第十章有色金屬及其合金

第一節(jié)鋁及其合金第二節(jié)銅及其合金第五節(jié)軸承合金第四節(jié)鈦及其合金通常把鐵/鉻/錳及其合金以外的金屬及其合金稱為有色金屬。輕/重、貴/稀有/半金屬、變形/鑄造第一節(jié)鋁及其合金一、工業(yè)純鋁1、

密度小，僅為銅或鐵的1/3；3、較好的抗大氣腐蝕性，生成三氧化二鋁2、

具有良好的導電性、導熱性。4、塑性極高，δ＝50％，ψ＝80％，通過冷、熱加工可制成各種型材；強度、硬度低，σb=80~100MPa、20HBS工業(yè)純鋁純度大于99%，具有銀白色金屬光澤，熔點低（660℃），具有FCC晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。主要用于電纜、散熱件、鋁箔制品等強度要求不高的器具。二、鋁合金1、比強度高（強度與密度之比）2、加工性能良好

3、具有優(yōu)良的物理、化學性能

在純鋁中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素就成了鋁合金。

4、具有較高的強度，可作為承受較大載荷的結(jié)構(gòu)材料。鋁合金型材鋁鑄件美F-117隱形戰(zhàn)斗機

(所用材料大部分是鋁合金)高比強度的鋁合金機翼鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。二、鋁合金的分類2、鑄造鋁合金：合金熔融后直接鑄成形態(tài)復雜或薄壁件，良好的鑄造流動性。Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn1、變形鋁合金：合金熔融鑄錠后，可在冷態(tài)或熱態(tài)下通過壓力加工(軋制、擠壓)制成半成品和模鍛件，良好的塑性變形能力。室溫下進行的時效稱自然時效；某溫度下進行的時效稱人工時效加熱固溶淬火過飽和時效析出固溶處理：將D-F之間的合金加熱到固溶線以上，保溫并淬火后獲得過飽和的單相固溶體α組織的處理。三、鋁合金的強化提高鋁合金強度的基本途徑：固溶+時效。再配合熱處理和其他措施，可進一步改善鋁合金的強度和韌性。ADF時效強化：過飽和的固溶體有自發(fā)分解出強化相、使強度、硬度明顯提高的現(xiàn)象。 GB3190-82中的舊牌號仍可繼續(xù)使用，表示方法為:

防銹鋁合金：LF+序號硬鋁合金：LY+序號超硬鋁合金：LC+序號鍛鋁合金：LD+序號四、變形鋁合金根據(jù)國標規(guī)定，變形鋁及鋁合金可直接采用國標規(guī)定的四位字符牌號。表10-1鋁合金波紋管鋁合金制品1、防銹鋁合金（LF）

Al-Mn、Al-Mg系——3A21、5A05

衛(wèi)星天線（LF2）汽化器(熱交換管為LF21)單相固溶體，采用固溶強化和加工硬化可提高強度；塑性、焊接性良好；加入元素提高電位，耐腐蝕性好；用于制造各種耐蝕性薄板、焊接件、容器（如油箱）及一些受力小的構(gòu)件。2、

硬鋁合金（LY）

Al-Cu-Mg系——2A01、2A11、2A12飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)的大梁采用淬火+時效(析出CuAl2、CuMgAl2)，故其強度、硬度高，比強度高，可在150℃以下工作，但塑性低、韌性差；耐蝕性差。常用來制造鉚釘、螺旋槳葉片、航空結(jié)構(gòu)件如：飛機大梁等。3、

超硬鋁合金（LC）

Al-Mg-Zn-Cu系——7A04增加Zn后，淬火+人工時效(析出CuAl2、CuMgAl2、MgZn2、Al2Mg3Zn3)強度、硬度更高，比強度相當于超高強度鋼，但抗蝕性差，對應力腐蝕敏感。用于工作溫度不超過120-130℃大的受力構(gòu)件，如飛機大梁、桁架、起落架等。

4、

鍛造鋁合金（LD）（1）Al-Mg-Si-Cu、Al-Cu-Mg-Ni-Fe系—6A02、2A50、2A14

采用淬火+人工時效(析出強化相分別為：Mg2Si、Al9FeNi)

