有色金属及其合金-孙学强主编

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1、第八章有色金属及其合金教学要求主要内容本章重点本章小结习题机械制造基础第八章教学要求通过学习，学生应了解铝合金时效强化原理和滑动轴承合金的组织特性；熟悉常用铝合金、铜合金、滑动轴承合金的牌号、性能、强化方法及用途；了解粉末冶金方法及硬质合金的类型、牌号及应用。机械制造基础第八章主要内容第一节铝及铝合金第二节铜及铜合金第三节滑动轴承合金第四节粉末冶金与硬质合金机械制造基础第八章本章重点常用铝合金、铜合金、滑动轴承合金的牌号、性能、强化方法及用途。机械制造基础第八章第八章有色金属及其合金工业上常用的金属材料中，通常称铁及其合金(钢铁)为黑色金属，其它的非铁金属及其合金则称为有色金属

2、。有色金属由于它们具有许多良好的特殊性能，成为现代工业中不可缺少的材料。第一节铝及铝合金一、工业纯铝纯铝是银白色的轻金属，它密度小，熔点低(660℃)，具有良好的导电、导热性(仅次于银、铜)。铝在空气中极易氧化，生成一层致密的三氧化二铝薄膜，它能阻止铝进一步氧化，从而使铝在空气中具有良好的抗蚀能力。铝的塑性高，强度、硬度低，可以进行冷、热压力加工。通过加工硬化，可使其强度提高到σb=150～250MPa，但塑性降低。机械制造基础第八章工业纯铝中ωA1=99.7％～99.8％，杂质主要是铁和硅。工业纯铝的牌号是按其杂质含量来编制的。牌号有1070、1370、1050、1035、1

3、200等，编号越大，杂质含量越高，纯度越低。工业纯铝的主要用途是制作电线、电缆及强度要求不高的器皿。二、常用铝合金1．铝合金的分类及热处理(1)铝合金的分类根据铝合金的成分及生产工艺特点，铝合金分为：变形铝合金和铸造铝合金两大类。铝合金相图的一般类型如图8-1所示。成分位于D点左边的合金，当加热到固溶线以上时，可获得均匀单相的固溶体，其塑性好，易进行锻压，称为变形铝合金。机械制造基础第八章成分在D点右边的合金，由于共晶组织的存在，只适于铸造，称为铸造铝合金。变形铝合金又分为两类。成分在F点左边的合金，其固溶体的溶解度不随温度而变化，故不能用热处理方法强化，称为不能用热处理强化合

4、金。成分在F点右边的合金，其固溶体的溶解度随温度而变化，可用热处理方法强化，称为能用热处理强化合金。机械制造基础第八章(2)铝合金的热处理将能热处理强化的变形铝合金加热到某一温度，保温获得均匀一致的固溶体后，在水中急冷下来，使α固溶体来不及发生脱溶反应。这样的热处理工艺称为铝合金的固溶处理。经过固溶处理的铝合金，在常温下其固溶体处于不稳定的过饱和状态，具有析出第二相，过渡到稳定的非过饱和状态的趋向。由于不稳定固溶体在析出第二相过程中会导致晶格畸变，从而使合金的强度和硬度得到显著提高，而塑性则明显下降。这种力学性能在固溶处理后随时间而发生显著变化的现象称为“时效强化”或“时效”。

5、在室温下进行的时效称“自然时效”，在加热条件下(100～200℃)进行的时效称“人工时效”。时效温度越高，则时效的过程越快，但强化的效果越差。机械制造基础第八章2．变形铝合金(1)防锈铝合金。属于热处理不能强化的铝合金。主要有铝一锰系和铝一镁系合金。具有适中的强度、良好的塑性和抗蚀性，故称为防锈铝合金。主要用途是制造油罐、各种容器、防锈蒙皮等。(2)硬铝合金。属于铝一铜一镁系和铝一铜一锰系。这类铝合金经淬火和时效处理后可获得相当高的强度，故称为硬铝。由于其耐蚀性差，有些硬铝板材在表面包一层纯铝后使用。硬铝可轧成板材、管材和型材，以制造较高负荷下的铆接与焊接零件。(3)超硬铝合金

6、。属于铝一铜一镁一锌系，是在硬铝的基础上再加锌而成，强度高于硬铝，故称为超硬铝合金。主要用于制造要求重量轻、受力较大的结构零件。硬铝淬火后多用自然时效；超硬铝淬火后多用人工时效。机械制造基础第八章(4)锻造铝合金。大多属于铝一铜一镁一硅系。这类合金由于具有优良的锻造工艺性能，故称为锻造铝合金。主要用来制造各种锻件和模锻件。各类变形铝合金的性能、特点见教材中表8-1。3．铸造铝合金(1)常用铸造铝合金铸造铝合金可分为铝硅系、铝铜系、铝镁系和铝锌系等四类。铸造铝合金的代号用“ZL＋三位数字”表示，其中“ZL”表示“铸铝”；第一位数字表示合金类别：1为铝硅系，2为铝铜系，3为铝镁系，

7、4为铝锌系；第二三位数字表示合金的顺序号。铸造铝合金的牌号用“Z＋Al＋主要合金元素化学符号及其质量分数”表示，如ZAlSi12，表示ωSi=12％的铸造铝合金。机械制造基础第八章1)铝硅系合金(又称硅铝明)。是铸造铝合金中牌号最多、应用最广泛的一类。它具有良好的铸造性，可加入铜、镁、锰等元素使合金强化，并通过热处理进一步提高力学性能。这类合金可用作内燃机活塞、汽缸体、水冷的汽缸头、汽缸套、扇风机叶片、形状复杂的薄壁零件及电动机、仪表的外壳等。2)铝铜系。铝铜合金强度较高，加入镍、锰更可提高