新能源汽車材料課前任務(wù)單01相關(guān)資訊02決策與計(jì)劃03實(shí)施04工學(xué)任務(wù)四能源汽車用有色金屬及其合金材料檢測(cè)與評(píng)估05

大家都知道新能源汽車的車身一般都是由鋼鐵材料制成的，除此以外，在新能源汽車中還有很多地方用到了有色金屬及其合金材料，小王準(zhǔn)備查閱相關(guān)資料了解這方面的內(nèi)容。

學(xué)習(xí)情景描述學(xué)習(xí)目標(biāo)工作任務(wù)1.了解新能源汽車常用的有色金屬的性能要求。2.熟悉新能源汽車使用的有色金屬的識(shí)別方法。3.學(xué)會(huì)為新能源汽車常用零部件選擇有色金屬的方法。1.在老師的指導(dǎo)下，制訂有色金屬材料的分類、性能和應(yīng)用分析計(jì)劃。2.根據(jù)分析計(jì)劃完成有色金屬材料的分析。課前任務(wù)單01第一部分根據(jù)查找的資料完成表4-1的課前任務(wù)單1.汽車上應(yīng)用的鋁合金以（）為主，主要用于制造活塞、氣缸蓋、氣缸體等零件。2.純鋁的性能有何特點(diǎn)？鋁合金一般分哪幾類？3.銅合金分哪幾類？各有何特點(diǎn)？表4-1新能源汽車用有色金屬及其合金材料課前任務(wù)單相關(guān)資訊02第二部分資訊一鋁及鋁合金1.純鋁1）純鋁的特性及應(yīng)用純鋁是銀白色的輕金屬，密度為2.72g/cm3，僅為鐵的1/3，經(jīng)常用作各種輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。工業(yè)純鋁的導(dǎo)電性好，僅次于銀、銅和金，居第四位；其導(dǎo)熱性是鐵的3倍；鋁的表面能生成一層致密的可阻止其進(jìn)一步氧化的氧化鋁薄膜，因此，鋁的抗大氣腐蝕性能好，但對(duì)酸、堿、鹽的耐蝕性較差。純鋁具有極好的塑性（A＝30%～50%，Z＝80%），容易加工成各種絲、線、棒、箔、片等型材。但純鋁的強(qiáng)度、硬度很低（Rm=70～100MPa，硬度為20HBS），焊接性能較差，一般不用于制作各種結(jié)構(gòu)件。純鋁的主要用途是代替貴重的銅來制作導(dǎo)線、電纜、電器元件等，還可用來制作質(zhì)輕、導(dǎo)熱、耐大氣腐蝕的器具及包覆材料。在新能源汽車上常用于制作墊片、2）純鋁的牌號(hào)鋁含量不低于99.00%時(shí)為純鋁，其牌號(hào)用1×××表示。牌號(hào)的最后兩位數(shù)字表示最低鋁的百分含量，牌號(hào)的第二位字母表示原始純鋁的改型情況，如果字母為A，則表示原始純鋁，如果字母為B～Y，則表示原始純鋁的改型。例如，牌號(hào)1A60表示鋁的最低百分含量為99.60%的原始純鋁。車身材料應(yīng)該用鋼好還是用鋁好2.鋁合金純鋁因強(qiáng)度、硬度很低，切削加工性能和焊接性能較差，故在汽車工業(yè)中使用較少。若向純鋁中加入適量的硅、銅、鎂、錳等合金元素制成鋁合金，則不僅可以保持純鋁密度小、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好的優(yōu)點(diǎn)，還可使其強(qiáng)度和硬度得到很大的改善。鋁合金常用于制造質(zhì)輕、強(qiáng)度要求較高的零件。鋁合金在新能源汽車上的應(yīng)用日趨廣泛，不僅可用于制造活塞、氣缸體、氣缸蓋、連桿和進(jìn)氣歧管等發(fā)動(dòng)機(jī)零件，還可用于制造輪轂、離合器殼、轉(zhuǎn)向器殼和變速器拔叉等底盤零件，甚至車身、車架等也開始采用鋁合金進(jìn)行制造。常見用鋁合金制造的汽車零件如圖4-1所示。圖4-1常見用鋁合金制造的汽車零件為什么汽車要用鋁合金來減輕重量按鋁合金的成分和工藝特點(diǎn)的不同，可將鋁合金分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。1）變形鋁合金變形鋁合金的塑性好、變形抗力小，適合通過壓力加工成型，通常在冶金廠被加工成各種規(guī)格的型材，用于各種新能源汽車零件的制造。按其化學(xué)成分與主要性能特點(diǎn)的不同，變形鋁合金可分為防銹鋁、硬鋁、超硬鋁和鍛鋁四種，其中，防銹鋁是不能熱處理強(qiáng)化的鋁合金。按《變形鋁及鋁合金牌號(hào)表示方法》（GB/T16474—2011）規(guī)定，變形鋁合金牌號(hào)用“×A××”表示，牌號(hào)的第一、三、四位為數(shù)字，其中，第一位數(shù)字是依主要合金元素Ｃu、Ｍn、Ｓi、Mg、Mg2Si、Zn的順序來表示變形鋁合金的組別的。