1、第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 1Ch9 非铁金属及其合金非铁金属及其合金1 铝及其合金铝及其合金2 铜及其合金铜及其合金3 钛及其合金钛及其合金4 轴承合金轴承合金5 其它非铁合金其它非铁合金第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 2绪论除铁之外的其它金属称为非铁金属：除铁之外的其它金属称为非铁金属：轻金属轻金属4.5g/cm3如如Al、Mg、K、Na、Ca等。等。重金属重金属4.5g/cm3如如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等。等。贵金属贵金属 Au、Ag、Pt、Rh（铑）、（铑）、Cd（镉）等。（镉）等。稀有金属稀有金属相对稀少或产量较少相对稀少或产量较少Ti、W、V、N
2、b、Mo等。等。放射性金属放射性金属如镭（如镭（Ra）、铀（）、铀（U）、钍（）、钍（Th）等。）等。半金属半金属介于金属与非金属之间的元素，如硅、锗、硼介于金属与非金属之间的元素，如硅、锗、硼 非铁金属具有许多黑色金属所不及的优良特性，是非铁金属具有许多黑色金属所不及的优良特性，是现代工业中不可缺少的材料。现代工业中不可缺少的材料。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 31 铝及其合金一、工业纯铝（物理性能）具有银白色金属光泽，密度具有银白色金属光泽，密度2.722.72g/cmg/cm3 3，熔熔点点660.4660.4，具有，具有良好的导电和导热性良好的导电和导热性，其导电，其导电性
3、仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面性仅次于银和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的形成一层能阻止内层金属继续被氧化的致密的氧化膜，因此具有良好的氧化膜，因此具有良好的抗大气腐蚀性抗大气腐蚀性能。能。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 41 铝及其合金一、工业纯铝（工艺性能）纯铝具有纯铝具有面心立方面心立方结构，具有极好的塑性和较低的结构，具有极好的塑性和较低的强度强度(纯度纯度99.99%99.99%时，时，b b45MPa45MPa，50%)50%)，良好的低温性良好的低温性能能(-235(-235塑性和冲击韧度也不降低塑性和冲击韧度也不降低)，冷变
4、形加工可提，冷变形加工可提高其强度，但塑性降低。高其强度，但塑性降低。铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。工业纯铝中含有少量铁、硅等工业纯铝中含有少量铁、硅等杂质元素杂质元素，杂质含量增，杂质含量增加，其导电性、抗蚀性及塑性都降低。加，其导电性、抗蚀性及塑性都降低。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 51 铝及其合金一、工业纯铝（分类）一、工业纯铝（分类）按纯度：按纯度：高纯铝高纯铝、工业高纯铝工业高纯铝、工业纯铝工业纯铝高纯铝：高纯铝：有有L05L05L01L01五种，数字越大，纯度越高；五种，数字越大，纯度越高；工业高纯铝：工业高纯铝：有有LG5LG
5、5LG1LG1五种，数字越大，纯度越高；五种，数字越大，纯度越高；工业纯铝：工业纯铝：有有L1L1L7L7七种，数字越小，纯度越高。七种，数字越小，纯度越高。用途：用途：工业纯铝的主要用途是配制铝合金，高纯铝主要工业纯铝的主要用途是配制铝合金，高纯铝主要用于科学试验和化学工业。纯铝还可用来制造导线、包用于科学试验和化学工业。纯铝还可用来制造导线、包覆材料、耐蚀和生活器皿等。覆材料、耐蚀和生活器皿等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 61 铝及其合金二、铝合金的分类 铝中加入适量铝中加入适量SiSi、CuCu、MgMg、ZnZn、MnMn等主加元素和等主加元素和CrCr、TiTi、ZrZ
6、r、B B、NiNi等辅加元素，组成铝合金，可提高强度等辅加元素，组成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性。并保持纯铝的特性。根据成分和生产工艺特点可将根据成分和生产工艺特点可将铝合金分为两大类铝合金分为两大类：1)1)形变铝合金形变铝合金 2)2)铸造铝合金铸造铝合金第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 71 铝及其合金二、铝合金的分类二、铝合金的分类形变铝合金形变铝合金:成分在成分在D D点以左点以左的合的合金，加热至固溶线金，加热至固溶线DF以上温度以上温度得到均匀的单相得到均匀的单相固溶体，塑性固溶体，塑性好，适于进行锻造、轧制等。好，适于进行锻造、轧制等。铸造铝合金铸造铝合金:成分
