1、1第八章 有色金属材料 引 言 8.1 铝及其合金 8.2 铜及其合金 8.3 其它有色金属及合金 8.4 轴承合金2概况一点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容整体概述概况三点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容概况二点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容3引言 除黑色金属 ( 钢、铁 ) 以外的所有金属，称为有色金属（又称非铁合金）。可分为： 轻金属(密度4.5g/cm3): Cu、Ni、Zn、Sn、Pb、Co等。贵金属：Au、Ag、Pt 等。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。48.1 铝及其合金一
2、、工业纯铝二、铝合金5一、工业纯铝 8.1 铝及其合金1. 性能特点 1）无同素异构转变、无磁性。 2）具有良好的导电、导热性 。 3）质量轻，比强度高。 4）极好的塑性，适于冷热加工成形。 5）耐腐蚀性好。 2. 分类 1） 高纯铝：L01 L05 主要用于科学试验和化学工业。 2）工业高纯铝：LG1 LG5。 3） 工业纯铝：L1 L7 主要用于配制铝合金。6二、铝合金 8.1 铝及其合金美F-117隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼7二、铝合金 纯铝的强度和硬度很低，不宜做工程结构材料，向铝中加入适量Si、Cu、Mg、Zn等元素（主加元素）和Cr、Ti、Zr、B、Ni等
3、元素（辅加元素），组成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性。（一）分类（二）热处理（三）变形铝合金（四）铸造铝合金 8.1 铝及其合金8二、铝合金铝合金铝合金（一）分类铸造铝合金不可热处理强化铝合金 可热处理强化铝合金 8.1 铝及其合金9（二）热处理二、铝合金1. 退火 1）再结晶退火 2）低温退火 3）均匀化退火 8.1 铝及其合金1）形变铝合金的退火 *消除应力,硬度不变(低温退火)。 *消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工(再结晶退火)。2）铸造铝合金的退火 *消除应力;均匀成分(均匀化退火)。10二、铝合金2. 淬火（固溶处理） 8.1 铝及其合金113. 时效1）定义 在固溶处理后
4、的合金随时间延续而发生进一步强化的现象。2）背景资料 1906年德国 Duralumin首次发现。 1910年德国A Welmer 发明并获专利。 1916年用于制造飞机。 1938年 Guinier Preston 建立学说。3)种类自然时效 人工时效二、铝合金 8.1 铝及其合金12 含4%Cu的铝合金自然时效曲线二、铝合金 8.1 铝及其合金13含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线二、铝合金 8.1 铝及其合金14（三）变形铝合金二、铝合金1. 防锈铝合金2. 硬铝合金3. 超硬铝合金4. 锻铝合金 8.1 铝及其合金15二、铝合金 8.1 铝及其合金16二、铝合金 8.1 铝及
5、其合金17防锈铝合金 ( LF ) Al Mn 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝好 )。 例: LF21。 Al Mg 通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性 ( 比纯铝轻 )。 例: LF2、LF6等。 二、铝合金 8.1 铝及其合金卫星天线（LF2）18二、铝合金 8.1 铝及其合金汽车零部件材料选用举例防锈铝合金在汽车上的应用游箱、导管、线材、轻载荷骨架等19二、铝合金 8.1 铝及其合金2. 硬铝合金 ( LY ) Al Cu Mg 通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。 例如：LY1、LY11、LY12等。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)203. 超硬铝合金 ( LC )