按主要合金元素的排列順序分別標(biāo)示為2、3、4、5、6、7，后兩位數(shù)字表示同一組別中不同鋁合金的序號(hào)。例如，2A11表示以Cu為主要合金元素的11號(hào)變形鋁合金；5A50表示以Mg為主要合金元素的變形鋁合金。常用變形鋁合金的牌號(hào)、性能及用途見表4-2。表4-2常用變形鋁合金的牌號(hào)、性能及用途續(xù)表2）鑄造鋁合金用于制造鑄件的鋁合金稱為鑄造鋁合金，簡(jiǎn)稱鑄鋁。它的力學(xué)性能不如變形鋁合金，但其鑄造性能好，可通過鑄造生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件。根據(jù)添加元素的不同，常用的鑄造鋁合金有鋁硅合金、鋁銅合金、鋁鎂合金及鋁鋅合金等，其中以鋁硅合金的應(yīng)用最多。根據(jù)《鑄造鋁合金》（GB／T1173—2013）的規(guī)定，鑄造鋁合金代號(hào)用“鑄鋁”兩字的漢語拼音首字母ZL及其后面的3個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字組成。ZL后面的第一位數(shù)字表示合金的系列，其中1表示鋁硅合金，2表示鋁銅合金，3表示鋁鎂合金，4表示鋁鋅合金；ZL后面的第二、三位數(shù)字表示合金的順序號(hào)。例如，ZL102表示02號(hào)鋁硅系鑄造鋁合金。優(yōu)質(zhì)合金在其代號(hào)后附加字母A。鑄造鋁合金牌號(hào)的表示方法按《鑄造有色金屬及其合金牌號(hào)表示方法》（GB/T8063—2017）規(guī)定進(jìn)行。鑄造有色合金牌號(hào)由Z（“鑄”字的漢語拼音首字母）和基體金屬的元素符號(hào)Al、主要合金元素符號(hào)及表明合金元素名義含量的數(shù)字組成。例如，ZAlSi12表示硅的名義含量為12%的鋁硅鑄造合金。除基體元素的名義含量不標(biāo)注外，其他合金元素的名義含量均需標(biāo)注于該元素符號(hào)之后，當(dāng)合金元素的含量小于1%時(shí)，一般不標(biāo)注，只有對(duì)合金性能有重大影響的合金元素，才允許用一位小數(shù)標(biāo)注其平均含量。常用鑄造鋁合金的牌號(hào)、性能及用途見表4-3。表4-3常用鑄造鋁合金的牌號(hào)、性能及用途續(xù)表3.鋁及鋁合金在新能源汽車上的應(yīng)用鋁具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕性優(yōu)良、適合多種成型方法、較易再生利用等優(yōu)點(diǎn)，是汽車工業(yè)中應(yīng)用較多的金屬材料，特別是能源、環(huán)境、安全等方面的原因使對(duì)汽車輕量化的要求越來越迫切，使用輕量化材料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的重要途徑，而鋁是應(yīng)用得比較成熟的輕量化材料。近20年來，鋁在汽車上的用量和在汽車材料構(gòu)成中所占份額都有明顯的增加。用鋁合金制造的零件已經(jīng)遍及汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身等各個(gè)部分。新能源汽車上應(yīng)用的鋁合金以鑄造鋁合金為主，主要用于制造活塞、氣缸蓋、氣缸體等零件。此外，鑄造鋁合金還用于制造離合器殼體、變速箱殼體、后橋殼、轉(zhuǎn)向器殼體、搖臂蓋、正時(shí)齒輪殼體等殼體類零件，發(fā)動(dòng)機(jī)部件，以及保險(xiǎn)杠、車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)框架、轉(zhuǎn)向節(jié)液壓泵體、制動(dòng)鉗、油缸及制動(dòng)盤等非發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)件，且今后有進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢(shì)。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)部件用鋁合金制造對(duì)輕量化效果的影響最為明顯，一般可減重30%以上。資訊二銅及銅合金銅是人類歷史上應(yīng)用最早的金屬，也是至今應(yīng)用最廣的有色金屬之一。