7、在成分在D点以右点以右的的合金，存在共晶组织，塑性较差，合金，存在共晶组织，塑性较差，不宜压力加工，但流动性好，适不宜压力加工，但流动性好，适宜铸造。宜铸造。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 81 铝及其合金二、铝合金的分类二、铝合金的分类(形变铝合金形变铝合金)形变铝合金中，形变铝合金中，小于小于F F点的合点的合金，固溶体成分不随温度而变金，固溶体成分不随温度而变化，不能通过热处理方法强化，化，不能通过热处理方法强化，称为称为不可热处理强化的铝合金不可热处理强化的铝合金；成分在成分在F-DF-D之间的合金，固溶之间的合金，固溶体成分随温度变化，可通过热体成分随温度变化，可通过热处理
8、方法强化，称为处理方法强化，称为可热处理可热处理强化的铝合金强化的铝合金。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 91 铝及其合金三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)1 1退火退火(1)(1)再结晶退火再结晶退火再结晶温度以上保温一段时间后空冷，再结晶温度以上保温一段时间后空冷，用于消除变形工件的加工硬化，提高塑性，以便继续用于消除变形工件的加工硬化，提高塑性，以便继续进行成形加工。进行成形加工。(2)(2)低温退火低温退火消除内应力，适当增加塑性，消除内应力，适当增加塑性，通常在通常在180180300300保温保温后空冷。后空冷。(3)(3)均匀化退火均匀化退火消除铸锭
9、或铸件的成分偏析及内应力，消除铸锭或铸件的成分偏析及内应力，提高塑性，通常在高温长时间保温后空冷。提高塑性，通常在高温长时间保温后空冷。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 101 铝及其合金三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)2 2淬火（固溶处理）淬火（固溶处理）将铝合金将铝合金加热到固溶线以上加热到固溶线以上保温后快保温后快冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、冷，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一不稳定的单一固溶体。淬火后铝合金的固溶体。淬火后铝合金的强度和硬度不高，具有很好的塑性。强度和硬度不高，具有很好的塑性。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 1
10、11 铝及其合金三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)3.3.时效时效 将淬火后的铝合金，在室温或低温加热下保温一将淬火后的铝合金，在室温或低温加热下保温一段时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑性降段时间，随时间延长其强度、硬度显著升高而塑性降低的现象，称为低的现象，称为时效时效。室温下进行的时效称为。室温下进行的时效称为自然时自然时效效；低温加热下进行的时效称为；低温加热下进行的时效称为人工时效人工时效。时效的实。时效的实质，是第二相从过饱和、不稳定的单一质，是第二相从过饱和、不稳定的单一固溶体中析固溶体中析出和长大，由于第二相与母相（出和长大，由于第二相与母相（相）的共
11、格程度不相）的共格程度不同，使同，使母相产生晶格畸变而强化母相产生晶格畸变而强化。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 121 铝及其合金三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效退火、淬火和时效)3.3.时效曲线【时效曲线【Al-4%CuAl-4%Cu合金】合金】自然时效 人工时效第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 131 铝及其合金四、形变铝合金形变铝合金依据其性能特点可分为四种形变铝合金依据其性能特点可分为四种：防锈铝合金防锈铝合金 LFLF 硬铝合金硬铝合金 LYLY 超硬铝合金超硬铝合金 LCLC 锻造铝合金锻造铝合金 LDLD 其中防锈铝合金为不可热处理强化铝合金，其中防锈铝合
12、金为不可热处理强化铝合金，其它三种为可热处理强化铝合其它三种为可热处理强化铝合金。金。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 141 铝及其合金四、形变铝合金(防锈铝合金防锈铝合金LFLF)主要系列：主要系列：Al-Al-MnMn系、系、Al-MgAl-Mg系系主要性能：主要性能：具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良具有很高的塑性、较低或中等的强度、优良的耐蚀性能和良好的焊接性能。的耐蚀性能和良好的焊接性能。使使 用：用：防锈铝只能用冷变形来强化，一般防锈铝只能用冷变形来强化，一般在退火态或冷作硬化态使用。在退火态或冷作硬化态使用。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 151 铝及其合
