1、第十二節(jié) 有色金屬材料,鈦及鈦合金,軸承合金,鋁及鋁合金,銅及銅合金,有色金屬的分類,一、鋁及鋁合金,純鋁的特點:,具有銀白色金屬光澤，為面心立方結(jié)構(gòu)； 密度低（2.7g/cm3）、強度低，但比強度高； 具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能；無磁性、耐腐蝕性好； 加工性能好（易于鑄造、塑性變形）。,工業(yè)純鋁的應(yīng)用:,配制鋁合金，制作電線、電纜及日用器皿等,鋁合金:,鋁及鋁合金,合金化,純鋁強度很低，不能用作結(jié)構(gòu)材料,鋁合金,Cu、Mn、Si、Mg、Zn,鋁合金的分類:,鋁及鋁合金,常用形變鋁合金, 防銹鋁合金,主要是Al-Mn和Al-Mg系合金,抗蝕性、焊接性能好，塑性及低溫力學(xué)性能良好；強度較低，易于變

2、形加工，但切削性能差。 不能進(jìn)行熱處理強化，常利用加工硬化提高其強度。 主要用于焊接零件、構(gòu)件、容器、管道、飛機(jī)蒙皮，以及深沖和彎曲件。在航空工業(yè)中應(yīng)用廣泛,衛(wèi)星天線（LF2）,汽化器(熱交換管為LF21),主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。,強度、硬度高，比強度與高強度鋼接近。加工性能好，耐蝕性低于防銹鋁。 可進(jìn)行時效強化，也可進(jìn)行變形強化。 常用硬鋁合金如LY11 (2A11)、 LY12 (2A12)等，用于制造沖壓件、模鍛件和鉚接件，如螺旋槳、梁、鉚釘?shù)?,常用形變鋁合金,硬鋁合金,室溫強度最高的鋁合金，b最高可達(dá)680MPa。熱態(tài)塑性好，耐蝕性差。 時效強化效果超過硬鋁合金

3、。 主要用作工作溫度較低、受力大的重要結(jié)構(gòu)件和承受高載荷的零件。如飛機(jī)大梁、起落架等。,常用形變鋁合金,超硬鋁合金,屬Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。,飛機(jī)主起落架,具有優(yōu)良的熱塑性，適宜鍛造； 鑄造性能、耐蝕性較好； 力學(xué)性能高（與硬鋁相近）。 主要用作航空及儀表業(yè)中形狀復(fù)雜、要求比強度高的鍛件。如葉輪、框架、支桿等。,常用形變鋁合金,鍛鋁合金,Al-Cu-Mg-Si系合金,Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐熱鍛鋁合金,壓氣機(jī)葉片,常用鑄造鋁合金,常用鑄造鋁合金,常用鑄造鋁合金,活塞 (裙 部為 鋁硅 合金),汽缸頭Al-Cu,鼓風(fēng)機(jī)密封件等(ZL102、301),大 型

4、空 壓 機(jī) 活 塞 (ZL401),美F-117隱身戰(zhàn)斗機(jī)(所用材料大部分是鋁合金),高比強鋁合金機(jī)翼,航空用最多的材料,鋁合金,鋁是可以回收利用的金屬,二、鈦及鈦合金,鈦及鈦合金的特點:,重量輕、強度、比強度都非常高； 耐熱性好，抗腐蝕性能優(yōu)異 良好低溫韌性等 在地球中的儲量豐富； 加工工藝復(fù)雜、價格昂貴 （鈦的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?， 熔煉、 澆注、焊接和部分熱處理都要在真空中進(jìn)行）； 主要用作航空、航天、化工、造船等重要的結(jié)構(gòu)材料。,美F-22戰(zhàn)機(jī)約36%重量的零件用鈦合金制造,分類:,純鈦、 型鈦合金、型鈦合金、+型鈦合金,工業(yè)純鈦（TA1TA3 ）,密度?。?.58g/cm3）,熔點高（1

5、668）； 具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變： 工業(yè)純鈦具有良好的力學(xué)性能 （強度不是很高，但比強度高，塑性及低溫韌性好）； 耐腐蝕性能非常好（氧化性介質(zhì)、海水、酸、堿和 大多數(shù)有機(jī)酸），但在氫氟酸中會被腐蝕；,鈦及鈦合金,鈦的抗氧化能力優(yōu)于大多數(shù)奧氏體不銹鋼,純鈦,用來制造在350以下工作的、強度要求不高的零件：如石油化工用熱交換器、反應(yīng)器，海水凈化裝置及艦船零部件。,型鈦合金（TA5TA7 ）,鈦及鈦合金,主加元素為Al、Sn、B等； 通常在退火狀態(tài)下使用,組織為單相固溶體； 不能熱處理強化，可通過冷變形強化； 室溫強度低于另兩類鈦合金，但高溫強度(500600)比他們高，抗蠕變性好； 在300 500具