6、Al Zn Mg Cu 通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。如LC4、LC9。 二、铝合金 8.1 铝及其合金飞机主起落架21二、铝合金 8.1 铝及其合金4. 锻铝合金 ( LD ) Al Mg Si Cu 具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。如 LD5、LD6、LD10。压气机叶片22（四）铸造铝合金二、铝合金 8.1 铝及其合金1. 铸造铝 硅合金2. 铸造铝 铜合金3. 铸造铝 镁合金4. 铸造铝 锌合金231. 铸造铝 硅合金 ( ZL101ZL111 ) 活塞(裙部为铝硅合金)二、铝合金 8.1 铝及其合金ZL102合
7、金的铸态组织（变质前）ZL102合金的铸态组织（变质后）242. 铸造铝 铜合金 ( ZL201ZL203 )铝铜合金铸造组织二、铝合金 8.1 铝及其合金汽缸头有较高的强度、塑性及耐热性，但铸造性能和耐蚀性较差。253. 铸造铝 镁合金 ( ZL301、ZL302 )铝镁合金铸造组织(化染)150二、铝合金 8.1 铝及其合金鼓风机用密封件(ZL102)及航空架件(ZL301)有较高的强度、韧性及耐蚀性，但铸造性能和耐热性较差。264. 铸造铝 锌合金 ( ZL401、ZL402 )大型空压机活塞(ZL401)二、铝合金 8.1 铝及其合金具有良好的铸造性，经变质处理和时效处理后，强度高，但
8、耐蚀性差。27二、铝合金 8.1 铝及其合金汽车零部件材料选用举例28 8.2 铜及其合金一、工业纯铜二、铜合金铜管铜与黄铜带29一、工业纯铜 1）密度大，面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。 2）导电及导热性能好。 3）抗大气、淡水腐蚀性好;塑性高，但在海水中耐蚀性差。 4）强度低，硬度低。 5）塑性很好，加工工艺性好，具有优良的焊接性等。 8.2 铜及其合金 纯铜组织30一、工业纯铜 8.2 铜及其合金31汽车零部件材料选用举例纯铜在汽车上的应用汽缸垫、进、排气管垫、轴承衬垫、各种管接头一、工业纯铜 8.2 铜及其合金32二、铜合金按化学成分可分为：（一）黄铜 Cu-Zn（二）青铜 除黄
9、铜和白铜外的几乎所有的铜合金（三）白铜 Cu-Ni（四）新型铜合金 纯铜中加入Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr等合金元素制成铜合金。铜合金既保持了纯铜优良的性能，又有较高的强度。 8.2 铜及其合金33二、铜合金 8.2 铜及其合金黄铜制品341. 普通黄铜（一）黄铜 CuZn合金 表8-5 常用黄铜的代号（牌号）、力学性能及用途 2. 特殊黄铜二、铜合金 8.2 铜及其合金黄铜棒35表8-5 常用黄铜的代号（牌号）、力学性能及用途 8.2 铜及其合金36表8-5 常用黄铜的代号（牌号）、力学性能及用途 8.2 铜及其合金37二、铜合金 冷加工后的黄铜在海水、湿气、氨的环境
10、中容易产生应力腐蚀开裂（季裂）去应力退火。 8.2 铜及其合金( Z ) H 90含铜量 WCu = 90%黄铜铸造1）黄铜的代号1. 普通黄铜38普通黄铜的组织特征图单相黄铜 H68双相黄铜H59 8.2 铜及其合金二、铜合金39 2）常用的黄铜v金奖黄铜 - H90 v弹壳黄铜 -H70( H68 )v日用黄铜 - H62 ( H59 )法兰阀闸阀冷凝器管二、铜合金 8.2 铜及其合金汽车机油泵衬套40二、铜合金 8.2 铜及其合金黄铜弹壳成形过程flash演示41 2. 特殊黄铜 普通黄铜加入Al、Sn、Pb、Si、Mn、Ni等合金元素， 形成各种特殊黄铜，如铝黄铜、锡黄铜、铅黄铜、锰黄
11、铜等。二、铜合金 8.2 铜及其合金1）特殊黄铜代号H Al 59 - 3含铝量WAl = 3%含铜量WCu = 59%2）常用的特殊黄铜海军黄铜 - HSn62 - 1易切削黄铜 - HPb59 1 其它特殊黄铜金相组织图42汽车零部件材料选用举例特殊黄铜在汽车上的应用转向节衬套、钢板销衬套、化油器零件、管接头和垫圈等二、铜合金 8.2 铜及其合金43 H62 1 海军黄铜金相组织62Cu 37Zn Sn 海军黄铜铸造组织 (化染)600 二、铜合金 8.2 铜及其合金 铅黄铜铸造组织 ( 化染 )70 硅黄铜铸造组织 ( 化染 )50 锰黄铜铸造组织 ( 化染 ) 2544二、铜合金 8.