13、金四、形变铝合金(防锈铝合金防锈铝合金LFLF)常用常用Al-Al-MnMn系：系：LF21LF21，抗腐蚀性较好，抗腐蚀性较好，常用来常用来制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、容器、制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、容器、油箱等。油箱等。常用常用Al-MgAl-Mg系：系：F2F2、LF3LF3、LF5LF5、LF6LF6等，有较高等，有较高的疲劳性能和抗振性，强度高于的疲劳性能和抗振性，强度高于Al-Al-MnMn系合金，系合金，但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制造油箱、管道、铆钉、飞机行李架等。造油箱、管道、铆钉、飞机行李架等。第九
14、章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 161 铝及其合金四、形变铝合金四、形变铝合金(硬铝合金硬铝合金LYLY)硬铝包括：硬铝包括：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系和系和Al-Cu-Al-Cu-MnMn系两类系两类常用常用Al-Cu-Mg系分为：系分为：低强度硬铝低强度硬铝(铆钉硬铝铆钉硬铝)，如，如LY1LY1、LY3LY3、LY10 LY10等，强度较低，但有很高的塑性；等，强度较低，但有很高的塑性；中强度硬铝中强度硬铝（标准硬铝），如（标准硬铝），如LY11LY11；高强度硬铝高强度硬铝，如，如LY12LY12。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 171 铝及其合金四、形变铝合金
15、(硬铝合金硬铝合金LYLY)硬铝包括：硬铝包括：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系和系和Al-Cu-Al-Cu-MnMn系两类系两类Al-Cu-Mg系硬铝的性能：系硬铝的性能：焊接性和耐蚀性较焊接性和耐蚀性较差，对于板材可包覆一层高纯铝，通常还要进差，对于板材可包覆一层高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装，为提高其耐蚀性行阳极氧化处理和表面涂装，为提高其耐蚀性一般采用自然时效。部分一般采用自然时效。部分Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系硬铝具有系硬铝具有较高的耐热性，如较高的耐热性，如LY11 LY11、LY12LY12，可在较高温可在较高温度使用。度使用。第九章 非铁及其合金机电工程学
16、院 赵占西 181 铝及其合金四、形变铝合金(硬铝合金硬铝合金LYLY)硬铝包括：硬铝包括：Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系和系和Al-Cu-Al-Cu-MnMn系两类系两类Al-Cu-Mn系硬铝：系硬铝：为超耐热硬铝合金，具有为超耐热硬铝合金，具有较好的塑性和工艺性能，常用代号有较好的塑性和工艺性能，常用代号有LY16LY16、LY17LY17。硬铝合金的用途：硬铝合金的用途：常制成板材和管材，主要用常制成板材和管材，主要用于飞机构件、蒙皮、螺旋桨、叶片等。于飞机构件、蒙皮、螺旋桨、叶片等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 191 铝及其合金四、形变铝合金(超硬铝合金超硬铝合金LC
17、LC)Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金：系合金：强度最高，常用强度最高，常用LC4LC4、LC9LC9等；具有良好的热塑性，但疲劳性能较差，耐等；具有良好的热塑性，但疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高；表面通常包覆热性和耐蚀性也不高；表面通常包覆w wZnZn=1%=1%的铝的铝锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处理；锌合金，零构件也要进行阳极化防腐蚀处理；一般采用淬火加人工时效的热处理强化工艺；一般采用淬火加人工时效的热处理强化工艺；用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞用于工作温度较低、受力较大的结构件，如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等。机蒙皮、壁板、大梁、起落架部
18、件等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 201 铝及其合金四、形变铝合金(锻造铝合金锻造铝合金LDLD)Al-Cu-Mg-Al-Cu-Mg-SiSi系和系和Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系两类；系两类；Al-Cu-Mg-Al-Cu-Mg-SiSi系：系：热塑性好，可用锻压方法来制热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的零件；一般在淬火加人工时效造形状较复杂的零件；一般在淬火加人工时效后使用；常用后使用；常用LD2LD2、LD5LD5、LD6LD6、LD10LD10等；主要制等；主要制造要求中等强度、高塑性和耐热性的锻件、模造要求中等强度、高塑性和耐热性的锻件、
