1、工程材料学工程材料学第九章 有色金属及其合金 9.1 9.1 概述概述 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金 9.5 9.5 轴承合金轴承合金l在工业生产中，通常把在工业生产中，通常把铁及其合金称为铁及其合金称为黑色金黑色金属属(Ferrous Metals)，l把其他非铁金属及其合把其他非铁金属及其合金称为金称为有色金属有色金属(Nonferrous Metals)。9.1 9.1 概述概述n有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性有许多优良的特性,
2、如特殊的如特殊的电电、磁磁、热热性能，性能，耐蚀耐蚀性能性能及及高的比强度高的比强度(强强度与密度之比度与密度之比)等等,成为现代工业中不成为现代工业中不可缺少的工程金属可缺少的工程金属材料。材料。AlFe各种材料在先进汽车中占的重量百分比各种材料在先进汽车中占的重量百分比 9.1 9.1 概述概述n铸造有色金属及其合金牌号铸造有色金属及其合金牌号表示方法：表示方法：铸造纯有色金属（铸造纯有色金属（A A）:Z A ：纯度，：纯度，%或或 ZA-：序号：序号n如如ZAl99.5、ZTi-1。l变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。铝锭铝锭 9.1
3、 9.1 概述概述 铸造有色合金的牌号铸造有色合金的牌号 Z A B C A：基体元素符号：基体元素符号 B：主要合金元素符号：主要合金元素符号 C：其他合金元素符号：其他合金元素符号 ：其前面合金元素：其前面合金元素百分含量。百分含量。n如如ZAlSi7Cu4ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6ZSnSb11Cu6等。等。n混合稀土元素符号用混合稀土元素符号用RERE表示。表示。n优质合金在牌号后标注字母优质合金在牌号后标注字母“A A”。9.1 9.1 概述概述9.2.1 9.2.1 铝及铝合金性能特点铝及铝合金性能特点 n纯铝纯铝具有银白色金
4、属光泽，密度具有银白色金属光泽，密度小小(2.72 g/cm(2.72 g/cm3 3)，熔点低，熔点低(660.4),(660.4),导电、导热性能优良。导电、导热性能优良。n耐大气腐蚀，易于加工成形耐大气腐蚀，易于加工成形 。n具有面心立方晶格，无同素异构具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。转变，无磁性。铝合金制造的机翼铝合金制造的机翼 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金n铝合金铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。n铝合金常加入的元素主要有铝合金常加入的元素主要有CuCu、MnMn、Si Si、MgMg、ZnZn等，等，此外还有此外还有CrCr
5、、NiNi、Ti Ti、ZrZr 等辅加元素。等辅加元素。铝合金型材铝合金型材铝铸件铝铸件 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金n可将铝合金分为可将铝合金分为变变形铝合金形铝合金和和铸造铝铸造铝合金合金两大类。两大类。n变形铝合金又分为变形铝合金又分为可热处理强化可热处理强化和和不不可热处理强化可热处理强化两类两类.铝合金分类示意铝合金分类示意图图9.2.2 9.2.2 铝合金的分类铝合金的分类l铝合金一般具有铝合金一般具有有限固溶型共晶相图有限固溶型共晶相图。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金9.2.39.2.3 铝合金的热处理铝合金的热处理 并淬火后获得并淬火后获得过饱和的单相固溶体过饱
6、和的单相固溶体组织的处理。组织的处理。n时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以度保温，以析出弥散强化相析出弥散强化相的热处理。的热处理。l热处理方法：热处理方法：固溶处理固溶处理 +时效时效l固溶处理是指将合金加固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温热到固溶线以上，保温加热固溶加热固溶淬火过饱和淬火过饱和时效析出时效析出 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金n在室温下进行的时效称在室温下进行的时效称自然时效自然时效；在加热条件下进；在加热条件下进行的时效称行的时效称人工时效人工时效。n时效强化效果与加热温度和保温时间有关。时效强化效
7、果与加热温度和保温时间有关。n温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下出相聚集长大，强度下降降,为为过时效过时效。随时效温随时效温度提高度提高,峰值强度下降，峰值强度下降，出现峰值的时间提前。出现峰值的时间提前。含含4%Cu铝合金的时效曲线铝合金的时效曲线 时效时间时效时间/d 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金时效时间时效时间屈服强度屈服强度时效峰时效峰过时效过时效亚时效亚时效铝铝 合合 金金 的的 热热 处处 理理9.2.4 9.2.4 铝合金的牌号、性能及用途铝合金的牌号、性能及
8、用途 1 1、变形铝合金、变形铝合金 变形铝及铝合金牌号表示方法变形铝及铝合金牌号表示方法 n国际国际：四位数字体系牌号；：四位数字体系牌号；n国标国标：四位字符牌号。：四位字符牌号。全世界铝的用量全世界铝的用量百万吨百万吨一次生产量二次回收量总用量 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金nGB 3190-82GB 3190-82的表示方法为的表示方法为:防锈铝合金：防锈铝合金：LF+LF+序号序号 硬铝合金：硬铝合金：LY+LY+序号序号 超硬铝合金：超硬铝合金：LC+LC+序号序号 锻铝合金：锻铝合金：LD+LD+序号序号铝合金波纹管铝合金波纹管铝合金制品铝合金制品铝是可以回收利用的金属铝是