銅及銅合金具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，較強(qiáng)的抗大氣腐蝕性和一定的力學(xué)性能，優(yōu)良的減摩性和耐磨性，并具有良好的加工性能，因此被廣泛地應(yīng)用于電氣、儀表、汽車、造船及機(jī)械制造工業(yè)中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛載貨汽車需用20kg左右的銅。1.純銅1）純銅的特性及應(yīng)用工業(yè)純銅的含銅量高于99.95%，呈玫瑰紅色。當(dāng)銅表面生成氧化銅后，呈紫色，故又稱紫銅。純銅的密度為8.96g/cm3，熔點(diǎn)為1083℃，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性、很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性；但強(qiáng)度不高（Rm＝230～250MPa），硬度很低（40HBS～50HBS），塑性很好（A＝45%～55%），經(jīng)冷塑性變形后，抗拉強(qiáng)度Rm可提高到400～500MPa，但伸長(zhǎng)率A會(huì)急劇下降到2%左右。工業(yè)純銅的強(qiáng)度、硬度低，不宜做受力的結(jié)構(gòu)材料，在汽車上的應(yīng)用，主要是利用其導(dǎo)電性制作電線、電纜和電氣接頭等電氣元件，利用其導(dǎo)熱性制作散熱器等導(dǎo)熱元件。此外，純銅還可用來制作氣缸墊、進(jìn)（排）氣管墊、軸承襯墊和油管等。2）純銅的牌號(hào)工業(yè)純銅按雜質(zhì)含量的不同分為T1、T2、T3、T4四個(gè)牌號(hào)，其中，T是“銅”字的漢語拼音首字母，數(shù)字表示順序號(hào)，數(shù)字越大，純度越低。2.銅合金純銅因其成本較高，強(qiáng)度低，不適宜作為結(jié)構(gòu)件。若向純銅中加入合金元素制成銅合金，則不僅可以提高強(qiáng)度，而且能保持純銅優(yōu)良的物理性能和化學(xué)性能。因此，在機(jī)械工業(yè)中廣泛使用的是銅合金。按加入的主要合金元素的不同，銅合金可分為黃銅、青銅和白銅三大類。1）黃銅以鋅為主要加入元素的銅合金，稱為黃銅。黃銅按所含合金元素種類的不同可分為普通黃銅和特殊黃銅。特殊黃銅按生產(chǎn)方式的不同可分為壓力加工黃銅和鑄造黃銅。（1）普通黃銅。普通黃銅是銅鋅二元合金。普通黃銅具有良好的耐腐蝕性和壓力加工性能，并具有一定的塑性和強(qiáng)度。加工普通黃銅的牌號(hào)用“H+數(shù)字”表示。H為“黃”字的漢語拼音首字母，數(shù)字表示銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。例如，H68表示含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68%的銅，其余為鋅的普通黃銅。H70、H68等塑性好，適于制造形狀復(fù)雜、耐腐蝕的沖壓件，如彈殼、散熱器外殼、導(dǎo)管、雷管等。H62、H59等熱加工性能好，適合進(jìn)行熱變形加工，有較高強(qiáng)度，可制造一般機(jī)器零件，如鉚釘、墊圈、螺釘、螺帽等。H80等含銅量高的黃銅色澤金黃，具有良好的耐蝕性，可用作裝飾品、散熱器管等。（2）特殊黃銅。在Cu和Zn的基礎(chǔ)上加入其他元素的銅合金，稱為特殊黃銅。合金元素的加入，改善了黃銅的力學(xué)性能、耐腐蝕性和某些工藝性能。例如，加入鋁，能提高黃銅的強(qiáng)度、硬度和耐磨性；加入硅，能提高黃銅的強(qiáng)度、硬度和鑄造性能；加入錳，能提高黃銅的力學(xué)性能和耐腐蝕性；加入錫，能提高黃銅的耐腐蝕性，尤其能提高黃銅在海水中的耐腐蝕性；加入鉛，能改善黃銅的切削加工性能；等等。①壓力加工黃銅。壓力加工黃銅的牌號(hào)用“H+主加合金元素符號(hào)+銅的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)+合金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)”表示。例如，HPb591表示含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為59%的銅、1%的Pb、其余為鋅的鉛黃銅。②鑄造黃銅。