19、模锻件，如各种叶轮、导风轮、接头、框架等。锻件，如各种叶轮、导风轮、接头、框架等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 211 铝及其合金四、形变铝合金(锻铝合金锻铝合金LDLD)Al-Cu-Mg-Al-Cu-Mg-SiSi系和系和Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系两类；系两类；Al-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系：系：常用代号有常用代号有LD7LD7、LD8LD8、LD9LD9等，此类合金耐等，此类合金耐热性较好，主要用于热性较好，主要用于250250温度下工作的零件，温度下工作的零件，如叶片、超音速飞机蒙皮等。如叶片、超音速飞机蒙皮等。第九
20、章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 221 铝及其合金四、形变铝合金(牌号牌号)第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 231 铝及其合金四、形变铝合金(牌号牌号)第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 241 铝及其合金五、铸造铝合金五、铸造铝合金铸造铝合金铸造铝合金：Al-Al-SiSi系、系、Al-CuAl-Cu系、系、Al-MgAl-Mg系、系、Al-ZnAl-Zn系系代代 号号：ZL1ZL1、ZL2ZL2、ZL3ZL3、ZL4ZL4加两位数字的顺序加两位数字的顺序号表示；若为铸锭，则在号表示；若为铸锭，则在ZLZL后加后加D D；若为优质，则在若为优质，则在代号后加代号后加A
21、A；需表示状态时，在合金代号后用短横线需表示状态时，在合金代号后用短横线连接状态代号；铸造方法代号不写入合金代号中。连接状态代号；铸造方法代号不写入合金代号中。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 251 铝及其合金五、铸造铝合金(1 1.Al-Al-SiSi系系)Al-Si(11-13%)Al-Si(11-13%)系系铸造铝合金铸造铝合金俗称硅铝明俗称硅铝明：铸造铝合金的铸造性能好铸造铝合金的铸造性能好，密度小，具有优，密度小，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性；用于制造形状复良的耐蚀性、耐热性和焊接性；用于制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如飞机、仪表壳体等；杂但强度要求不高的铸件，如飞
22、机、仪表壳体等；制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电机壳体、制造低、中强度的形状复杂的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动机活塞等。气缸体、风机叶片、发动机活塞等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 261 铝及其合金五、铸造铝合金五、铸造铝合金(1 1.Al-Al-SiSi系相图系相图)第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 271 铝及其合金五、铸造铝合金(1 1.Al-Al-SiSi系系)ZL102变质前：变质前：b b 140MPa 3 后：后：s s 180MPa 8第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 281 铝及其合金五、铸造铝合金(2 2.Al-CuAl-Cu系
23、系)Al-Cu Al-Cu系系铸造铝合金铸造铝合金有较高的强度有较高的强度、耐热性，、耐热性，但密度大、耐蚀性差，铸造性能不好，常用代但密度大、耐蚀性差，铸造性能不好，常用代号有号有ZL201ZL201、ZL202ZL202、ZL203ZL203等，主要用于制造较等，主要用于制造较高温度下工作的要求高强度的零件，如内燃机高温度下工作的要求高强度的零件，如内燃机气缸头、增压器导风叶轮等。气缸头、增压器导风叶轮等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 291 铝及其合金五、铸造铝合金(3 3.Al-MgAl-Mg系系)Al-Mg Al-Mg系铸造铝合金：系铸造铝合金：耐蚀性好，强度高，密耐蚀性
24、好，强度高，密度小，但铸造性能差，耐热性低。常用代号有度小，但铸造性能差，耐热性低。常用代号有ZL301ZL301、ZL303ZL303等，主要用于制造在腐蚀介质下等，主要用于制造在腐蚀介质下工作的承受一定冲击载荷的形状较为简单的零工作的承受一定冲击载荷的形状较为简单的零件，如舰船配件、氨用泵体等。件，如舰船配件、氨用泵体等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 301 铝及其合金五、铸造铝合金(4 4.Al-ZnAl-Zn系系)Al-Zn Al-Zn系铸造铝合金：系铸造铝合金：Al-ZnAl-Zn系系铸造铝合铸造铝合金铸造性能好，强度较高，但密度大，金铸造性能好，强度较高，但密度大，耐耐