9、可以回收利用的金属 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 常用变形铝合金常用变形铝合金 防锈铝合金防锈铝合金n主要是主要是Al-MnAl-Mn和和Al-MgAl-Mg系合金。系合金。nMnMn和和MgMg主要作用是主要作用是卫星天线卫星天线（LF2）提高提高抗蚀抗蚀能力和能力和塑性塑性，并起，并起固溶强化固溶强化作用。作用。l防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。l不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。不能进行热处理强化，常利用加工硬化提高其强度。9.2
10、 9.2 铝及铝合金铝及铝合金汽化汽化器器(热热交换交换管为管为LF21n常用的常用的Al-MnAl-Mn系合金有系合金有 LF21LF21（3A213A21），其抗蚀性和强），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。要弯曲、冲压加工的零件。n常用的常用的Al-MgAl-Mg系合金有系合金有 LF5LF5（5A05 5A05），其密度比纯铝），其密度比纯铝 小，比小，比Al-MnAl-Mn合金合金强度强度高高，在航空工业中得到，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等
11、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。载荷的零件。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 硬铝合金硬铝合金n主要是主要是Al-Cu-MgAl-Cu-Mg系合金，并含少量系合金，并含少量MnMn。n可进行时效强化，也可进行变形强化。可进行时效强化，也可进行变形强化。n强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。l常用硬铝合金如常用硬铝合金如LY11 LY11(2A11)(2A11)、LY12(2A12)LY12(2A12)等，等，用于制造冲压件、模锻用于制造冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。梁、铆钉等。飞机翼梁飞机翼梁(腹板腹
12、板为硬铝合金为硬铝合金)9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 超硬铝合金超硬铝合金n属属Al-Zn-Mg-CuAl-Zn-Mg-Cu系合金，并系合金，并含有少量含有少量CrCr和和MnMn。n时效强化效果超过硬铝合金时效强化效果超过硬铝合金.n热态塑性好，但耐蚀性差。热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金有常用合金有LC4(7A04)LC4(7A04)、LC9 LC9(7A09)(7A09)等，主要用于工作温等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件度较低、受力较大的结构件,如飞机大梁、起落架等。如飞机大梁、起落架等。飞机主起落架飞机主起落架 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 锻铝合金锻铝合金n
13、Al-Cu-Mg-SiAl-Cu-Mg-Si系合金系合金 可可锻性好，力学性能高，锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等压气机叶轮、导风轮等.压气机叶片压气机叶片lAl-Cu-Mg-Fe-NiAl-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金系耐热锻铝合金 常用牌号有常用牌号有LD7 LD7(2A70)(2A70)、LD8(2A80)LD8(2A80)、LD9(2A90)LD9(2A90)等等 。用于制造。用于制造150 150 225225下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮
14、等。蒙皮等。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金美美F-117隐身战斗机隐身战斗机(所用材料大部分是铝合金所用材料大部分是铝合金)高比强铝合金机翼高比强铝合金机翼 2 2、铸造铝合金、铸造铝合金n包括包括Al-SiAl-Si系（代号系（代号ZL1 ZL1）、）、Al-CuAl-Cu系（代号系（代号ZL2ZL2）、）、Al-MgAl-Mg系（代号系（代号ZL3ZL3）、）、Al-ZnAl-Zn系（代号系（代号ZL4ZL4）。）。n牌号：牌号：代号代号+两位数字顺序号两位数字顺序号 Al-Si Al-Si系铸造铝合金系铸造铝合金 l又 称又 称 硅 铝 明硅 铝 明。其 中。其 中ZL102(ZA
15、lSi12)ZL102(ZAlSi12)是含是含12%Si12%Si的铝硅二元合的铝硅二元合金，称为金，称为简单硅铝明简单硅铝明.57712.7%9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 在普通铸造条件下，在普通铸造条件下，ZL102ZL102组织几乎全为共晶体，组织几乎全为共晶体，由粗针状的硅晶体和由粗针状的硅晶体和 固溶体组成，强度和塑性都较固溶体组成，强度和塑性都较差。生产上通常用钠盐进行差。生产上通常用钠盐进行变质处理变质处理，得到细小均匀，得到细小均匀的共晶体加一次的共晶体加一次 固溶体组织，以提高性能。固溶体组织，以提高性能。未变质处理未变质处理 经变质处理经变质处理 ZL102的铸态