鑄造黃銅的牌號(hào)用“Z+銅和合金元素符號(hào)+合金元素平均質(zhì)量百分?jǐn)?shù)”表示。例如，ZCuZn38表示平均WZn=38%、其余為銅的鑄造普通黃銅，ZCuZn16Si4表示平均WZn=16%、WSi=4%、其余為銅的鑄造硅黃銅。常用黃銅的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表4-4。表4-4常用黃銅的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途續(xù)表注：“力學(xué)性能”中分母的數(shù)值，對(duì)加工黃銅（普通黃銅和特殊黃銅）是指加工硬化狀態(tài)的數(shù)值，對(duì)鑄造黃銅是指金屬型鑄造時(shí)的數(shù)值；分子的數(shù)值，對(duì)加工黃銅為退火狀態(tài)的數(shù)值，對(duì)鑄造黃銅為砂型鑄造時(shí)的數(shù)值。2）青銅除黃銅和白銅（銅鎳合金）以外的所有銅合金統(tǒng)稱為青銅，根據(jù)主要加入元素的不同分別稱為錫青銅、鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅等。加工青銅的牌號(hào)用“Q+主加元素符號(hào)及平均含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100）+其他元素的平均含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)×100）”表示。例如，QSn4-3表示含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的Sn、3%的Zn、其余為Cu的錫青銅。鑄造青銅的牌號(hào)表示方法與鑄造黃銅相同。例如，ZCuSn5Zn5Pb5表示含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的Sn、5%的Zn、5%的Pb、其余為Cu的鑄造錫青銅。常用青銅的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途見表4-5。表4-5常用青銅的牌號(hào)、化學(xué)成分、力學(xué)性能及用途續(xù)表注：T為退火狀態(tài)，L為冷變形狀態(tài)，S為砂型鑄造，J為金屬型鑄造。3）白銅白銅是以Ni為主要加入元素的銅合金。白銅分普通白銅和特殊白銅。（1）普通白銅。普通白銅是Cu-Ni二元合金，具有較高的耐腐蝕性、抗腐蝕疲勞性能及優(yōu)良的冷熱加工性能。普通白銅的牌號(hào)用“B+鎳的平均百分含量”表示。例如，B5表示含Ni量為5%的普通白銅。普通白銅的常用牌號(hào)有B5、B19等，用于在蒸汽和海水環(huán)境下工作的精密機(jī)械、儀表零件，冷凝器，蒸餾器，熱交換器，等等。（2）特殊白銅。特殊白銅是在普通白銅基礎(chǔ)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(qiáng)度和塑性高，成本低。特殊白銅的牌號(hào)表示形式是“B+第二合金元素符號(hào)+鎳的含量+第二合金元素含量”，數(shù)字之間以“-”隔開。例如，BMn3-12表示含Ni量為3%、Mn量為12%、Cu量為85%的錳白銅。特殊白銅的常用牌號(hào)有BMn40-1.5（康銅）、BMn43-0.5（考銅）等，用于制造精密機(jī)械、儀表零件及醫(yī)療器械等。3.銅和銅合金在新能源汽車上的應(yīng)用銅和銅合金在新能源汽車上主要用于制作散熱器、制動(dòng)系統(tǒng)管路、液壓裝置、齒輪、軸承、剎車摩擦片、電器元件、墊圈及各種接頭、配件和飾件等。其中，H68用于散熱器夾片、散熱器本體主片、暖風(fēng)散熱銅及銅合金焊接技術(shù)器主片等；HPb59-1用于化油器配制針、制動(dòng)閥閥座、曲軸箱通風(fēng)閥座、儲(chǔ)氣筒放水閥本體及安全閥座等；ZCuPb30用于曲軸軸瓦、曲軸止推墊圈等；QSn4-4-2.5用于活塞銷襯套、發(fā)動(dòng)機(jī)搖臂襯套等；ZCuSn5Pb5Zn5用于離心式潤滑油濾清器的上、下軸承。圖4-2所示為汽車散熱器。資訊三滑動(dòng)軸承合金滑動(dòng)軸承合金是制造滑動(dòng)軸承的軸瓦及內(nèi)襯的材料。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承等都采用滑動(dòng)軸承。