25、蚀性较差。常用代号有蚀性较差。常用代号有ZL401ZL401、ZL402ZL402等，等，主要用于制造受力较小、形状复杂的汽车、主要用于制造受力较小、形状复杂的汽车、飞机、仪器零件。飞机、仪器零件。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 311 铝及其合金五、铸造铝合金(牌号牌号)第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 322 铜及其合金一、纯铜（1）纯铜又称紫铜纯铜又称紫铜，密度为，密度为8.968.96g/cmg/cm3 3，熔点为熔点为1083.41083.4，具有优良的导电性和导热性，其导，具有优良的导电性和导热性，其导电性仅次于银。纯铜在大气、淡水中具有良好电性仅次于银。纯铜在大
26、气、淡水中具有良好的耐蚀性，但在海水中较差。纯铜具有面心立的耐蚀性，但在海水中较差。纯铜具有面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。方结构，无同素异构转变，无磁性。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 332 铜及其合金一、纯铜（2）b b=200=200250MPa250MPa，HB:40HB:405050HBSHBS，塑性塑性45%45%50%50%；冷变形后，其强度可达冷变形后，其强度可达400400500MPa500MPa，硬度提高到硬度提高到100100200200HBSHBS，但伸长率下降到但伸长率下降到5%5%以下；以下；退火处理可消除铜的加工硬化；纯铜还具有优良的退火处理可消
27、除铜的加工硬化；纯铜还具有优良的焊接性能；工业纯铜产品的代号为焊接性能；工业纯铜产品的代号为 T1(T1(w wCuCu99.95%)99.95%)、T2(T2(w wCuCu99.9%)99.9%)、T3(T3(w wCuCu99.7%)99.7%)，主要用于配制铜合金，主要用于配制铜合金，制作导电、导制作导电、导热材料及耐蚀器件等。热材料及耐蚀器件等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 342 铜及其合金二、黄铜（二、黄铜（1.普通黄铜）普通黄铜）普通黄铜：普通黄铜：Cu-ZnCu-Zn二元合金，产品代号二元合金，产品代号H HCuCu，如如H68H68表示含表示含Cu68%Cu68
28、%的铜锌合金的铜锌合金。单相黄铜：单相黄铜：w wZnZn39%39%称为，强度低、塑性好，冷塑性加工成板材、称为，强度低、塑性好，冷塑性加工成板材、线材、管材等，常用线材、管材等，常用H68H68、H70H70、H80H80，主要用作弹壳和精密仪器；主要用作弹壳和精密仪器；两相黄铜：两相黄铜：w wZnZn393945%45%，热塑性好，一般热轧成棒材、板材，常用，热塑性好，一般热轧成棒材、板材，常用H59H59、H62H62等，主要用作水管、油管、散热器、螺钉。普通黄铜具等，主要用作水管、油管、散热器、螺钉。普通黄铜具有良好的耐蚀性，但冷加工后的黄铜在海水、湿气、氨的环境中有良好的耐蚀性，
29、但冷加工后的黄铜在海水、湿气、氨的环境中容易产生应力腐蚀开裂，应进行去应力退火。容易产生应力腐蚀开裂，应进行去应力退火。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 352 铜及其合金二、黄铜（2.特殊黄铜）特殊黄铜：特殊黄铜：普通黄铜中加入普通黄铜中加入AlAl、SiSi、PbPb、SnSn、MnMn、FeFe、NiNi等，称为等，称为铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。等。合金元素能提高合金的强度，合金元素能提高合金的强度，AlAl、SnSn、MnMn、NiNi能提高能提高耐蚀性和耐磨性，耐蚀性和耐磨性，MnMn提高耐热性，提高耐热性，SiSi改善铸造性能，改善铸造性能，PbPb改
30、善切削性能。其改善切削性能。其表示方法表示方法为：为：H H主加元素符号主加元素符号铜铜及各合金元素的平均质量分数（及各合金元素的平均质量分数（w w100100），），如如HPb59-1HPb59-1表示含表示含w wCuCu59%59%、w wPbPb1%1%铅黄铜铅黄铜。常用代号有常用代号有HPb59-1HPb59-1、HSn90-1HSn90-1等，主要用于制造冷凝管、齿轮、螺旋桨、钟等，主要用于制造冷凝管、齿轮、螺旋桨、钟表零件等。表零件等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 362 铜及其合金二、黄铜（二、黄铜（3.铸造黄铜铸造黄铜）牌号表示：牌号表示：Z Z铜元素化学符号主