16、组织的铸态组织 9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金n加入其他合金元素的铝硅铸造加入其他合金元素的铝硅铸造合金称合金称复杂复杂(特殊特殊)硅铝明硅铝明。nAl-SiAl-Si系铸造铝合金的铸造性能系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。性和焊接性能。活塞活塞(裙部为铝硅合金裙部为铝硅合金)l用于制造飞机、仪表、用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、电动机壳体、汽缸体、风机叶片、发动机活风机叶片、发动机活塞等。塞等。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 Al-Cu Al-Cu系铸造铝合金系铸造铝合金n这类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造这
17、类合金的耐热性好，强度较高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于性能、耐蚀性能差，强度低于Al-SiAl-Si系合金。系合金。汽缸头汽缸头l常 用 牌 号 有常 用 牌 号 有 Z L 2 0 1Z L 2 0 1 (ZAlCu5Mn)(ZAlCu5Mn)、ZL203ZL203 (ZAlCu4)(ZAlCu4)等。主要用于制等。主要用于制造在较高温度下工作的造在较高温度下工作的高强零件，如内燃机汽高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。缸头、汽车活塞等。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 Al-Mg Al-Mg系铸造铝合金系铸造铝合金n这类合金的耐蚀性好，这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小
18、；但强度高，密度小；但铸造性能差铸造性能差,耐热性耐热性低。低。l常用牌号为常用牌号为ZL301ZL301(ZAlMg10)(ZAlMg10)、ZL303ZL303(ZAlMg5Si1)(ZAlMg5Si1)等等.l主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。鼓风机密封件等鼓风机密封件等(ZL102、301)9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金 Al-Zn Al-Zn系铸造铝合金系铸造铝合金n这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然时效强这类合金的铸造性能好，强度较高，
19、可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。化；但密度大，耐蚀性较差。大型空压机活塞大型空压机活塞(ZL401)l常用代号为常用代号为ZL401ZL401(ZAlZn11Si7)(ZAlZn11Si7)、ZL402ZL402(ZAlZn6Mg)(ZAlZn6Mg)等。等。l用于制造形状复杂受力较用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零小的汽车、飞机、仪器零件。件。9.2 9.2 铝及铝合金铝及铝合金9.3.1 9.3.1 铜及铜合金性能特点铜及铜合金性能特点n纯铜呈紫红色，故又称纯铜呈紫红色，故又称紫铜紫铜，具有面心立方晶格，无同素异具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。构转变，无磁性。n纯
20、铜具有优良的导电性和导热纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑性好。有良好的耐蚀性。塑性好。热轧铜合金热轧铜合金 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金n铜合金常加元素为铜合金常加元素为ZnZn、SnSn、Al Al、MnMn、NiNi、FeFe、BeBe、Ti Ti、ZrZr、CrCr等，既提高了强度，又保持了纯铜特性等，既提高了强度，又保持了纯铜特性.n铜合金分为铜合金分为黄铜黄铜、青铜青铜、白铜白铜三大类。三大类。铜管铜管铜与黄铜带铜与黄铜带 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 9.3.2 9.3.2 黄铜黄铜n以锌为主要合金元素
21、的铜合金称为以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜黄铜。n黄铜按化学成分可分为黄铜按化学成分可分为普通黄铜普通黄铜和和特殊黄铜特殊黄铜。n按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜。黄铜铸件黄铜铸件黄铜棒黄铜棒 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 1 1、普通黄铜、普通黄铜n铜与锌的二元合金铜与锌的二元合金称为普通黄铜。称为普通黄铜。n加工普通黄铜：加工普通黄铜：H ：平均：平均Cu%Cu%如如H62H62、H68H68。l从铜锌合金相图可以看出黄铜有从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和和+两种组两种组织织,分别称分别称单相黄铜单相黄铜和和两相黄铜两相黄铜。9.3 9.3 铜及铜