常見的軸瓦結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。圖4-2汽車散熱器圖4-3常見的軸瓦結(jié)構(gòu)1.滑動(dòng)軸承合金的性能與組織當(dāng)軸在軸承中旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承表面不僅要承受一定的交變載荷，而且還要與軸發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。為了減少軸的磨損，保證軸承正常工作，滑動(dòng)軸承合金應(yīng)具有以下性能：足夠的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，足夠的塑性和韌性，較小的摩擦系數(shù)和良好的磨合性，良好的導(dǎo)熱性、抗腐蝕性和較小的膨脹系數(shù)，等等。為了滿足以上性能要求，滑動(dòng)軸承合金的理想組織應(yīng)該是軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)或硬基體上分布軟質(zhì)點(diǎn)。若組織是軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)，則當(dāng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軟基體因受磨損而凹陷，硬質(zhì)點(diǎn)將凸出于基體上，支撐著軸頸，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲(chǔ)存潤滑油，降低軸和軸瓦之間的摩擦系數(shù)，減少軸和軸承的磨損。另外，軟基體能承受沖擊和震動(dòng)，使軸和軸瓦很好地磨合，還能起到嵌藏外來硬質(zhì)點(diǎn)的作用，以保證軸頸不被擦傷。圖4-4所示為滑動(dòng)軸承合金的組織。圖4-4滑動(dòng)軸承合金的組織滑動(dòng)軸承裝配過程滑動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)過程模擬為何汽車都使用滑動(dòng)軸承2.滑動(dòng)軸承合金的分類及牌號(hào)常用的滑動(dòng)軸承合金有錫基軸承合金、鉛基軸承合金、鋁基軸承合金、銅基軸承合金等。滑動(dòng)軸承合金一般在鑄態(tài)下工作，其牌號(hào)以“鑄”字的漢語拼音首字母Z開頭，表示方法為“Z+基本元素符號(hào)+主加元素符號(hào)+主加元素含量+輔加元素符號(hào)+輔加元素含量……”。例如，ZSnSb12Pb10Cu4表示含Sb量為12％、Pb量為10%、Cu量為4％的錫基軸承合金。3.常用滑動(dòng)軸承合金1）錫基軸承合金錫基軸承合金也稱錫基巴氏合金。它是以錫為基礎(chǔ)合金，輔加適量的銻、銅、鉛等元素而形成的一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的滑動(dòng)軸承合金。其最常用的牌號(hào)是ZSnSb11Cu6。錫基軸承合金的摩擦系數(shù)和膨脹系數(shù)小，塑性和導(dǎo)熱性好，適于制作最重要的軸承，如汽輪機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和壓氣機(jī)等大型機(jī)器的高速軸瓦。但錫基軸承合金的疲勞強(qiáng)度較低，許用溫度也較低（不高于150℃）。常用錫基軸承合金的牌號(hào)及用途見表4-6。表4-6常用錫基軸承合金的牌號(hào)及用途2）鉛基軸承合金鉛基軸承合金也稱鉛基巴氏合金。它是以Pb為基礎(chǔ)合金，輔加銻、銅、錫等元素而形成的一種軟基體硬質(zhì)點(diǎn)類型的滑動(dòng)軸承合金。其常用牌號(hào)是ZPbSb16Sn16Cu2。這種合金的鑄造性能和耐磨性較好（但比錫基軸承合金差），價(jià)格較便宜，可用于制造中、低載荷的軸瓦，如汽車、拖拉機(jī)曲軸的軸承等。常用鉛基軸承合金的牌號(hào)及用途見表4-7。表4-7常用鉛基軸承合金的牌號(hào)及用途3）銅基軸承合金銅基軸承合金包括鉛青銅、錫青銅等，常用合金牌號(hào)為ZCuPb30、ZCuSn10Pb1等。