31、加元素铜元素化学符号主加元素的化学符号及平均质量分数（的化学符号及平均质量分数（w w100100）其它元素的化学符号及平均质量分数其它元素的化学符号及平均质量分数（w w100100），），如如ZCuZn38ZCuZn38表示表示w wZnZn38%38%、余量余量为铜的铸造普通黄铜。为铜的铸造普通黄铜。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 372 铜及其合金二、黄铜（二、黄铜（相图含相图含Zn量与力学性能的关系量与力学性能的关系）第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 382 铜及其合金二、黄铜（牌号二、黄铜（牌号）第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 392 铜及其合金三、青铜
32、青铜：青铜：除除ZnZn以外，所有以外，所有CuCu合金的总称。合金的总称。根据所加主要合金元素根据所加主要合金元素SnSn、AlAl、BeBe、SiSi、PbPb等，青铜等，青铜分为分为锡青铜锡青铜、铝青铜铝青铜、铍青铜铍青铜、硅青铜硅青铜、铅青铜铅青铜等。等。代号：代号：Q+Q+主加元素符号及平均质量分数主加元素符号及平均质量分数(w w100100)其它其它元素平均质量分数元素平均质量分数(w w100100)表示，如表示，如QSn4-3QSn4-3表示含表示含w wSnSn4%4%、w wZnZn3%3%的锡青铜的锡青铜。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 402 铜及其合金三、
33、青铜（1.锡青铜）锡青铜的性能受锡含量的显著影响：锡青铜的性能受锡含量的显著影响：w wSnSn5%5%的锡青铜塑性好，适于进行冷变形加工；的锡青铜塑性好，适于进行冷变形加工；w wSnSn=5%=5%7%7%的锡青铜热塑性好，适于进行热加工；的锡青铜热塑性好，适于进行热加工；w wSnSn=10%=10%14%14%的锡青铜塑性较低，适于作铸造合金。锡的锡青铜塑性较低，适于作铸造合金。锡青铜的铸造流动性差，易形成分散青铜的铸造流动性差，易形成分散缩孔，铸件致密度低，缩孔，铸件致密度低，但合金体积收缩率小，适于铸造外形及尺寸要求精确的但合金体积收缩率小，适于铸造外形及尺寸要求精确的铸件。铸件。
34、第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 412 铜及其合金三、青铜（三、青铜（1.锡青铜性能锡青铜性能）锡青铜的性能：锡青铜的性能：良好的耐蚀性、减磨性、抗磁性和低温良好的耐蚀性、减磨性、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好，但在亚硫酸钠、酸和氨水中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在亚硫酸钠、酸和氨水中的耐蚀性较差。蚀性较差。常用锡青铜：常用锡青铜：QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1 ZCuSn10Pb1等，等，主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零
35、件，主要用于制造弹性元件、耐磨零件、抗磁及耐蚀零件，如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。如弹簧、轴承、齿轮、蜗轮、垫圈等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 422 铜及其合金三、青铜（三、青铜（Cu-Cu-SnSn合金相图合金相图）力学性能的关系力学性能的关系第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 432 铜及其合金三、青铜（2.铝青铜）铝青铜的性能：铝青铜的性能：强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性强度、硬度、耐磨性、耐热性、耐蚀性都高于黄铜和锡青铜，是无锡青铜中应用最广的一种。都高于黄铜和锡青铜，是无锡青铜中应用最广的一种。常用铝青铜：常用铝青铜：低铝和高铝两种。低铝青铜如低铝和高铝
36、两种。低铝青铜如QAl5、QAl7等，具有一定的强度，较高的塑性和耐蚀性，一等，具有一定的强度，较高的塑性和耐蚀性，一般在压力加工状态使用，主要用于制造高耐蚀弹性元件；般在压力加工状态使用，主要用于制造高耐蚀弹性元件；高铝青铜如高铝青铜如QAl9-4、QAl10-4-4等，具有较高的强度、等，具有较高的强度、耐磨性、耐蚀性，主要用于制造齿轮、轴承、摩擦片、耐磨性、耐蚀性，主要用于制造齿轮、轴承、摩擦片、蜗轮、螺旋桨等。蜗轮、螺旋桨等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 442 铜及其合金三、青铜（三、青铜（2.铝青铜相图铝青铜相图）力学性能的影响力学性能的影响第九章 非铁及其合金机电工程
37、学院 赵占西 452 铜及其合金三、青铜（三、青铜（3.鈹青铜）鈹青铜）铜合金铜合金性能最好性能最好的一种铜合金，唯一可固溶强化的铜的一种铜合金，唯一可固溶强化的铜合金；具有很高的强度、弹性、耐磨性、耐蚀性及耐合金；具有很高的强度、弹性、耐磨性、耐蚀性及耐低温性，良好的导电、导热性，无磁性、受冲击时不低温性，良好的导电、导热性，无磁性、受冲击时不产生火花，还具有良好的冷、热加工和铸造性能；产生火花，还具有良好的冷、热加工和铸造性能；常用代号常用代号QBe2QBe2、QBe1.9QBe1.9等；等；用于用于制造重要的精密弹簧、膜片等弹性元件，高速、制造重要的精密弹簧、膜片等弹性元件，高速、高温、
