吉林大学工程材料第8章 有色金属材料.ppt

第八章有色金属及合金通常把铁及其合金(钢、铸铁)称为黑色金属材料,而把非铁金属及其合金称为有色金属材料。与黑色金属相比,有色金属具有许多优良特性,例如铝、镁、钛及其合金具有密度小,比强度高的特点, 在飞机,汽车制造等工业中应用十分广泛;又如银、铜、铝及其合金的导电性导热性好,是电器,仪表工业不可缺少的材料。虽然有色金属使用量少,在机械制造业中仅占 % 左右,但它是现代工业中不可缺少的材料。主要用途: 电线、电缆 4 、抗大气腐蚀好,其表面有一层致密的氧化膜。 3 、面心立方晶格,强度低( σ b =80-100MPa ), 塑性好( ψ=80% ), 可以通过压力加工成各种型材,与其面心立方晶体有关。 2 、导电性和导热性好,仅次于银、铜、金居第四位。特性: 1 、熔点低,比重小。熔点为 ℃密度 第一节铝及其合金一、工业纯铝牌号: 工业纯铝牌号有 L1 L2 …….. L7 数字大纯度低工业高纯铝牌号有 L0 L00 高纯铝 L01 L02 …… L04 数字大纯度高。二、铝合金及强化方法(一)概述 1、合金化在纯铝中加入 Si、 Cu 、 Mg 、 Zn 、 Mn 等元素, 经热处理可使强度比纯铝提高 3-4倍。 2、铝合金状态图(一般式) 共同特点是:基本相都是铝基?固溶体和?+?共晶体。其中?为固溶体或化合物。 3、铝合金的分类及特性根据加工工艺特性和合金元素含量可分为两大类。即, 变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金: 具有良好的塑性,可进行锻造、轧制、挤压等压力加工。铸造铝合金: 流动性好,宜铸造,不宜压力加工。 Al 合金含量( Si Mg Cu 等) 温度 D L ??+ ?变形铝合金铸造铝合金热处理不能强化热处理能强化 D /F ?+ L铝合金一般相图 1 、热处理强化强化方法: 固溶处理-时效强化。固溶处理: 将合金加热到溶解度曲线以上某一温度,得到单一的固溶体组织,然后在水中迅速冷却, 使第二相来不及析出,形成过饱和固溶体。这种处理的方法称固溶处理。时效强化: 固溶处理的合金在较低温度下随时间的延长发生进一步强化的现象(强度和硬度上升)称时效硬化或时效强化。(二)铝合金强化方法自然时效:在室温下进行的时效称自然时效(强度可以达到 400 MN/m 2), 人工时效: 在加热条件下进行的时效称人工时效(100 -200 oC)。人工时效的效果不如自然时效效果好,但时间短。例:含 4% Cu 的铝合金,固溶强化后强度为 250 MPa 自然失效后( 4-5天)达到 400 MPa 。强化机理: 在铝的过饱和?固溶体晶格内形成溶质原子富集区及铝化物且与?固溶体保持共格关系, 使得晶格严重畸变,使位错运动受到阻碍,提高了合金的强度。 2、对变形铝合金通过冷变形加工硬化,使强度提高。 3、固溶强化合金元素溶入铝晶格中形成有限固溶体,使合金强度提高。如硅铜镁锰等。 4 、加入变质剂,进行变质处理—细晶强化。例: Al- Si铸造合金,浇铸前加入 2-3%钠盐混合物( 2/3NaF + 1/3NaCl- 变质剂),结晶时产生大量晶核,获得细晶粒,合金的强度和塑性都得以提高。铝硅合金变质处理前铝硅合金变质处理后特点: 合金元素少,热处理强化不起作用,只能用加工硬化的方法强化。三、常用铝合金铝合金分为两大类:变形铝合金、铸造铝合金(一)变形铝合金变形铝合金按其性能和用途分为:防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金和锻铝合金。 1、防锈铝主要合金元素: Mn , Mg 常用牌号: LF5 、 LF11 、 LF21 等 L-铝F-防锈数字-顺序号用途:制造油箱、油管等。用途: 制造铆钉、螺旋桨叶片等。 3、超硬铝合金特点: 可用热处理时效强化,也可冷变形加工硬化。 2 、硬铝合金主要合金元素: Cu - Mg 常用牌号: LY1 、 LY11 等。 L-铝Y-硬数字-顺序号主要合金元素: Zn - Mg - Cu 常用牌号: LC4 LC6 L -铝C-超硬数字-顺序号特点:这类铝合金是经固溶处理和时效硬化后强度最高的一种铝合金。