22、合金铜及铜合金普通黄铜的显微组织普通黄铜的显微组织 单相黄铜单相黄铜 两相黄铜两相黄铜 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金n单相黄铜塑性好。单相黄铜塑性好。n常用牌号有常用牌号有H80H80、H70H70、H 68.H 68.n适于制造冷变形零件，如弹适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。壳、冷凝器管等。n两相黄铜热塑性好两相黄铜热塑性好,强度高强度高.n常用牌号有常用牌号有H59H59、H62H62。n适于制造受力件，如垫圈、适于制造受力件，如垫圈、弹簧、导管、散热器等。弹簧、导管、散热器等。冷凝器管冷凝器管汽车机油泵衬套汽车机油泵衬套 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 2 2、特殊
23、黄铜、特殊黄铜n在普通黄铜的基础上加入在普通黄铜的基础上加入Al Al、FeFe、Si Si、MnMn、PbPb、SnSn、NiNi等元素。等元素。H X-X：主加元素符号主加元素符号(Zn(Zn除外除外)：铜平均百分含量铜平均百分含量 ：主加元素平均百分含量主加元素平均百分含量n如如HPb59-1.HPb59-1.n特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜特殊黄铜强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。好，铸造性能改善。黄铜制品黄铜制品 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金n常用牌号有常用牌号有HPb63-3HPb63-3、HAl60-1-1HAl60-1-1、HSn62-1HSn62-1、HFe59
24、-1-1HFe59-1-1、ZCuZn38Mn2Pb2ZCuZn38Mn2Pb2、ZCuZn16Si4ZCuZn16Si4等。等。n主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。桨、轴承、衬套及阀体等。9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 9.3.3 9.3.3 青铜青铜n除黄铜和白铜外的其他铜合金统称除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为为青铜青铜。加工青铜的牌号为：加工青铜的牌号为：Q X-X:主加元素符号主加元素符号 :主加元素平均百分含量主加元素平均百分含量 :其他元素平均百分含量其他元素平均百分含量n如如QSn4-3(QSn
25、4-3(含含4%Sn4%Sn、3%Zn).3%Zn).n常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜等。铜、硅青铜、铅青铜等。青铜制品青铜制品 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 1 1、锡青铜、锡青铜n以锡为主加元素的铜合金，锡以锡为主加元素的铜合金，锡含量一般为含量一般为314%314%。n铸造流动性差，铸件密度低，铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小金属中最小 。n耐蚀性良好，在大气、海水及耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和和黄铜好
26、，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。氨水中的耐蚀性较差。锡青铜锭锡青铜锭Cu-Sn相图相图 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金n常用牌号有常用牌号有QSn4-3QSn4-3、QSn6.5-0.4QSn6.5-0.4、ZCuSn10Pb1ZCuSn10Pb1等等。l主要用于耐蚀承载件主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。轴、蜗轮、垫圈等。锡青铜管锡青铜管船用青铜软船用青铜软管快速接头管快速接头阀阀(锡青铜锡青铜阀体、阀盖阀体、阀盖)9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 2 2、铝青铜、铝青铜n主加元素为铝的铜合主加元素为铝的铜合金金,铝含量为铝含量为511
27、%.511%.n强度、硬度、耐强度、硬度、耐磨磨大型水力发电设备的抗磨环大型水力发电设备的抗磨环 性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。但焊接性能差。l常用牌号有常用牌号有QAl5QAl5、QAl7QAl7、ZCuAl8Mn13Fe3Ni2ZCuAl8Mn13Fe3Ni2等。等。l主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 3 3、铍青铜、铍青铜n以铍为主
28、加元素的铜合金，铍含量为以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.72.5%1.72.5%。n具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵.铍青铜制品铍青铜制品l常用牌号有常用牌号有QBe2QBe2、QBe1.7QBe1.7、QBe1.9QBe1.9等等 。l用于重要的弹性件、耐磨用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，件，如精密弹簧、膜片，高速、高压轴承及防爆工高速、高压轴承及防爆工具、航海罗盘等重要机件具、航海罗盘等重要机件.9.3 9.3 铜及铜合金铜