ZCuPb30是硬基體Cu上分布軟質(zhì)點(diǎn)的軸承合金，潤滑性能好，摩擦系數(shù)小，耐磨性好；具有良好的耐沖擊能力和疲勞強(qiáng)度，并能長(zhǎng)期工作在較高的溫度（250～320℃）下，導(dǎo)熱性優(yōu)異，常用于高載荷、高速度的滑動(dòng)軸承，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高速柴油機(jī)軸承等；強(qiáng)度較低，實(shí)際使用時(shí)也常和鉛基巴氏合金一樣在鋼軸瓦上澆鑄成內(nèi)襯，進(jìn)一步發(fā)揮其特性。ZCuSn10Pb1是在軟基體上分布硬質(zhì)點(diǎn)的軸承合金。這類合金強(qiáng)度高、耐磨性好，適宜制造中速及受較大固定載荷的軸承，如電動(dòng)機(jī)、泵、機(jī)床用軸瓦，也可用于制造高速柴油機(jī)軸承。4）鋁基軸承合金鋁基軸承合金是以鋁為基本元素，加入適量的銻、銅、錫等元素組成的合金。鋁基軸承合金分為高錫鋁基軸承合金、低錫鋁基軸承合金和鋁鎂銻軸承合金等，其中，高錫鋁基軸承合金是目前汽車上廣泛應(yīng)用的軸承合金，它是以鋁為基體，加入20%的錫和1%的銅組成的合金，是一種新型的減摩材料，具有承載能力較強(qiáng)、耐磨性和導(dǎo)熱性良好，價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，可以替代錫基軸承合金用來制造曲軸軸瓦和連桿軸瓦。但它的線膨脹系數(shù)大，運(yùn)行時(shí)容易與軸咬合，裝配時(shí)應(yīng)留出較大的間隙，以防止軸徑被擦傷。資訊四其他有色金屬簡(jiǎn)介1.鈦及鈦合金1）純鈦純鈦是銀白色金屬，密度為4.5g/cm3，熔點(diǎn)高達(dá)1688℃，是一種高熔點(diǎn)的輕金屬。鈦有兩種同素異構(gòu)體，在882.5℃以上為體心立方晶格的β-Ti，在882.5℃以下為密排六方晶格的α-Ti。純鈦的塑性好、強(qiáng)度低，容易加工成型，可制成細(xì)絲和薄片；在大氣和海水中有優(yōu)良的耐蝕性；在硫酸、鹽酸、硝酸、氫氧化鈉等介質(zhì)中非常穩(wěn)定。鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼。鈦的性能受雜質(zhì)的影響很大，少量的雜質(zhì)就會(huì)使鈦的強(qiáng)度激增，塑性顯著下降。工業(yè)純鈦中常存在N、H、O、Fe、Mg等雜質(zhì)。根據(jù)雜質(zhì)含量的不同，工業(yè)純鈦有三個(gè)等級(jí)牌號(hào)（TA1、TA2、TA3），T為“鈦”字的漢語拼音首字母，其后順序數(shù)字越大，表示純度越低。鈦合金工業(yè)純鈦具有密度小和耐腐性好的特點(diǎn)，因此是航空航天、船舶、化工等工業(yè)中常用的結(jié)構(gòu)材料，常用于制作在350℃以下工作、強(qiáng)度要求不高的零件及沖壓件，如飛機(jī)蒙皮、構(gòu)架、隔熱板，石油化工用熱交換器、海水凈化裝置及船艦零部件。2）鈦合金純鈦的強(qiáng)度很低，為提高強(qiáng)度，常在鈦中加入合金元素制成鈦合金。按組織類型的不同，鈦合金分為α型鈦合金、β型鈦合金和α+β型鈦合金。其代號(hào)分別用TA、TB、TC加序號(hào)表示。（1）α型鈦合金。在鈦中加入鋁、硼等元素可獲得α型鈦合金。α型鈦合金的室溫強(qiáng)度低于β型鈦合金和α＋β型鈦合金，但高溫（500～600℃）強(qiáng)度比它們高，并且組織穩(wěn)定，抗氧化性和抗蠕變性好，焊接性能也很好。α型鈦合金不能淬火強(qiáng)化，主要依靠固溶強(qiáng)化，熱處理只進(jìn)行退火（變形后的消除應(yīng)力退火或消除加工硬化的再結(jié)晶退火）。α型鈦合金的典型牌號(hào)是TA7，使用溫度不超過500℃，主要用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片和管道、導(dǎo)彈的燃料缸、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣，以及火箭、飛船的高壓低溫容器等。（2）β型鈦合金。鈦中加入鉬、鉻、釩、錳等元素得到β型鈦合金。β型鈦合金有較高的強(qiáng)度和優(yōu)良的沖壓性能，并可通過淬火和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化。是TB1，一般在350℃以下使用，適于制造壓氣機(jī)葉片、軸、輪盤等重載的回轉(zhuǎn)件及飛機(jī)構(gòu)件等。（3）α＋β型鈦合金。