6、有優(yōu)良的耐熱性和抗氧化性； 焊接性能好，低溫韌性及耐蝕性優(yōu)越； 使用溫度不超過500，主要用于制造導(dǎo)彈的燃料罐、超音速飛機(jī)的渦輪機(jī)匣等。,型鈦合金（ TB2、TB3、TB4 ）,鈦及鈦合金,主加元素為Mn、Cr、Mo、V等； 可通過淬火和時效進(jìn)行強化； 有較高的強度（b可達(dá)13721470 MPa ） 優(yōu)良的沖壓性能； 耐熱性差，工作溫度一般不超過200； 冶煉工藝復(fù)雜，難于焊接,應(yīng)用受到限制； 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，以及飛機(jī)構(gòu)件等。,鈦合金眼鏡架,鈦合金棒,+型鈦合金（TC1、TC4、TC6、 TC9 ）,鈦及鈦合金,主加元素為Al、Cr、Mo、

7、V等； 可進(jìn)行熱處理強化， 強度高，具有良好的熱強性； 塑性好，容易鍛造、壓延和沖壓； 有良好的耐蝕性和低溫韌性； 用于制造400以下工作的飛機(jī)壓氣機(jī)葉片、火箭發(fā)動機(jī)外殼、 火箭和導(dǎo)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(jī)壓氣機(jī)葉片,三、銅及銅合金,銅及銅合金的特點:,導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能好、耐腐蝕，是抗磁材料； 加工性能好。容易冷熱成形，鑄造銅合金鑄造性能好； 具有某些特殊力學(xué)性能。如優(yōu)良的減摩性和耐磨性、高 的彈性極限和疲勞強度等； 色澤美觀。,分類:,紫銅,黃銅,青銅,白銅,常用銅合金, 純銅（紫銅） （ T1、T2、T3、T4 ）,呈紫紅色，具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變；

8、 具有抗磁性，銅制儀器不受外來磁場的干擾； 具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性； 在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性； 塑性高，強度低，低溫下塑性、韌性好； 主要用于制作電導(dǎo)體及配制合金。,純銅的強度低, 不宜作結(jié)構(gòu)材料。,常用銅合金,黃銅,以鋅為主要合金元素的銅合金,常用銅合金,黃銅制品,常用銅合金,白銅,以鎳為主要合金元素的銅合金稱白銅。,白銅線是國際上應(yīng)用比較廣泛的一種耐蝕性材料和裝飾結(jié)構(gòu)材料,常用銅合金,白銅制品,白銅件,白銅型材,鋁白銅,白銅一帆風(fēng)順船,康銅熱偶,常用銅合金,青銅,除黃銅和白銅外的其他銅合金統(tǒng)稱為青銅， 如錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鉛青銅等。,常用銅合金,鈹青銅制品,抗

9、磨環(huán)（鋁青銅）,錫青銅管,船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋),青銅制品,制造滑動軸承的軸瓦及其內(nèi)襯的耐磨合金,與滾動軸承相比滑動軸承具有承載面積大， 工作平穩(wěn)，無噪音及拆裝方便等優(yōu)點。 當(dāng)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。,四、軸承合金,性能要求:,工作條件:,足夠的強韌性，以承受軸頸施加的交變沖擊載荷。 較小的熱膨脹系數(shù)及良好的導(dǎo)熱性和耐蝕性，以防止軸與軸瓦之間咬合。 較小的摩擦系數(shù)及良好的耐磨性和磨合性，以減少軸頸磨損，保證軸與軸瓦良好的耦合。,以錫為主并加入少量銻、銅等元素組成的合金； 熔點較低，是軟基體硬質(zhì)點組織類型的軸承合金； 具有較高的耐磨性、導(dǎo)熱性、耐蝕性和嵌藏性； 摩擦系數(shù)和熱膨脹系數(shù)??； 疲勞強度較低，工作溫度 150 ； 價格高； 廣泛用于重型動力機(jī)械的高速軸瓦， 如氣輪機(jī)、渦輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)等。,常用軸承合金, 錫基軸承合金(錫基巴氏合金),是以鉛為主加入少量銻、錫、銅等元素的合金； 強度、硬度、耐蝕性和導(dǎo)熱性都不如錫基軸承合金； 成本低，高溫強度好，有自潤滑性； 常用于低速、低載條件下工作的設(shè)備，如汽車、拖拉機(jī)曲軸的軸承等。,常用軸承合金,鉛基軸承合金(鉛基巴氏合金),鉛青銅：具有高的疲勞強度和承載能力，優(yōu)良的耐磨性、導(dǎo)熱性和低的摩擦系數(shù)，能在較高溫度(250)下正常工