29、及铜合金n普通白铜普通白铜是是Cu-NiCu-Ni二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐二元合金，具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。n普通白铜牌号：普通白铜牌号：B+B+镍的平均百分含量，如镍的平均百分含量，如B5B5。n常用牌号有常用牌号有B5B5、B19B19等等 。用于在蒸汽和海水环境下工。用于在蒸汽和海水环境下工作的精密机械作的精密机械,仪表零件及冷凝器仪表零件及冷凝器,蒸馏器蒸馏器,热交换器等热交换器等.白铜件白铜件 9.3.4 9.3.4 白铜白铜l以镍为主要合金元素的铜以镍为主要合金元素的铜合金称白铜。分普通白铜合金称白铜。分普通白铜
30、和特殊白铜。和特殊白铜。9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金n特殊白铜特殊白铜是在普通白铜基础上添加是在普通白铜基础上添加ZnZn、MnMn、Al Al等元素等元素形成的，分别称形成的，分别称锌白铜锌白铜、锰白铜锰白铜、铝白铜铝白铜等。等。n其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。其耐蚀性、强度和塑性高，成本低。n常用牌号如常用牌号如BMn40-1.5(BMn40-1.5(康铜康铜)、BMn43-0.5(BMn43-0.5(考铜考铜)。n用于制造精密机械、仪表零件及用于制造精密机械、仪表零件及 医疗器械等。医疗器械等。康铜热偶康铜热偶白铜型材白铜型材 9.3 9.3 铜及铜合金铜及铜合金 9.4.1
31、9.4.1 工业纯钛工业纯钛 n密度小，比强度高。密度小，比强度高。n塑性、低温韧性和耐蚀性塑性、低温韧性和耐蚀性 好。好。n熔点高。熔点高。n882.5882.5发生同素异构转变发生同素异构转变:-Ti(b.b.c)-Ti(b.b.c)-Ti(h.c.p)-Ti(h.c.p)美美F-22F-22战机约战机约36%36%重量的零重量的零件用钛合金制造件用钛合金制造 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金n纯钛主要用于纯钛主要用于 350350以下工作、强度要求以下工作、强度要求不高的零件，如石油不高的零件，如石油化工用热交换器、反化工用热交换器、反应器，海水净化装置应器，海水净化装置及舰船零部件
32、。及舰船零部件。钛钢复合反应釜钛钢复合反应釜钛管换热器钛管换热器钛制蒸馏塔钛制蒸馏塔 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金 9.4.2 9.4.2 钛合金钛合金n几乎都含有几乎都含有铝铝。铝能提高钛合金的强度、比强度和。铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。再结晶温度。n按退火组织，可分为：按退火组织，可分为：型钛合金（牌号型钛合金（牌号TATA）型钛合金（牌号型钛合金（牌号TBTB）+型钛合金（牌号型钛合金（牌号TCTC）l如如TA5TA5、TB2TB2、TC4TC4等。其等。其中中TA0TA3TA0TA3为工业纯钛为工业纯钛。钛合金泵钛合金泵 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金 1
33、1、型钛合金型钛合金n主加元素为铝，还有锡、主加元素为铝，还有锡、硼等。硼等。n不能热处理强化不能热处理强化，通常，通常在退火状态下使用，组在退火状态下使用，组织为单相织为单相 固溶体。固溶体。n强度低强度低于另两类钛合金，于另两类钛合金，但高温强度、低温韧性但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越。及耐蚀性优越。钛合金氢泵钛合金氢泵诱导轮诱导轮钛合金氢泵壳体钛合金氢泵壳体 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金n常用牌号有常用牌号有TA5TA5、TA7TA7等等 n主要用于制造主要用于制造500500以下工作的以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮
34、机的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。匣及飞船上的高压低温容器等。钛合金卫星框架钛合金卫星框架钛合金液下泵钛合金液下泵-Ti合金组织合金组织 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金 2 2、型钛合金型钛合金n加入的合金元素有钼、加入的合金元素有钼、铬、钒、铝等。铬、钒、铝等。n经淬火加时效处理后，经淬火加时效处理后，组织为组织为 相基体上分布相基体上分布着细小的着细小的 相粒子。相粒子。n强度高，但冶炼工艺复强度高，但冶炼工艺复杂，难于焊接，应用受杂，难于焊接，应用受到限制。到限制。钛合金管钛合金管钛合金管应用钛合金管应用 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金n 型钛合金主要
35、有型钛合金主要有TB2TB2、TB3TB3、TB4TB4三个牌号。三个牌号。n用于用于350350以下工作的以下工作的结构件和紧固件结构件和紧固件,如飞机如飞机压气机叶片、轴、弹簧、压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。轮盘等。钛合金棒钛合金棒钛合金眼镜架钛合金眼镜架钛离心泵钛离心泵 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金 3 3、+型钛合金型钛合金n加入的合金元素有铝、钒、加入的合金元素有铝、钒、钼钼 铬等铬等。n可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。的热强性、耐蚀性和低温韧性。钛合金列管式换热钛合金列管式换热器器 9.4 9.