12、2 铜及其合金Z Q Sn10 1 其它合金元素含量为1%主加元素锡含量为10%青铜铸造 青铜代号：（二）青铜 CuSn、 CuAl、 CuBe、CuPb、CuSi等铜合金，分别为如锡青铜 、铝青铜 、铍青铜、硅青铜等。 青铜是铜合金中综合性能最好的合金。45 8.2 铜及其合金46表8-6 常用青铜的代号（牌号）、力学性能及用途 8.2 铜及其合金47汽车零部件材料选用举例特殊青铜在汽车上的应用重载荷的轴瓦二、铜合金 8.2 铜及其合金48 1. 锡青铜二、铜合金 8.2 铜及其合金 锡青铜具有良好的耐蚀性、减摩性、抗磁性和低温韧性，在大气、海水、蒸气、淡水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜
13、好，但在亚硫酸钠、酸和氨水中的耐蚀性差。49 锡青铜铸造组织 ( 真空镀膜 ) 53二、铜合金 8.2 铜及其合金50二、铜合金 8.2 铜及其合金锡青铜管船用青铜软管快速接头阀( (锡青铜阀体、阀盖) )512.铝青铜 : QAl7，用于制造高耐蚀弹性元件。3.铍青铜 ：QBe2, 具有非常好的力学性能。 用于 制造重要、精密、高温、高速下工作的零件。二、铜合金 8.2 铜及其合金52二、铜合金 8.2 铜及其合金大型水力发电设备中的抗磨环铍青铜制品53二、铜合金1. 普通白铜 B5 wNi = 5%，用于蒸汽、海水下仪器、仪表零件。（三）白铜 CuNi合金（B + w Ni 100 ） 8
14、.2 铜及其合金2. 特殊白铜（B + Me + wNi 100 - wMe 100 ） 如：BMn 43 - 0.5（考铜） wNi = 43% ， wMn = 0.5% BMn 401.5（康铜），用于低温热电偶、补偿导线、变阻器等。54二、铜合金 8.2 铜及其合金白铜件康铜热偶白铜型材55二、铜合金 8.2 铜及其合金汽车零部件材料选用举例56 8.3 其它有色金属及合金一、钛及钛合金二、镁及镁合金三、锌及锌合金57一、钛及钛合金 8.3 其它有色金属及合金美F-22战机约36%重量的零件用钛合金制造钛钢复合反应釜钛管换热器钛制蒸馏塔钛合金泵钛合金氢泵诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金卫星框架
15、钛合金液下泵钛合金管钛合金管应用钛合金棒钛合金眼镜架钛离心泵钛合金列管式换热器生物医用材料飞机压气机叶片58一、钛及钛合金 8.3 其它有色金属及合金（一）工业纯钛 1. 性能特点 1）密度小、熔点高，具有同素异构转变。 2）强度低，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐蚀性高。 3）具有良好的压力加工工艺性能，切削性能较差。 4）在氮气中加热可燃烧，因此加热或焊接时使用氩气做保护气。59一、钛及钛合金 8.3 其它有色金属及合金 2. 种类及牌号 1）根据杂质含量分： 高纯钛 （纯度达99.9%） 工业纯钛 （纯度达99.5） 2）工业纯钛牌号：TA + 顺序号数字1、2、3表示。60一、钛及钛合
16、金 8.3 其它有色金属及合金（二）钛合金纯钛中加入Al、Mo、Cr、Sn、Mn、V等元素形成钛合金。 按退火组织可分为型、型、（+）型钛合金，分别用TA、TB、TC加顺序号表示。61二、镁及镁合金 8.3 其它有色金属及合金62二、镁及镁合金 8.3 其它有色金属及合金（一）纯镁 密度小、熔点低，具有密排六方结构； 强度不高，室温塑性较低，耐蚀性差，易氧化。 工业纯镁代号：M + 顺序号。63二、镁及镁合金 8.3 其它有色金属及合金 （二）镁合金 在纯镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及稀土元素制成镁合金。目前应用的镁合金有Mg - Mn系、Mg Al - Zn系、Mg Zn - Zr系、Mg