具有良好的熱塑性、鑄造性和鍛造性及較高力學性能；（2）鍛鋁合金可用于制作壓縮機/壓氣機的葉輪、導風輪、葉片等。壓氣機葉片四、鑄造鋁合金Al-Si系合金:ZAlSi12（ZL102）

ZAlSi5Cu1Mg（ZL105）Al-Cu系合金:ZAlCu5Mn（ZL201）

ZAlCu4（ZL203）Al-Mg系合金:ZAlMg10（ZL301）Al-Zn系合金:ZAlZn11Si7（ZL401）性能、用途和熱處理見P189表10-2奧迪全鋁車身骨架奧迪A2是1997年法蘭克福車展，奧迪公司推出、大批量生產(chǎn)的全鋁轎車。它的車身重895公斤，比型式同樣大小的車的重量輕約150公斤。燃油消耗4L/100KM每降低100KG，燃油降低0.5-0.8LA8采用大型鑄鋁件，減少車身零件數(shù)量，提高扭轉(zhuǎn)剛度50%，減少車身質(zhì)量40%鑄鋁發(fā)動機進氣歧管鋁合金缸體奔馳SL500鋁合金輪轂科魯茲15寸鋁合金輪轂發(fā)動機散熱器汽車空調(diào)冷凝器汽車懸架系統(tǒng)本田CRV前后保險杠護板（鋁合金）三菱前保險杠第二節(jié)銅及銅合金

1、純銅又稱紫銅，具有FCC晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性2、純銅具有極佳的導電性和導熱性3、優(yōu)良的減摩和耐磨性4、塑性好、強度低，冷熱壓力加工成型，加工硬化提高強度5、鈍化能力高，耐水，冷凝器水管熱軋銅合金一、銅及銅合金性能特點銅合金常加元素為Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr、Cr等，既提高了強度，又保持了純銅特性。銅管銅與黃銅帶黃銅、青銅、白銅三大類。純銅主要用途：電工元件、導線、不宜做結(jié)構(gòu)材料。純銅牌號：T+數(shù)字（1-4），數(shù)字越大越不純二、黃銅黃銅鑄件黃銅棒以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學成分可分為普通黃銅和復雜黃銅。1、普通黃銅黃銅有和+’兩種組織，分別稱單相黃銅和兩相黃銅。單相黃銅兩相黃銅銅+鋅的二元合金稱為普通黃銅。加工普通黃銅的牌號為：H(黃)+表示銅平均百分含量的數(shù)字，如H68。（1）單相黃銅塑性好。常用牌號有H70、H68。適于制造冷變形零件，如彈殼、散熱器等。（2）兩相黃銅熱塑性好，常用牌號有H59、H62。適于熱軋成型，制造板/棒材等受力件，可鑄造。汽車機油泵襯套（1）在普通黃銅的基礎上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成特殊黃銅。黃銅制品黃銅棒2、特殊黃銅（2）壓力加工黃銅的牌號為：H(黃)+主加元素符號(Zn除外)+銅百分含量+主加元素平均百分含量,如HPb59-1.（3）特殊黃銅強度、耐蝕性比普通黃銅好，鑄造性能改善。（4）鑄造黃銅的牌號為：ZCuZn38常用青銅：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。

青銅制品三、青銅以錫為主要合金元素的銅合金稱青銅加工青銅的牌號為：Q+主加元素符號+其平均百分含量+其他元素平均百分含量如：QSn4-3（含4%Sn、3%Zn）鑄造Z/壓力加工（1）普通白銅是Cu-Ni二元合金，具有較高的耐蝕性和抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。（2）普通白銅牌號：B+鎳的平均百分含量，如B5。（3）常用牌號有B5、B19等。用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機械，儀表零件及冷凝器，蒸餾器，熱交換器等.四、白銅

以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅，分普通白銅和特殊白銅。白銅件白銅件白銅山水墨盒清代白銅暖壺白銅手爐

