第五章非铁金属材料与粉末冶金材料.doc

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1、第五章非铁金属材料与粉末冶金材料非铁金属材料是指除钢铁材料以外的其它金属及合金的总称（俗称有色金属）。非铁金属材料种类繁多，应用较广的是Al、Cu、Ti及其合金以及滑动轴承合金。§5-1铝及铝合金一、工业纯铝（阅读，回答问题）1．铝合金为什么不能进行热处理强化？可通过什么手段提高其强度？2．为什么纯铝在大气中有良好的耐蚀性？3．纯铝有哪些优点和缺点？主要应用？二、铝合金铝合金是向铝中加人适量的Si、Cu、Mg、Mn等合金元素，进行固溶强化和第二相强化而得到的。合金化可提高纯铝的强度并保持纯铝的特性。一些铝合金还可经

2、冷变形强化或热处理，进一步提高强度。1．铝合金的分类二元铝合金一般形成固态下局部互溶的共晶相图，如图5-１所示。根据铝合金的成分和工艺特点可把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。（1）变形铝合金由图5-１可知，凡成分在D'点以左的合金（加热时能形成单相固溶体组织，具有良好的塑性，适于压力加工），均称变形铝合金。变形铝合金又可分为两类：·不能热处理强化的铝合金　成分在Ｆ点以左的合金；·能热处理强化的铝合金　成分在Ｆ点与D'点之间的铝合金。图5-1二元铝合金相图（2）铸造铝合金成分在D'点以右　　　　　　的铝合金，具有共

3、晶组织，塑性较差，但熔点低，流动性好，适于铸造，故称铸造铝合金。上述分类并不是绝对的。2、铝合金的时效强化（1）概念1）固溶处理　将铝合金加热到α单相区某一温度，经保温，使第二相溶入α中，形成均匀的单相α固溶体，随后迅速水冷，使第二相来不及从α固溶体中析出，在室温下得到过饱和的α固溶体，这种处理方法称为固溶热处理或固溶（俗称淬火）。2）固溶处理的性能特点　①硬度、强度无明显升高，而塑性、韧性得到改善；②组织不稳定，有向稳定组织状态过渡的倾向。3）时效强化　固溶处理后的铝合金，随时间延长或温度升高而发生硬化的现象，称

4、为时效（即时效强化）。4）合金时效强化的前提条件　合金在高温能形成均匀的固溶体，同时在冷却中，固溶体溶解度随之下降，并能析出强化相粒子。5）合金时效各阶段的性能特点　①孕育期　即在自然时效初始阶段，铝合金的强度不高，塑性好，此时可进行各种冷变形加工（如铆接、弯曲等）。②超过孕育期后，强度、硬度迅速增高。如图5-2所示。（2）时效规律铝合金时效强化效果与加热温度有关，如图5-3所示：①时效温度越高，强度峰值越低，强化效果越小。②时效温度越高，时效速度越快，强度峰值出现所需时间越短；温度过高或时间过长，合金反而变软，这

5、种现象称为“过时效”。③低温使固溶处理获得的过饱和固溶体保持相对的稳定性，抑制时效的进行。（生产中有实用意义）（3）回归处理将已时效强化的铝合金重新加热，经短时保温后在水中急冷，使合金恢复到固溶后的状态的处理方法。（之后还可时效）一切能时效强化的合金都有回归现象。（4）退火的目的铸造铝合金—是消除内应力及成分偏析，稳定组织。变形铝合金—是消除变形加工中出现的加工硬化现象，改善其加工工艺性。3．变形铝合金（1）变形铝合金的分类、代号与牌号变形铝合金根据其性能特点和用途可分为防锈铝合金（LF）、硬铝合金（LY）、超硬铝

6、合金（LC）及锻铝合金（LD），其代号后的数字为顺序号。如LF5、LY12、LC4、LD5等。牌号　（见P143）（2）常用的变形铝合金（见P144表5-2）①不能热处理强化的铝合金②能热处理强化的铝合金4．铸造铝合金铸造铝合金铸造性能良好，可获得各种近乎最终使用形状和尺寸的毛坯铸件，但塑性较低，不能承受压力加工。（1）铸造铝合金的分类、代号及牌号按主加合金元素的不同，铸造铝合金可分为A1-Si系、A1-Cu系、A1-Mg系、A1-Zn系。代号　由“ZL+三位阿拉伯数字”组成。“ZL”是“铸铝”二字汉语拼音字首，其

7、后第一位数字表示合金系列，如1、2、3、4分别表示铝硅、铝铜、铝镁、铝锌系列合金；第二、三位数字表示顺序号。例如：ZL102表示铝硅系02号铸造铝合金。若为优质合金在代号后加“A”，压铸合金在牌号前面冠以字母“YZ”。牌号　是由“Z+基体金属的化学元素符号+合金元素符号+数字”组成。其中，“Z”是“铸”字汉语拼音字首，合金元素符号后的数字是以名义百分数表示的该元素的质量分数。例如：ZA1Si12表示Wsi≈12%的铸造铝合金。（2）常用的铸造铝合金（见表5-3）（仅简介）铝硅合金（A1-Si系）这类合金密度小，有优

8、良的铸造性能（如流动性好，收缩及热裂倾向小），一定的强度和良好的耐蚀性，但塑性较差。在生产中对它采用变质处理，可显著改善其塑性和强度。ZAlSi12（ZL102）是一种典型的铝硅合金，属于共晶成分，通常称为简单硅铝明。铸造后（组织是硅溶于铝中形成的α固溶体和硅晶体组成的共晶体—α+Si，且硅本身脆性，又呈粗大针状分布在组织中。）合金力学性能很低，需采用变质处