38、高压下工作的轴承等耐磨零件，防爆工具等。高温、高压下工作的轴承等耐磨零件，防爆工具等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 462 铜及其合金三、青铜（牌号）三、青铜（牌号）第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 473 钛及其合金一、纯钛（性能）TiTi：4.507 g/cm4.507 g/cm3 3，TmTm：16881688。具有同素异构转。具有同素异构转变，变，882.5882.5为密排六方结构的为密排六方结构的相，相，882.5882.5体体心立方结构的心立方结构的相。相。纯钛的强度低，但比强度高，塑性好，低温韧性好，纯钛的强度低，但比强度高，塑性好，低温韧性好，耐蚀性很高。钛
39、具有良好的压力加工工艺性能，切削耐蚀性很高。钛具有良好的压力加工工艺性能，切削性能较差。钛在氮气中加热可发生燃烧，因此钛在加性能较差。钛在氮气中加热可发生燃烧，因此钛在加热和焊接时应采用氩气保护。热和焊接时应采用氩气保护。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 483 钛及其合金一、纯钛（分类用途一、纯钛（分类用途）根据根据杂质含量杂质含量，钛分为高纯钛（纯度达，钛分为高纯钛（纯度达99.9%99.9%）和工业）和工业纯钛（纯度达纯钛（纯度达99.5%99.5%）。工业纯钛有三个牌号，分别用）。工业纯钛有三个牌号，分别用TATA顺序号数字顺序号数字1 1、2 2、3 3表示，数字越大，纯度越
40、低。表示，数字越大，纯度越低。杂质含量对钛的性能影响很大，少量杂质可显著提高杂质含量对钛的性能影响很大，少量杂质可显著提高钛的强度，故工业纯钛强度较高，接近高强铝合金的钛的强度，故工业纯钛强度较高，接近高强铝合金的水平，主要用于制造水平，主要用于制造350350以下温度工作的石油化工用以下温度工作的石油化工用热交换器、反应器、船舰零件、飞机蒙皮等。热交换器、反应器、船舰零件、飞机蒙皮等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 493 钛及其合金一、纯钛（杂质对性能的影响一、纯钛（杂质对性能的影响）第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 503 钛及其合金二、钛合金 在纯钛中加入在纯钛中加入
41、AlAl、MoMo、CrCr、SnSn、MnMn、V V等合金元素等合金元素形成钛合金，按退火组织可分为：形成钛合金，按退火组织可分为：型型 型型 （）型型钛合金钛合金 分别用分别用TATA、TBTB、TCTC加顺序号表示。工业纯钛的室温加顺序号表示。工业纯钛的室温组织为组织为相，因此牌号划入相，因此牌号划入型型钛合金的钛合金的TATA序列。序列。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 513 钛及其合金二、钛合金（1.1.型型钛合金钛合金 ）性能：性能：室温强度低，高温强度高；具有良好的抗氧化性、室温强度低，高温强度高；具有良好的抗氧化性、焊接性和耐蚀性，不可热处理强化，退火态使用；焊接性
42、和耐蚀性，不可热处理强化，退火态使用；牌号：牌号：TA4TA4、TA5TA5、TA6TA6、TA7TA7、TA8TA8等，常用的有等，常用的有TA5TA5、TA7TA7等，以等，以TA7TA7最常用。最常用。TA7TA7还具有优良的低温性能；还具有优良的低温性能；用途：用途：用于制造用于制造500500以下温度工作的火箭、飞船的低以下温度工作的火箭、飞船的低温高压容器，航空发动机压气机叶片和管道、导弹燃料温高压容器，航空发动机压气机叶片和管道、导弹燃料缸等。缸等。TA5TA5主要用于制造船舰零件。主要用于制造船舰零件。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 523 钛及其合金二、钛合金（二、
43、钛合金（2.2.型钛合金型钛合金 ）牌号：牌号：有有TB21TB21、TB2TB2两个，可热处理强化，实际两个，可热处理强化，实际 应用的为应用的为TB2TB2。性能：性能：合金的强度高、焊接性好。热稳定性差。合金的强度高、焊接性好。热稳定性差。用途：用途：用于制造用于制造350350以下温度工作的飞机压气以下温度工作的飞机压气 机叶片、弹簧、紧固件等。机叶片、弹簧、紧固件等。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 533 钛及其合金二、钛合金【3.3.()型钛合金】型钛合金】性能：性能：具有具有型和型和型钛合金的优点，但焊接性能不如型钛合金的优点，但焊接性能不如型钛合金，可通过热处理来强化
44、。型钛合金，可通过热处理来强化。牌号：牌号：TC1TC1TC11TC11，常用的有常用的有TC3TC3、TC4TC4、TC6TC6、TC10TC10等，等，以以TC4TC4最常用。最常用。用途：用途：制造制造400400以下工作的航空发动机压气机叶片，以下工作的航空发动机压气机叶片，火箭发动机外壳，火箭和导弹的液氢燃料箱部件，船舰火箭发动机外壳，火箭和导弹的液氢燃料箱部件，船舰耐压壳体等。耐压壳体等。TC10TC10是在是在TC4TC4基础上发展起来的，具有更基础上发展起来的，具有更高的强度和耐热性。高的强度和耐热性。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 543 钛及其合金二、钛合金二、钛
