材料及成型-7

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1、第七章有色金属及其合金材料科学与工程学院常用有色金属概述：定义:除黑色金属(钢、铁)以外的所有金属。性能特点:具有独特的性能。分类重金属(密度＞3.5):Cu、Ni等。轻金属(密度＜3.5):Al、Mg等。贵重金属:Au、Ag、Pt等。稀有金属:W、Ti、Ra、Nb等。半金属:Si、Te、B等。第一节铝及铝合金铝的性能特点:密度小;导电及导热性能好;抗大气腐蚀性好;塑性高;强度低;无磁性;无打击火花;加工工艺性好等。纯铝的分类高纯铝L01～04工业高纯铝L0、L00工业纯铝L1～5铝合金的分类铝合金的分类形变铝合金铸造铝

2、合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金常用的铝合金形变铝合金(deformationaluminumalloy)铸造铝合金(castaluminumalloy)一、形变铝合金（压力加工铝合金或熟铝合金）1防锈铝合金(LF):（不可热处理强化）Al–Mn通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝好)。例如:LF21。Al–Mg通过固溶强化提高铝合金的强度和抗蚀性(比纯铝轻)。例如:LF2、LF6等。飞机翼梁(腹板为硬铝合金)2硬铝合金(LY):Al–Cu–Mg通过时效强化提铝合金强度,但耐蚀性不高。LY1、LY11、

3、LY12。(可时效强化)分类低合金硬铝:LF、LF10；Cu、Mg含量低；标准硬铝：LF11，元素含量中等；高合金硬铝：LY12、LY16等，元素含量较高；时效强化(ageingstrengthening)1.定义:在固溶处理后的合金随时间延续而发生进一步强化的现象。2.背景资料:1906年德国Duralumin首次发现。1910年德国A·Welmer发明并获专利。1916年用于制造飞机。1938年Guinier–Preston建立学说。3.原理(G–P学说):G–P区(Guinier–Prestonzone)也称“富铜

4、区”,即:在铝合金表面第一层的铜原子成为小片状,含量增加。4.种类自然时效人工时效含4%Cu的铝合金自然时效曲线含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线Al–Cu合金部分相图3.超硬铝合金(LC):Al–Zn–Mg–Cu通过时效强化和形成的强化相,使铝合金达到最高的硬度和强度。但耐蚀性较差。LC4、LC9。飞机主起落架4.锻铝合金(LD):Al–Mg–Si–Cu具有良好的热塑性,通过固溶处理和人工时效来提高铝合金的力学性能。LD5、LD6、LD10。压气机叶片二、铸造铝合金(castaluminumalloy)铸造

5、铝–硅合金（ZL1XX）铸造铝–铜合金（ZL2XX）铸造铝–镁合金（ZL3XX）铸造铝–锌合金（ZL4XX）1.铸造铝–硅合金(ZL101～ZL111):活塞(裙部为铝硅合金)ZL102合金铸造组织(化染)55×成分：Si%在10%～13%;变质处理:浇注前向合金液中加占合金重量2%～3%的钠盐,达到细化合金的组织,提高合金的强度和塑性;性能:共晶组织,铸造性能好,具有良好的力学性能、耐腐蚀性和铸造性能；硅铝明不能进行热处理强化；2.铸造铝–铜合金(ZL201～ZL203):有较高的强度、塑性及耐热性,但铸造性能和耐蚀性

6、较差，比重大。铝铜合金铸造组织(化染)210×汽缸头3.铸造铝–镁合金(ZL301、ZL302):有高的强度、耐蚀性好、比重小,但铸造性能和耐热性较差。可淬火时效。铝镁合金铸造组织(化染)150×鼓风机用密封件(ZL102)及抗空架件(ZL301)4.铸造铝–锌合金(ZL401、ZL402):具有良好的铸造性,经变质处理和时效处理后,强度高,但耐蚀性差。大型空压机活塞(ZL401)铝合金的热处理退火(anneal)时效强化(ageingstrengthening)回归(regression)退火(anneal)1.形变铝

7、合金的退火:*消除应力,硬度不变。*消除加工硬化,降低硬度,便于冷塑性加工。2.铸造铝合金的退火:消除应力;均匀成分;回归(regression)时间温度加热200～270℃水淬时效组织原淬火组织人工时效后的铝合金没有回归现象。7.2钛及钛合金一、工业纯钛及钛的合金化1、纯钛的性能熔点：1667℃，密度：4.5g/cm3；α-Ti(密排六方)882.5℃β-Ti(体心立方)工业纯钛的性能与低碳钢相似;应用:塑性好,常用来制造350℃以下工作的飞机构件;2、钛的合金化及钛合金分类元素影响α稳定元素：扩大α相，Al、N、Bβ

8、稳定元素：扩大β相，V、Mo、Cr、B等；中性元素：对转变温度不明显，Sn、Zr分类α型钛合金(TA):组织为α固溶体合金；β型钛合金(TB):α+β型钛合金(TC):二、钛及其合金的主要特性1、比强度高：钛合金强度可达1200MPa2、热强度高：钛合金的使用温度为500℃；3、抗蚀性高：钛表面能形成一层致密、牢固的