非铁合金03.ppt

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1、第三章铸造非铁合金(铸造有色合金)种类：铝合金、铜合金、镁合金、锌合金……;非铁合金种类多，牌号表示方法不尽相同。应用：航空工业、宇航工业、造船工业、化工工业……非铁合金铸件占铸件总量的比例:发达国家15~20%,中国：10%生产工艺:砂型、金属型，压铸(高压、低压、挤压、差压)等铸造非铁合金2一、铸造铝合金1.纯铝的特性比重小2.70g/cm3延伸率高δ可达25%导电导热耐蚀(在大气和某些酸中)耐热性差收缩大，热胀系数也大加工性差强度低（σb≈50MPa）因此需要添加合金元素强化Al-SiAl-CuAl-MgAl-Zn常用铝合金：32.Al-Si合金的组织及性

2、能(1)组织：Al-Si合金为简单共晶型合金室温时：α(Al)、β(Si)硅为硬质相决定了合金性能Si<12.6%亚共晶α(Al)+(α共+Si共)Si=12.6%共晶(α共+Si共)Si>12.6%过共晶β(Si)+(α共+Si共)4典型共晶铝硅合金组织5工业用共晶铝硅合金组织组织中出现了初生硅，原因是微量磷的影响：10ppm的磷生成AlP,成为硅晶结晶的核心,可使含Si9%的亚共晶合金出现初晶硅。6共晶铝硅合金未变质共晶硅SEM800X共晶硅7共晶铝硅合金未变质共晶硅SEM800X共晶硅8未变质初晶硅SEM800X初晶硅9未变质初晶硅SEM800X初晶硅10

3、过共晶铝硅合金100X11(2)Al-Si合金的性能铝硅合金的铸造性能①流动性好12Si%②在常用范围(Si7~13%)合金收缩率小13③热裂倾向小Si%14Si%④气密性15力学性能163.Al-Si合金的变质处理Al-Si合金的变质处理：初生α相、共晶硅以及过共晶铝硅合金中的初晶硅三个部分的细化。①初生α相的细化向铝液中添加Ti，Ti和Al反应生成TiAl3,晶格相似：TiAl3四方晶格;Al面心立方晶格常数：2cAl＝80.8nm，差：5.7%包晶反应：L+TiAl3→α,使α依附在TiAl3质点上形核Zr、B等元素和Ti有类似的作用。商品化变质剂：Al-

4、Ti-B,Al-Ti-C17②共晶体的变质共晶体的变质主要是共晶硅的变质，常用的变质剂：Na、Sr、RE等变质前的共晶硅，板片状变质后的共晶硅，球粒状18共晶硅变质100XαAl＋（α+β）共19共晶硅变质SEM800X20③初生硅的细化变质剂：P或P-Cu变质机理：Al+P=AlPAlP的熔点：1600℃AlP的晶格结构和Si晶体均为金刚石型点阵晶格常数：AlP，54.5nm，Si，54.2nmAlP可作为初生Si的非自发晶核，细化初生Si210.2%P-Cu变质未变质224.Al-Si合金的合金化合金化理由：Si在Al-Si合金中扩散快，无固溶强化作用,50

5、0℃，扩散系数大D=4.5×10-10，需其他合金强化。合金化目的：固溶强化、第二相强化，提高力学性能。还可提高铝硅合金的耐热性和耐蚀性合金化元素：Mg、Cu、Mn，形成的第二相：Mg2Si、CuAl2、Al2CuMg、Al4Mg5Cu4Si4形成的多元Al-Si合金：Al-Si-Mg,Al-Si-Mg,Al-Si-Cu-Mg236.其它铝合金(1)Al-Cu合金优点：室温、高温力学性能都高，切削性能好，加工表面光洁，富铜相(CuAl2)耐热性能良好，缺点：铸造性能差，抗蚀性能低，密度较大。24组织固溶度的变化：548℃，Cu的固溶度5.64％室温时，Cu的固溶

6、度0.10％以下铜的强化作用：淬火和时效后合金组织中出现大量弥散分布的细微质点(CuAl2)，使α固溶体的结晶点阵扭曲(畸变)，并封闭了晶粒间的滑移面。但含铜量超过6.0%就使合金淬火效果降低。所以含铜量超过7%，仅在铸态下使用。25常用的Al-Cu合金ZL202(ZAlCu10)9.0~11.0％Cu，铸态组织：α+(α+CuAl2)熔炼工艺简单，有一定的共晶体，铸造性尚可，但不能固溶强化，铸态使用，力学性能不高，作装饰性零件ZL203(ZAlCu4)4.0~5.0％Cu，铸态组织：α+少量CuAl2熔炼工艺简单，经固溶化处理、人工时效后，力学性能大幅度提高，

7、但铸造性能差，形状简单、承受中等载荷、在较高温度下工作的中、小零件。26(2)Al-Mg合金27固溶强化451℃时，Mg最大固溶度可达14.9%。由于镁的原子半径比铝大13%，镁大量溶入α后，晶格产生畸变，力学性能得到较大提高。在铸造条件下，共晶点偏向右侧,Mg>l2%,脆性β相不能完全溶入α固溶体，少量β相分布在晶界上，使力学性能下降，因此，实用的铝镁合金含镁量不超过11.5%。Al-Mg合金的性能28(4～6)%Mg时，结晶温度范围最大，铸造性能差、形成热裂和缩松的倾向很大。(9～10)%Mg时，不仅流动性好，热裂倾向减少，而且疏松也可大为减轻。抗蚀性好，铝

8、镁合金铸件表面有一层高抗