36、4 钛及钛合金钛及钛合金n+型钛合金共有型钛合金共有9 9个牌号，其中个牌号，其中Ti Ti6 6Al Al4 4V V（TC4TC4）应用最广、用量最）应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，大，其经过淬火加时效处理后，组织为组织为+时效析出的针状时效析出的针状。+钛合金组织钛合金组织+钛合金组织（电镜）钛合金组织（电镜）9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金n+型钛合金型钛合金主要用于主要用于制造制造400400以下工作的以下工作的飞机压气机叶片、火箭飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等舰船耐压壳体等.生物医生
37、物医用材料用材料飞机压气机叶飞机压气机叶片片 9.4 9.4 钛及钛合金钛及钛合金n制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承称为轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑 作用的重要部件，由轴承体作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。和轴瓦两部分组成。l与滚动轴承相比滑动轴承具与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。无噪音及拆装方便等优点。9.5 9.5 轴承合金轴承合金 9.5.1 9.5.1 组织性能要求组织性能要求n工作条件：当轴高速旋转时
38、，轴瓦与轴颈发生强烈工作条件：当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的摩擦，承受轴颈施加的交变载荷交变载荷和和冲击力冲击力。n对轴承合金的性能要求：对轴承合金的性能要求：足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷.较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。防止轴与轴瓦之间咬合。较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。9.5 9.5 轴承合金轴承合金n为满足上述性
39、能要求，轴承合金的组织应是为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基软的基体上分布着硬的质点体上分布着硬的质点或或硬的基体上分布着软的质点硬的基体上分布着软的质点.n当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油 和轴与轴瓦间的磨合，而和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点硬的质点 (基体基体)则支撑着则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用轴颈，起承载和耐磨作用.l软基体软基体 (或质点或质点)还能起嵌还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用藏外来硬杂质颗粒的作用,以避免擦伤轴颈。以避免擦
40、伤轴颈。9.5 9.5 轴承合金轴承合金 1 1、锡基轴承合金、锡基轴承合金 n以锡为主并加入少量锑、以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金，熔铜等元素组成的合金，熔点较低，是软基体硬质点点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。组织类型的轴承合金。9.5.2 9.5.2 常用轴承合金常用轴承合金l工业上常用的是锡基工业上常用的是锡基、铅基轴承合金铅基轴承合金,又称又称巴氏合金巴氏合金。l典型牌号为典型牌号为ZSnSb11Cu6ZSnSb11Cu6。l(其组织为其组织为 基体基体+白亮块状白亮块状SnSb+SnSb+星状星状CuCu3 3SnSn)ZSnSb11Cu6合金的显微组织合金的显微
41、组织 9.5 9.5 轴承合金轴承合金n锡基轴承合金具有较高锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温疲劳强度较低，工作温度不超过度不超过 150 150，价，价格高。格高。巴氏合金轴瓦巴氏合金轴瓦l广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。机等大型机器的高速轴瓦。9.5 9.5 轴承合金轴承合金 2 2、铅基轴承合金、铅基轴承合金n是以铅为主加入少是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元量锑、锡、铜等元素的合金，也
42、是软素的合金，也是软基体硬质点型轴承基体硬质点型轴承合金。合金。n典型牌号为典型牌号为ZPbSb16Sn16Cu2ZPbSb16Sn16Cu2。ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织合金的显微组织(+)共晶基体共晶基体+方块状方块状SnSb+针状针状Cu3Sn 9.5 9.5 轴承合金轴承合金n铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自润滑性。润滑性。l常用于低速、常用于低速、低载条件下工低载条件下工作的设备作的设备,如汽如汽车、拖拉机曲车、拖拉机曲轴的轴承等。轴的轴承等。内燃机轴瓦内燃机轴瓦 9.5 9.5 轴承合金轴承合金n锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法，将它们力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法，将它们镶铸在低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的内衬，镶铸在低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的内衬，成为双金属轴承。成为双金属轴承。表面保护层表面保护层 减磨层减磨层 镍栅层镍栅层 轴承合金轴承合金 衬背衬背 9.5 9.5 轴承合金轴承合金
