工程材料第四章有色金屬第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月有色金屬4.3第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.3.1鋁及鋁合金P.83

特點：比強度高，比剛度大（相當(dāng)于高強度鋼與超高強度鋼）抗腐蝕性、工藝性良好、塑性好。

航空上主要用于飛機的蒙皮、隔框、長梁、桁條和鍛、鑄件等。一架波音747客機，需要消耗約18.6噸鋁；

航天技術(shù)上主要用于氣動加熱溫度在150℃以下的運載火箭和宇宙飛行器，也用在衛(wèi)星、航天飛機等其他航天器結(jié)構(gòu)上。

第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

熔點為660℃,面心立方晶格,無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。具有高導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，比重輕2.7克/厘米3。在大氣中易氧化，但抗蝕性良好。

舊牌號：L1～L7

L即“鋁”。數(shù)字：序號，越大雜質(zhì)越多。

新牌號:1XXX

X：數(shù)字或字母

XX：數(shù)字（代表純度）

用途：鋁箔、蜂窩、電線、電纜和生活用品等。

純鋁是極其柔軟的金屬，塑性好，但強度

不高，不易做承力結(jié)構(gòu)材料使用。純鋁第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1、

鋁合金的編號方法 根據(jù)GB/T16474-1996《變形鋁及鋁合金牌號表示方法》，凡是化學(xué)成分與變形鋁合金國際牌號注冊協(xié)議組織命名的合金相同的所有合金，其牌號直接采用國際四位數(shù)字體系牌號。未與國際四位數(shù)字體系牌號的變形鋁合金接軌的，采用四位字符牌號）。

四位字符牌號的第一、第三、第四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫字母。第一位數(shù)字表示鋁合金組別，第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2XXX Al-Cu系，3XXX Al-Mn系，4XXX Al–Si系，5XXX Al–Mg系6XXXAl–Mg-Si系，7XXX Al–Zn系，8XXXAl-其他元素，9XXX 備用系。如：第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月表4-8鋁合金分類及編號（1）示例分類鑄造鋁合金ZL102ZL101ZL107ZL105，ZL110ZL109ZL201ZL301ZL401合金名稱簡單鋁硅合金

特殊鋁硅合金鋁銅鑄造合金鋁鎂鑄造合金鋁鋅鑄造合金鋁稀土鑄造合金合金系A(chǔ)l–SiAl–Si-MgAl–Si–CuAl-Si–Mg–CuAl-Si–Mg–Cu–NiAl-–CuAl-–MgAl–ZnAl–Re

第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月Al–-MnAl-–MgAl-Cu-MgAl-Cu-Mg-ZnAl-–Mg-Si–CuAl-Cu-Mg--Fe-Ni變形鋁合金不可熱處理強化防銹鋁3A21(LF21)5A05 (LF10)可熱處理強化硬鋁2A11 (LY11)2A12 (LY12)超硬鋁7A04 (LC4)7A09 (LC9)鍛鋁2A14 (LD10)2A50 (LD5)2B70 (LD7-1)2A80 (LD8)表4-8鋁合金分類及編號（2）第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.防銹鋁合金

特點：抗蝕好、易于加工成形和焊接。但不能熱處理強化，強度較低。

用途：要求抗腐蝕及受力不大的零部件，如油管、油箱等。

合金系：Al-Mn系和Al-Mg系。4.3.2變形鋁合金第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月用途：制造飛行器各種承力構(gòu)件，如蒙皮、壁板、槳葉、活塞及火箭上的液體燃料箱等。2.硬鋁合金特點：具有強烈的時效硬化能力。強度高,抗蝕性和焊接性能較差。合金系：A1-Cu-Mg和A1-Cu-Mn系。第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月性能：強度高于硬鋁，故稱超硬鋁合金，應(yīng)用：飛機結(jié)構(gòu)件，如翼梁、螺旋槳葉、起落架等。

合金系：在硬鋁的基礎(chǔ)上再加鋅3.超硬鋁合金第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月4.鍛造鋁合金性能：鍛鋁具有良好的熱塑性、焊接、抗蝕、冷加工等性能。應(yīng)用：中等強度鍛件。合金系：以Al-Mg-Si系為主。第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

鑄造鋁合金的優(yōu)點是比重小，比強度較高，并有良好的抗蝕性和鑄造工藝性。鑄造鋁合金按成分不同可分為以下五類：4.3.3鑄造鋁合金第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月Al-Si系合金