45、合金（TiTi合金的发展）合金的发展）一般：一般：最高使用温度为最高使用温度为500500。中国：中国：Ti-Al-Ti-Al-Sn-Mo-Si-NdSn-Mo-Si-Nd系，使用温度达系，使用温度达550550。英美：英美：的的Ti-5.5Al-4Sn-4Zr-1Nb-0.3Mo-0.5SiTi-5.5Al-4Sn-4Zr-1Nb-0.3Mo-0.5Si合金合金 和和Ti-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Nb-0.45SiTi-6Al-2.75Sn-4Zr-0.4Nb-0.45Si合金，合金，使用温度可达使用温度可达600600。最高：最高：以钛铝金属间化合物为基的以钛铝金属间化合物为基
46、的TiTi3 3AlAl基高温钛合基高温钛合 金和金和TiAlTiAl基高温钛合金，使用温度将可达基高温钛合金，使用温度将可达 700700以上。以上。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 553 钛及其合金二、钛合金（牌号）牌号）第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 56其它非铁合金、镁及其合金镁及其合金 纯镁：纯镁：1.74 g/cm1.74 g/cm3 3，Tm651651，密排六方结构。纯密排六方结构。纯镁强度不高，室温塑性较低，耐蚀性较差，易氧化。工镁强度不高，室温塑性较低，耐蚀性较差，易氧化。工业纯镁代号用业纯镁代号用M M顺序号表示。纯镁主要用于配制镁合顺序号表示。纯镁主
47、要用于配制镁合金和其它合金，还可用作化工与冶金的还原剂。金和其它合金，还可用作化工与冶金的还原剂。镁合金：镁合金：纯镁中加入纯镁中加入AlAl、ZnZn、MnMn、ZrZr及稀土等元素，及稀土等元素，制成镁合金。主要有制成镁合金。主要有Mg-Mg-MnMn系、系、Mg-Al-Zn Mg-Al-Zn 系、系、Mg-Zn-Mg-Zn-ZrZr系系 和和Mg-Re-Mg-Re-ZrZr系等合金系。它们分为变形镁合金和系等合金系。它们分为变形镁合金和铸造镁合金两大类。铸造镁合金两大类。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 57其它非铁合金、镁及其合金镁及其合金第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占
48、西 58其它非铁合金、镁及其合金（镁及其合金（1.1.变形镁合金变形镁合金）代号：代号：MBMB顺序号表示。顺序号表示。MB1MB1、MB8MB8为为Mg-Mg-MnMn系合金，具系合金，具有良好的耐蚀性和焊接性，使用温度不超过有良好的耐蚀性和焊接性，使用温度不超过150150。主。主要用于制作飞机蒙皮、壁板及宇航结构件。要用于制作飞机蒙皮、壁板及宇航结构件。Mg-LiMg-Li系合金是一种新型的镁合金，它密度小，强度高，系合金是一种新型的镁合金，它密度小，强度高，塑性、韧性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航空、塑性、韧性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航空、航天工业中具有良好的应用前景。航天工业
49、中具有良好的应用前景。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 59其它非铁合金、镁及其合金（镁及其合金（2.铸造镁合金铸造镁合金）代号：代号：ZMZM顺序号表示。顺序号表示。Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系的系的ZM5ZM5和和Mg-Zn-Mg-Zn-ZrZr系的系的ZM1ZM1、ZM2ZM2、ZM7ZM7、ZM8ZM8具有较高的强度，良好的塑具有较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性能，但耐热性较差，主要用于制造性和铸造工艺性能，但耐热性较差，主要用于制造150150以下温度工作的飞机、导弹、发动机中承受较高以下温度工作的飞机、导弹、发动机中承受较高载荷的结构件或壳体。载荷的结构件或壳体。M
50、g-Re-Mg-Re-ZrZr的的ZM3ZM3、ZM4ZM4和和ZM6ZM6具有具有良好的铸造性能，常温强度和塑性较低，但耐热性较高，良好的铸造性能，常温强度和塑性较低，但耐热性较高，主要用于主要用于制造制造250250以下温度工作的高气密零件。以下温度工作的高气密零件。第九章 非铁及其合金机电工程学院 赵占西 60其它非铁合金、锌及其合金锌及其合金纯锌：纯锌：密度密度7.17.1g/cmg/cm3 3，熔点熔点419419，具有一定的强度和，具有一定的强度和较好的耐蚀性，用于配制各种合金和钢板表面镀锌。较好的耐蚀性，用于配制各种合金和钢板表面镀锌。锌合金：锌合金：1 1变形锌合金变形锌合金Z