17、 Re - Zr系，它们可分为变形镁合金和铸造镁合金。 1. 变形镁合金 代号：MB + 顺序号2. 铸造镁合金 代号：ZM + 顺序号64三、锌及锌合金 8.3 其它有色金属及合金（一）纯锌 密度高，熔点低，具有密排六方结构，无同素异构转变；具有一定的强度和较好的耐蚀性，主要有于配制各种合金和钢板表面镀锌。65三、锌及锌合金 8.3 其它有色金属及合金（二）锌合金 1. 变形锌合金 2. 铸造锌合金 1）压铸锌合金 2）高强度锌合金 3）模具用锌合金 3. 热镀锌合金66 8.4 轴承合金引言一、锡基和铅基轴承合金二、铝基轴承合金三、铜基轴承合金678.4 轴承合金工件体轴轴瓦轴承合金是制造
18、滑动轴承中轴瓦及内衬的材料。引言各类型轴瓦688.4 轴承合金1. 性能要求 1）在工作温度下,应具有足够的抗压强度、疲劳强度和高 的耐磨性。 2）具有足够的塑性与韧性。 3）具有较小的摩擦系数。 4）具有良好的磨合性。 5）具有良好的抗蚀性。 6）具有良好的导热性。 7）具有较小的膨胀系数。 8）具有良好的抗咬合性。引言69巴氏合金轴瓦内燃机轴瓦8.4 轴承合金引言702. 组织要求1）在高速中、低载荷情况下，用软基体上分布硬质点组织的材料。润滑油空间轴硬质点软基体轴瓦2）在高速重载荷情况下,用硬基体上分布软质点组织的材料。润滑油空间轴软质点硬基体轴瓦8.4 轴承合金引言71一、锡基和铅基轴
19、承合金（巴氏合金）8.4 轴承合金锡锑轴承合金牌号 ( 锡基巴氏合金 )Z Ch Sn Sb11 6 其它元素的含量为6%主加元素锑其含量为11%基本元素锡轴承铸造72（一）锡基轴承合金：摩擦系数小，耐磨性高，导热性、嵌藏性和耐蚀性高，浇注性好，疲劳极限低，工作温度（150），价格高。（二）铅基轴承合金：硬度、强度、韧性、导热性、耐蚀性都比锡基轴承合金低，但摩擦系数大，高温强度较好，价格便宜。一、锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）8.4 轴承合金73一、锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）8.4 轴承合金74汽车零部件材料选用举例锡基轴承合金在汽车上的应用高速重负荷零件，如曲轴轴瓦、连杆轴瓦等一、锡基和
20、铅基轴承合金（巴氏合金）8.4 轴承合金铅基轴承合金在汽车上的应用中等负载的轴瓦75锡基轴承合金组织(SnSb+Cu Sb+基体,溅射) 52一、锡基和铅基轴承合金（巴氏合金）8.4 轴承合金铅基轴承合金组织 (Sn ,Cu3Sb ,Pb-Sb 共晶体) 52ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织( + )共晶基体+方块状SnSb+针状Cu3Sn 76二、铝基轴承合金8.4 轴承合金 铝基轴承合金的密度小，导热好，耐磨性和疲劳极限高，价格便宜；膨胀系数大，抗咬合性低于巴氏合金。（一）铝锑镁轴承合金（二）高锡铝基轴承合金汽车零部件材料选用举例铝基轴承合金在汽车上的应用曲轴轴瓦、连杆轴瓦77
