第5章 非铁金属及粉末冶金

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1、第5章非铁金属及粉末冶金5.1铝及铝合金5.2铜及铜合金5.3滑动轴承合金5.4钛及钛合金5.5镁及镁合金5.6粉末冶金铜、铝、铅、锌、钛、镁等非铁金属（又称为有色金属）及其合金与钢铁材料相比，具有许多特殊性能，比如密度小、比强度大、耐热、耐腐蚀和良好的导电性等，是现代工业中不可缺少的金属材料。广泛应用的非铁金属有铝及铝合金、铜及铜合金、轴承合金、钛及钛合金、镁及镁合金等。5.1铝及铝合金铝在地壳中含量第一，居四大金属（Al、Fe、Mg、Ti）之首，约占地壳总重量的8.2%。铝及铝合金在工业中是应用最广的非铁金属，仅次于钢铁材料。5.1.1纯铝纯铝按纯度可分高纯铝、纯铝，其中纯铝又分为工业

2、高纯铝和工业纯铝。高纯铝主要用于科研、化学工业及制作电容器等特殊用途；工业高纯铝主要用作铝合金原料、铝箔等；工业纯铝主要用作电线、电缆及配制合金等。5.1.2铝合金在纯铝中适当加入一些其他元素配制成铝合金，可使其机械性能显著提高。铝合金的密度小，熔点低，导电、导热性不如纯铝。通过冷成型和热处理，其抗拉强度可达到500～600MPa，比强度高。1．铝合金分类形变铝合金铝合金分类铸造铝合金防锈铝合金硬铝合金超硬铝合金锻铝合金铝硅合金铝铜合金铝镁合金铝锌合金铝合金应用实例铸造铝活塞裙部常用材料为铝硅合金ZL109图5－2ZL109活塞固溶强化时效强化细晶强化过剩相强化飞机主起落架---超硬铝合金

3、时效强化2．提高铝合金强度的主要途径5.2铜及铜合金铜的密度大;导电及导热性能好;抗腐蚀性好;塑性高;强度低;无磁性;加工工艺性好。铜合金具有特殊优异性能，如良好的铸造性、减摩性，以及较高疲劳极限等。铜及铜合金在电气仪表、造船及机械制造工业部门获得了广泛的应用。纯铜强度低，价格昂贵，不宜直接用作结构材料，主要用于制作电工导体以及配制各种铜合金。工业纯铜中含有锡、铋、氧、硫、磷等杂质，使铜的导电能力下降。铅和铋易使铜发生脆性断裂（热裂），硫、氧易使铜在冷加工时促进破裂（冷脆）。5.2.1纯铜（紫铜）1、纯铜性质纯铜分工业纯铜和无氧铜两类。工业纯铜分未加工产品和加工产品两种。未加工产品代号有C

4、u-1和Cu-2两种。加工产品分为T1、T2、T3三种。无氧铜，其含氧量极低，牌号有TU0、TU1、TU2。2、纯铜的牌号以锌为主要合金元素（含锌量低于50%）的铜锌合金称为黄铜。黄铜具有良好的塑性、耐腐蚀性、变形加工性能和铸造性能，应用较广。黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。5.2.2黄铜普通黄铜是铜锌二元合金，分为单相黄铜和双相黄铜两种类型。常用的单相黄铜牌号有H80、H70、H68等（数字表示平均含铜量）。常用双相黄铜的牌号有H62、H59等。1、普通黄铜普通黄铜应用实例法兰阀闸阀为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能，在铜锌合金中加入铝、铁、硅、锰、镍等元素，形成各种特殊黄铜。

5、其编号方法是：“H＋主加元素符号＋铜含量＋主加元素含量”。例如：HPb60-1表示平均成分为60%Cu，1%Pb，余为Zn的铅黄铜。2、特殊黄铜图5－3　黄铜炉具特殊黄铜应用实例青铜包含锡青铜、铝青铜、铍青铜和硅青铜等，可分为压力加工青铜（以青铜加工产品供应）和铸造青铜两类。青铜的编号规则是：“Q＋主加元素符号＋主加元素含量（＋其它元素含量）”，如QSn4-3表示成分为4%Sn、3%Zn、其余为铜的锡青铜。铸造青铜编号前加“Z”。5.2.2青铜工业上用的锡青铜的含锡量一般为3%～14%，Sn含量＜5%时宜于冷加工使用，含锡量5%～7%时宜热加工，含Sn量大于10%的锡青铜适合铸造。1、锡青

6、铜铝青铜的强度和抗蚀性比黄铜和锡青铜还高，它是锡青铜的代用品，常用来制造弹簧、船舶零件等。2、铝青铜铍青铜热处理强化后的抗拉强度可高达1250～1500MPa，HB可达350～400，因此常用来制造各种重要弹性元件、耐磨零件。3、铍青铜铍青铜应用实例图5－4　铍青铜带材铜合金应用实例零件铜火盖5.3滑动轴承合金滑动轴承合金是指用于制造滑动轴承轴瓦及内衬的材料。滑动轴承在工作时承受交变载荷，温度高、磨损大，故对用作轴承的合金有很高要求。在工作温度下,应具有足够的抗压强度、疲劳强度和高的耐磨性。具有足够的塑性与韧性。具有较小的摩擦系数。具有良好的磨合性。具有良好的抗蚀性。具有良好的导热性。具有

7、较小的膨胀系数。具有良好的抗咬合性。5.3.1滑动轴承合金性能要求轴承合金在软的基体上分布着硬质点，或者在硬基体上分布着软质点。软基体受磨损而凹陷，硬质点就凸出于基体上，减小轴与轴瓦间的摩檫系数，软基体能承受冲击和振动，并使轴与轴瓦很好地磨合。采取硬基体上分布软质点，也可达到上述目的。图5－6各类轴瓦材料锡基轴承合金（锡基巴氏合金）；铅基轴承合金（铅基巴氏合金）；铝基轴承合金；铜基轴承合金；多层轴承合金.5.3.2滑动轴