工 程 材 料 学-9

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1、工程材料学南京航空航天大学梁文萍第九章有色金属及其合金§9.1概述§9.2铝及铝合金§9.3铜及铜合金§9.4钛及钛合金§9.5轴承合金在工业生产中，通常把铁及其合金称为黑色金属(FerrousMetals)，把其他非铁金属及其合金称为有色金属(NonferrousMetals)。§9.1概述有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性,如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的比强度(强度与密度之比)等,成为现代工业中不可缺少的工程金属材料。材料占汽车净重比AlFe塑料其它橡胶磁材料玻璃聚碳酸酯Ti碳纤维各种材料在先进汽车中占的重量百分比§9.

2、1概述铸造有色金属及其合金牌号表示方法：①铸造纯有色金属（A）:ZA□□：纯度，%或ZA-□□：序号如ZAl99.5、ZTi-1。变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。铝锭§9.1概述②铸造有色合金的牌号ZAB□C□…A：基体元素符号B：主要合金元素符号C：其他合金元素符号□：其前面合金元素百分含量。如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。混合稀土元素符号用RE表示。优质合金在牌号后标注字母“A”。§9.1概述9.2.1铝及铝合金性能特点纯铝具有银白色金属光泽，密度小(2.72g/cm3)，熔点低(660.4℃),导电、导热性

3、能优良。耐大气腐蚀，易于加工成形。具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。铝合金制造的机翼§9.2铝及铝合金铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr等辅加元素。铝合金型材铝铸件§9.2铝及铝合金可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类.铝合金分类示意图9.2.2铝合金的分类铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。§9.2铝及铝合金9.2.3铝合金的热处理并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶

4、线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。热处理方法：固溶处理+时效固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温加热固溶淬火过饱和时效析出§9.2铝及铝合金在室温下进行的时效称自然时效；在加热条件下进行的时效称人工时效。时效强化效果与加热温度和保温时间有关。温度一定时，随时效时间延长，时效曲线上出现峰值，超过峰值时间，析出相聚集长大，强度下降,为过时效。随时效温度提高,峰值强度下降，出现峰值的时间提前。含4%Cu铝合金的时效曲线时效时间/d§9.2铝及铝合金时效时间屈服强度时效峰过时效亚时效铝合金的热处理9.2.4铝合金的牌号、性能及用途1、变形铝合金⑴变形铝及

5、铝合金牌号表示方法国际：四位数字体系牌号；国标：四位字符牌号。全世界铝的用量百万吨一次生产量二次回收量总用量§9.2铝及铝合金GB3190-82的表示方法为:防锈铝合金：LF+序号硬铝合金：LY+序号超硬铝合金：LC+序号锻铝合金：LD+序号铝合金波纹管铝合金制品铝是可以回收利用的金属§9.2铝及铝合金⑵常用变形铝合金①防锈铝合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn和Mg主要作用是卫星天线（LF2）提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。防锈铝合金锻造退火后组织为单相固溶体，抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，但切削性能差。不能进行热处理强化，常利用加

6、工硬化提高其强度。§9.2铝及铝合金汽化器(热交换管为LF21)常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小，比Al-Mn合金强度高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。§9.2铝及铝合金②硬铝合金主要是Al-Cu-Mg系合金，并含少量Mn。可进行时效强化，也可进行变形强化。强度、硬度高，加工性能好，耐蚀性低于防锈铝。常用硬铝合金如LY11(2A11)、LY12(2A12)等，用于制造冲

7、压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉等。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)§9.2铝及铝合金③超硬铝合金属Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量Cr和Mn。时效强化效果超过硬铝合金.热态塑性好，但耐蚀性差。常用合金有LC4(7A04)、LC9(7A09)等，主要用于工作温度较低、受力较大的结构件,如飞机大梁、起落架等。飞机主起落架§9.2铝及铝合金④锻铝合金Al-Cu-Mg-Si系合金可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等.压气机叶片Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻铝合金常用牌号有LD7(2A70)、LD8(2A8

8、0)、LD9(2A90)等。用于制造1