有色合金其他有色合金11.1 镁合金镁合金 镁资源十分丰富，镁在地壳中的含量为镁资源十分丰富，镁在地壳中的含量为2.352.35。进入。进入2121世纪全球原镁生产能力已超过世纪全球原镁生产能力已超过6060万吨。万吨。镁及镁合金广泛应用于各个领域。镁合金具有优镁及镁合金广泛应用于各个领域。镁合金具有优良的导热性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏良的导热性、可回收性、抗电磁干扰及优良的屏蔽性能等特点，被誉为新型蔽性能等特点，被誉为新型“绿色工程材料绿色工程材料”，2121世纪的世纪的“时代金属时代金属”。镁合金是继钢铁和铝合。镁合金是继钢铁和铝合金之后发展起来的第三类金属结

2、构材料。金之后发展起来的第三类金属结构材料。一、一、镁及镁合金的特性镁及镁合金的特性 1、镁的基本性质、镁的基本性质 相对原子质量为相对原子质量为24.32，密排六方晶体结构。，密排六方晶体结构。20时时1.738g/cm3，结构材料中最轻金属。，结构材料中最轻金属。体积热容最低。体积热容最低。20时为时为1781J/（dm3K），），重要特性是升温与降温都比其他金属快。重要特性是升温与降温都比其他金属快。化学活泼性化学活泼性高高。在潮湿大气、海水等介质中。在潮湿大气、海水等介质中会引起剧烈腐蚀，但在干燥大气、汽油等介质中会引起剧烈腐蚀，但在干燥大气、汽油等介质中却很稳定。却很稳定。室温塑性很

3、差。室温塑性很差。2、镁合金的性能特点、镁合金的性能特点 比强度、比刚度高。比强度、比刚度高。弹性模量较低。受力时应力分布均匀弹性模量较低。受力时应力分布均匀,应力集中。在弹性范围内承受冲击时，所吸收应力集中。在弹性范围内承受冲击时，所吸收的能量比铝高的能量比铝高50%左右。适于制造承受猛烈撞左右。适于制造承受猛烈撞击的零件。受冲击或摩擦，不产生火花击的零件。受冲击或摩擦，不产生火花。良好的减振性。在相同载荷下，减振性良好的减振性。在相同载荷下，减振性是铝的是铝的100倍，钛合金的倍，钛合金的300500倍。倍。切削加工性优良，切削速度切削加工性优良，切削速度。铸造性优良，所有铸造工艺都可采用

4、。铸造性优良，所有铸造工艺都可采用。二、二、镁合金成分、组织和性能镁合金成分、组织和性能 分分类类与与牌牌号号变形镁合金（变形镁合金（MB）、铸造镁合金（）、铸造镁合金（ZM）压铸镁合金（压铸镁合金（YM）和航空镁合金。）和航空镁合金。合金顺序号表示合金间化学成分差异。合金顺序号表示合金间化学成分差异。如如:1号铸造镁合金用号铸造镁合金用ZMl表示，表示，2号变形镁合金用号变形镁合金用MB2表示，表示，5号压铸镁合金用号压铸镁合金用YM5表示，表示，5号航空铸造镁合金用号航空铸造镁合金用ZM-5表示表示.1 1、合金元素对组织和性能的影响、合金元素对组织和性能的影响 主要与晶体结构、原子尺寸、

5、电负性等因素相关主要与晶体结构、原子尺寸、电负性等因素相关（1）晶体结构因素晶体结构因素。镁是。镁是HCP结构，但其他结构，但其他HCP结构元素（如锌和铍）不能与镁形成无限固溶体结构元素（如锌和铍）不能与镁形成无限固溶体（2）原子尺寸因素原子尺寸因素。R15%时能形成无限固时能形成无限固溶体。约一半金属元素与镁可形成无限固溶体溶体。约一半金属元素与镁可形成无限固溶体（3）电负性因素电负性因素。元素之间电负性相差越大，生。元素之间电负性相差越大，生成的化合物越稳定成的化合物越稳定,化合物往往具有化合物往往具有Laves相结构，相结构，同时其成分具有正常的化学价规律。同时其成分具有正常的化学价规律

6、。（4 4）原子价因素原子价因素。元素间原子价相差越大，溶解。元素间原子价相差越大，溶解度越小。度越小。合金元素有合金元素有Al、Zn、Mn等。等。Fe、Ni、Cu等是有害元素。等是有害元素。2、变形镁合金组织和性能、变形镁合金组织和性能 常用的合金系为常用的合金系为Mg-A1系与系与Mg-Zn-Zr系。系。典型的合金为典型的合金为MB2、MB5及及MB7。Mg-A1合金具有良合金具有良好的强度、塑性和耐腐蚀等的综合性能，且价格较低，好的强度、塑性和耐腐蚀等的综合性能，且价格较低，所以是最常用的合金系列所以是最常用的合金系列 Mg-Zn-Zr系是高强度镁合金，强度高，耐蚀性好，无系是高强度镁合