α＋β型鈦合金塑性好，高溫強(qiáng)度高，耐腐蝕，具有良好的低溫工作性能，并可通過淬火和時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化，熱處理后強(qiáng)度可提高50%～100%。TC4是典型的α＋β型鈦合金，由于其強(qiáng)度高、塑性好，在400℃時(shí)組織穩(wěn)定，蠕變強(qiáng)度較高，低溫時(shí)有良好的韌性，并有良好的抗海水腐蝕及抗熱鹽腐蝕的能力，所以適合制造在400℃以下長(zhǎng)期工作的零件、對(duì)高溫強(qiáng)度β型鈦合金的典型牌號(hào)一定要求的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，以及在低溫下使用的火箭、導(dǎo)彈的液氫燃料箱部件等。鈦合金適于制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門彈簧、氣門和發(fā)動(dòng)機(jī)連桿等。用鈦合金制造板簧與用抗拉強(qiáng)度達(dá)2100MPa的高強(qiáng)度鋼相比，可降低自重20%。鈦和鈦合金由于其價(jià)格高，應(yīng)用受到一定的限制，所以降低成本是未來鈦合金研制和生產(chǎn)工藝開發(fā)的重點(diǎn)。合金組織不再變化。過共晶白口鑄鐵的室溫組織是低溫萊氏體和一次滲碳體，但隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，一次滲碳體的量逐漸增多，低溫萊氏體的量逐漸減少。過共晶白口鑄鐵冷卻過程中的組織轉(zhuǎn)變情況如圖3-26所示。過共晶白口鑄鐵的顯微組織如圖3-27所示，圖中白色條狀為一次滲碳體，基體為低溫萊氏體。2.鎂及鎂合金1）純鎂純鎂是銀白色金屬，密度為1.74g/cm3，相當(dāng)于鋁的2/3，是工業(yè)用金屬中密度最小的。純鎂具有很高的化學(xué)活性，耐腐蝕性很差，強(qiáng)度和塑性均較低，一般不直接用作結(jié)構(gòu)材料。2）鎂合金純鎂的力學(xué)性能較低，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般在純鎂中加入一些合金元素，制成鎂合金。通過在鎂合金中加入合金元素，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化及細(xì)晶強(qiáng)化作用，從而提高鎂合金的力學(xué)性能、抗腐蝕性能和耐熱性能。鎂合金中常加入的合金元素有鋁、鋅、錳、鋯及稀土元素等。鋁和鋅可起固溶強(qiáng)化作用，錳可改善耐熱性和耐蝕性。鎂合金經(jīng)熱處理后（固溶+時(shí)效）強(qiáng)度可達(dá)300~500MPa，比強(qiáng)度高于鋁合金。另外，鎂合金的減震性好，切削加工性能優(yōu)良。但鎂合金耐蝕性差，常常需要采取保護(hù)措施。鎂合金根據(jù)其加工性能的不同可分為變形鎂合金和鑄造鎂合金，其牌號(hào)分別以MB和ZM加數(shù)字表示。常用的變形鎂合金有MB1、MB2、MB8、MB15等。其中應(yīng)用較多的是MB15，它具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，且熱處理工藝簡(jiǎn)單，熱加工后直接進(jìn)行時(shí)效便可強(qiáng)化，能制造形狀復(fù)雜的大型鍛件。常用的鑄造鎂合金有ZM1、ZM2、ZM5。它們具有較高的強(qiáng)度和良好的鑄造工藝性，適于生產(chǎn)各類鑄件，但耐熱性較差，長(zhǎng)期使用溫度不高于150℃。目前，鎂合金一般用于汽車上的座椅骨架、儀表盤、轉(zhuǎn)向盤和轉(zhuǎn)向柱、輪圈、發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋、變速器殼、離合器殼等零件，其中轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、輪圈是應(yīng)用鎂合金較多的零件。鎂合金具有良好的阻尼系數(shù)，減震量大于鋁合金和鑄鐵，因此，用于殼體可以降低噪聲，用于座椅、輪圈可以減少振動(dòng)，提高了汽車的安全性和舒適性。雖然鎂合金有這些優(yōu)點(diǎn)，但從成本上看它仍然偏高于鋁合金。盡管如此，鎂合金的應(yīng)用前景仍然看好，隨著技術(shù)的發(fā)展將有更多的零件用鎂合金來制造。3