鋁硅合金又稱為硅鋁明，

特點：這類合金具有優(yōu)良的鑄造性能。加入Cu、Mg、Mn等元素使合金強化，并通過熱處理進一步提高機械性能。

如ZL-105抗拉強度可達230Mpa。鋁硅合金廣泛應(yīng)用于各種形狀復(fù)雜的鋁鑄件等，該系合金可做內(nèi)燃機活塞、汽缸體、汽缸頭、汽缸套，及輪緣、剎車轂、電機殼、儀表殼體等。鋁硅合金占鑄鋁總產(chǎn)量的50%以上。第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月2.Al-Cu系合金

特點：有較高的強度，適合在較高溫度下工作。

如ZL-201熱處理后的抗拉強度為330MPa。強度值相當(dāng)于較好的灰口鑄鐵，比強度超過鑄銅。含鎳、錳的鋁銅合金有較好的耐熱性，工作溫度可達300℃，鋁銅合金用于強度要求較高，在較高溫度下工作的零件，如工作溫度較高的發(fā)動機活塞。第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月3.Al-Mg系合金

鋁鎂合金屬于高強和高耐蝕性合金，化工部門、造船工業(yè)應(yīng)用較多。缺點是耐熱性和鑄造工藝性較差。第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月4.Al-Zn系合金

這類合金的特點是具有自淬火效應(yīng)，鑄造成型后即可進行人工時效。由于省去了淬火工序，鑄件的內(nèi)應(yīng)力大為減小，適于制造要求尺寸穩(wěn)定性高的鑄件。如儀表零件，醫(yī)療器械等。第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月5.Al-Re系合金

Re表示稀土元素。這類合金由于是以A1-Si系為基礎(chǔ)，所以具有良好的鑄造工藝性和耐熱性。目前用它制作柴油機、拖拉機發(fā)動機活塞，使用壽命比一般鋁合金活塞高七倍以上。

鑄造鋁合金牌號用ZAl表示“鑄鋁”后標(biāo)注合金元素及百分含量。鑄鋁也常用代號表示，在ZL后有三位數(shù)字：第一位代表合金系，其余為合金順序號。第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1.比強度高：鈦合金的σb可達1500MPa，可與超高強度鋼媲美，而比重只有鋼的一半，比強度是常用工程材料中最高的。

2.熱強度高：鈦合金可在550℃以下工作，可望提高到800℃，斷裂韌性也較高，優(yōu)于鋁合金和一些結(jié)構(gòu)鋼。4.3.5純鈦和鈦合金P.87

純鈦熔點1667℃,比重4.5g/cm3,室溫下為密排六方結(jié)構(gòu),882.5℃以上為體心立方結(jié)構(gòu)。鈦合金的主要優(yōu)點是：第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月3.低溫性能好：鈦合金低溫韌性很好，在-253℃時仍具有良好的韌性，是唯一能在超低溫下使用的工程金屬。

4.抗蝕性好：鈦在大氣、水、海水、硝酸、稀硫酸等腐蝕介質(zhì)中的抗蝕性優(yōu)于不銹鋼。例如，某冷凝管在海水中試驗16年之后，尚未出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。鈦合金的主要優(yōu)點第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

鈦合金的主要缺點是工藝性差，另外，鈦合金成本高，應(yīng)用受到限制。

鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)小、摩擦系數(shù)大、切削性差；鈦合金的彈性模量小，變形時回彈大，σ0.2/σb比值高，冷變形困難；鈦合金硬度低，不耐磨，不能作抗磨結(jié)構(gòu)件。

第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月分類及牌號（按組織分）：α型(TA)β型(TB)α+β型(TC)第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

用于制造工作溫度不超過400℃的各種飛機結(jié)構(gòu)和發(fā)動機零部件。如發(fā)動機壓氣機盤、葉片，蒙皮等。

液體燃料火箭的儲氫罐也是鈦合金制造的，其工作溫度為-253℃。

許多民用領(lǐng)域如氯堿化工業(yè)及海水用泵、閥、管道、換熱器、冷凝器等，也廣泛采用鈦合金，并取得了良好的經(jīng)濟效益。應(yīng)用第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3.6鎂合金P.88

特點：

輕：用量較大的工程金屬材料中密度最小，為1.8g/m3，約為鋁合金的2/3，鈦合金的1/3，鋼的