7、金，强度高，耐蚀性好，无应力腐蚀倾向，工艺简单，但变形能力较差，焊接性差。应力腐蚀倾向，工艺简单，但变形能力较差，焊接性差。常用常用MB15，可制造形状复杂的大型构件，可制造形状复杂的大型构件 加入锂能获得超轻变形镁合金，其加入锂能获得超轻变形镁合金，其1.301.65g/cm3，是最轻的金属结构材料，具有极优的变形性能和较好的是最轻的金属结构材料，具有极优的变形性能和较好的超塑性能，已应用在航天和航空器上超塑性能，已应用在航天和航空器上3 3、铸造镁合金的组织和性能、铸造镁合金的组织和性能 主要合金系为主要合金系为Mg-Zn-Zr、Mg-Al-Zn及及Mg-RE-Zr等。等。大部分为大部分为

8、含稀土元素的铸造镁合金含稀土元素的铸造镁合金。Mg-Al-Zn系系：最典型和常用的镁合金是：最典型和常用的镁合金是AZ91D。Mg-Zn-Zr系系：加入稀土和氢化处理后，各类强度得：加入稀土和氢化处理后，各类强度得到到，铸件致密，易铸造和焊接，可在，铸件致密，易铸造和焊接，可在170200工作，用于飞机的发动机和导弹各种铸件工作，用于飞机的发动机和导弹各种铸件Mg-RE-Zr系系：ZM6是性能最好的合金，热处理后室是性能最好的合金，热处理后室温温 、高温瞬时高温瞬时 和蠕变和蠕变 高，可在高，可在250长期工作长期工作 4、镁合金的应用镁合金的应用 汽汽车车工工业业 显著减轻车重，降低油耗。显

9、著减轻车重，降低油耗。降低零部件加工和装配成本；降低零部件加工和装配成本；可极大改善噪声、振动现象。可极大改善噪声、振动现象。目前在汽车上有目前在汽车上有60多个零部件采用了镁合金，多个零部件采用了镁合金，如方向盘轴、发动机阀盖、变速箱壳等。如方向盘轴、发动机阀盖、变速箱壳等。航航空空领领域域 ZM2、ZM3制造飞机发动机前支撑壳制造飞机发动机前支撑壳体和壳体盖，前舱铸件；体和壳体盖，前舱铸件；ZM5制造地空导弹舱体、战机机舱，制造地空导弹舱体、战机机舱，ZM6扩大用于直升机发动机减速机匣、扩大用于直升机发动机减速机匣、歼击机翼肋等重要零件，歼击机翼肋等重要零件，稀土超强镁合金稀土超强镁合金M

10、B25、MB26代替部分代替部分中强铝合金，在歼击机上获得了应用。中强铝合金，在歼击机上获得了应用。家家用用电电器器 各种便携式商品上（如数码相机、摄象各种便携式商品上（如数码相机、摄象机、手机等）和播放器、电脑等产品上广机、手机等）和播放器、电脑等产品上广泛采用镁合金泛采用镁合金 镁合金开发与应用前途无量镁合金开发与应用前途无量 压铸镁合金在北美产系列汽车中的使用情况压铸镁合金在北美产系列汽车中的使用情况 11.2 锌合金锌合金 1、锌及锌合金的特性锌及锌合金的特性 锌的基本性质锌的基本性质：（1）锌是密排六方晶体。）锌是密排六方晶体。（2）纯锌在干燥大气中较耐蚀，在潮湿大气中）纯锌在干燥大

11、气中较耐蚀，在潮湿大气中发生化学反应，腐蚀速度加快。高纯锌表面形成发生化学反应，腐蚀速度加快。高纯锌表面形成保护性氧化膜后，有合格的抗蚀性。保护性氧化膜后，有合格的抗蚀性。（3）锌在淡水中相当稳定。锌与酸性有机物）锌在淡水中相当稳定。锌与酸性有机物(如食品如食品)接触能产生有毒的盐类，不能用锌作食品接触能产生有毒的盐类，不能用锌作食品工业设备和用具。工业设备和用具。锌合金主要特点锌合金主要特点：较低摩擦系数、较高承载能力、较高较低摩擦系数、较高承载能力、较高 耐磨性耐磨性 成本低成本低,仅为铜合金的仅为铜合金的1/31/3左右左右 较高导电导热性较高导电导热性,可部分代铜可部分代铜/铝合金铝合

12、金 良好的铸造成形性能良好的铸造成形性能 非磁性及抗火花性非磁性及抗火花性2、锌合金的组织和性能锌合金的组织和性能Zn-Cu系系Zn-Al-Cu系系Zn-Ti系系 铜的固溶度和溶解度变比较高铜的固溶度和溶解度变比较高合金合金强韧性和强韧性和T再再，但，但塑性和流动性塑性和流动性应用最广。应用最广。+15%Cu 强度和强度和晶晶间腐蚀敏感性。还可做塑料成型模等间腐蚀敏感性。还可做塑料成型模等 新发展起来的弥效硬化型锌合金。新发展起来的弥效硬化型锌合金。突出优点是有良好的高温强度和很高的突出优点是有良好的高温强度和很高的蠕变强度。可加工成各种产品，甚至可蠕变强度。可加工成各种产品，甚至可代替黄铜作冲压件，用于汽车、坦克、代替黄铜作冲压件，用于汽车、坦克、电机、仪表和日用五金等工业部门。电机、仪表和日用五金等工业部门。