21、三、铜基轴承合金8.4 轴承合金 常用的铜基轴承合金:ZCuSn10P1、ZCuSn5Pb5Zn5等锡青铜 适于制造中速、中载下工作的轴承2. ZCuPb30等铅青铜 适于制造高速、重载下工作的轴承汽车零部件材料选用举例铜基轴承合金在汽车上的应用承受高载荷、在高速度及高温下工作的轴承78贵金属一、制作首饰常用的贵金属材料 1. 金 2. 银 3. 铂8.5 贵金属79一、制作首饰常用的贵金属材料金：是一种金黄色的金属，俗称“黄金”，它质地柔软，极富延展性。黄金的比重为 19.36，熔点为 1064 。金最可贵的地方是不易被氧化，化学溶剂也不容易溶解黄金。黄金的成色（含金百分率）在 99% 以上
22、，都称为“足金”。足金比较柔软，一般用来制作没有镶宝石的首饰， 如车花的戒指、手镯、手链、项链、耳环和吊坠等。8.5 贵金属80一、制作首饰常用的贵金属材料金的合金（K金）：为改变纯金质地柔软的性能，人们常在黄金中加入少量的其它金属熔炼成金的合金，以增加黄金的硬度与韧性。这种黄金的合金被称为“K金”。在黄金成色标准中，K金从1K24K分成24个等级。1K金的含金量=100/24%=4.176%，24K金是指在24份金属中有24份是黄金，也就是成色最高的纯金。因此，K金成色计算公式为：K金成色=K数4.167%，如22K金的成色=22 4.167%=91.7%。 K 金有硬度高、耐磨损、耐腐蚀、
23、不易变形、颜色丰富、款式新潮等特点，因此，国际市场上的金饰大部分采用K金铸造。8.5 贵金属81一、制作首饰常用的贵金属材料 K金中除了黄金外，还有其它金属，如银、铜、锌、钯、镍等， 这些 金属习惯称为“补口”（市场上均有专门的补口出售），欲配制 100克 18K金其材料分别为：足金=100 75%（18K 含金量）=75克，补口25克。（配制成的18K金的比重为15.58，故它与足金的重量换算系数为15.58/19.36=0.8） K金有黄色K金和白色K金（人称K白金或K白）之分。相同K数的黄 K金和白 K 金的含金量是相等的， 只是由于补口的金属不同而呈现较黄或 较白的颜色，如黄色18K金
24、是以黄金为主与银、铜的合金的，白色18K金是金、银、锌、镍等金属按劳取酬定的比例熔炼而成。 8.5 贵金属822. 银： 是一种白色带有光泽的金属，比重为10.53，其延展性仅次于金，比较柔软，熔点是961 ，它易与空气中的二氧化硫反应变成褐色。 （1）足银，即99%的纯银，因其太软，一般不适合做首饰，多用来制造银币； （2）纹银（K银），其标准含银为 92.5%，俗称为925银，另外7.5%为铜，它的比重为 10.40。由于掺了铜，强度增加， 其制品在打磨后的光泽比足银更耀眼美观。一、制作首饰常用的贵金属材料8.5 贵金属833. 铂：俗称白金，是一种天然纯白色的的金属，质地纯净，比黄金、白
25、银坚硬一些，比重是21.05，熔点是1773 ，其化学性质也十分稳定。铂要比黄金昂贵，原因是铂矿藏量比黄金少，大约在320公斤的矿石才可提炼到1克的铂金，可见十分罕有。 一、制作首饰常用的贵金属材料8.5 贵金属84 铂金首饰，高洁、庄重，且精美豪华，光泽灿烂而持久，但不是所有的白色金属首饰都是铂金铸造。铂金首饰有印记，用Pt、PT或P表示，如“Pt900”则表示该首饰含铂90%，含钯10%。而另一种被人们称为K白的白色首饰，是黄金与镍、钯、银、锌等金属的合金（不含铂），即白色K金，两者在颜色上十分接近，其实那是两种完全不同的金属。一、制作首饰常用的贵金属材料8.5 贵金属85提问与解答环节Questions and answers86添加标题添加标题添加标题添加标题此处结束语点击此处添加段落文本 . 您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字87感谢您的观看与聆听本课件下载后可根据实际情况进行调整