宋代白銅錢特殊白銅是在普通白銅基礎上添加Zn、Mn、Al等元素形成的，分別稱鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。其耐蝕性、強度和塑性高，成本低。常用牌號如BMn40-1.5(康銅)、BMn43-0.5(考銅)。用于制造精密機械、船舶儀表零件及療器械等。康銅熱偶白銅型材第四節(jié)鈦及鈦合金（1）性能：比強度高，塑性、低溫韌性和耐蝕性好，導熱差美F-22戰(zhàn)機約36%重量的零件用鈦合金制造一、工業(yè)純鈦

（2）具有發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：由BCC的-Ti轉(zhuǎn)變?yōu)镠CP的-Ti（3）牌號：TA1、TA2、TA3（4）鈦及合金的應用：

成本高、昂貴，航天、醫(yī)療、化工等領域純鈦主要用于350℃以下工作、強度要求不高的零件，如石油化工用熱交換器、反應器，海水凈化裝置及艦船零部件。鈦鋼復合反應釜鈦管換熱器鈦制蒸餾塔合金元素加入-Ti形成固溶體；合金元素加入-Ti形成固溶體。按退火組織，鈦合金可分為型鈦合金、型鈦合金和+型鈦合金三類，它們的牌號分別用TA、TB、TC加順序號表示。鈦合金泵二、鈦合金主加元素為鋁、硼等。不能熱處理強化，通常在退火狀態(tài)下使用，組織為單相固溶體.鈦合金氫泵誘導輪鈦合金氫泵殼體1、鈦合金強度低于另兩類鈦合金，但高溫強度、低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越.常用牌號有TA5、TA7等主要用于制造500℃以下工作的零件，如飛機壓氣機葉片、導彈的燃料罐、超音速飛機的蝸輪機匣及飛船上的高壓低溫容器等。

鈦合金衛(wèi)星框架鈦合金液下泵-Ti合金組織加入合金元素鉬、鉻、釩等。經(jīng)淬火加時效處理后，組織為相基體上分布著細小的相粒子。鈦合金管鈦合金管應用2、鈦合金這類合金強度高，但冶煉工藝復雜，難于焊接，應用受到限制。鈦合金牌號TB1主要用于350℃以下工作的結(jié)構(gòu)件和緊固件,如飛機壓氣機葉片、軸、彈簧、輪盤等。鈦合金棒β鈦合金眼鏡架鈦離心泵加入的合金元素有鋁、釩、鉬鉻等?？蛇M行熱處理強化，強度高，塑性好，具有良好的熱強性、耐蝕性和低溫韌性。鈦合金列管式換熱器3、+型鈦合金+型鈦合金共有九個牌號，其中以TC4應用最廣、用量最大，其經(jīng)過淬火加時效處理后，組織為++時效析出的針狀。α+β鈦合金組織α+β鈦合金組織（電鏡）+型鈦合金主要用于制造400℃以下工作的飛機壓氣機葉片、火箭發(fā)動機外殼、火箭和導彈的液氫燃料箱部件及艦船耐壓殼體等.

生物醫(yī)用材料飛機壓氣機葉片第五節(jié)軸承合金

制造滑動軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金稱為軸承合金

定位口油孔軸承座軸承蓋雙頭螺柱剖分軸瓦

當軸高速旋轉(zhuǎn)時，軸瓦與軸頸發(fā)生強烈摩擦，承受軸頸施加的交變載荷和沖擊力。

（1）軟的基體上分布著硬的質(zhì)點；較好的磨合能力（2）硬的基體上分布著軟的質(zhì)點；較大的承載能力（1）強硬韌性，承受交變沖擊載荷（2）良好的耐磨性和磨合性（3）熱膨脹系數(shù)小，導熱性和耐蝕性為滿足上述性能要求，軸承合金的組織應是：既硬又軟對軸承合金的性能要求：一、性能要求和組織特點1、錫基軸承合金二、常用軸承合金

工業(yè)上常用的是錫基、鉛基軸承合金,又稱巴氏合金。典型牌號為ZSnSb11Cu6。(基體+白亮塊狀SnSb+星狀Cu3Sn)ZSnSb11Cu6合金的顯微組織是以錫銻合金為