第六章 有色金属及粉末冶金材料

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1、第六章有色金属及粉末冶金材料§6.1铝及铝合金§6.2铜及铜合金§6.3滑动轴承合金§6.4粉末冶金材料在有色金属中，铝及铝合金是应用最广泛的一类金属结构材料，其产量仅次于钢铁，是地壳中储量最多的一种元素。一、工业纯铝纯铝是一种具有银白色光泽的金属，它的密度较小(约为2.7g/cm3)，熔点低(660℃)，其导电、导热性优良，仅次于银、铜、金。纯铝呈面心立方晶格，无同素异构转变。因此，铝合金的热处理强化原理与钢不同。纯铝化学性质活泼，在大气中极易与氧作用，在表面生成一层结合牢固致密的氧化膜，防止铝继续氧化，从而使它在大气中具有良好的抗蚀性。但在碱和盐的水溶液中，由于铝表面的

2、氧化膜容易被溶解，会使铝进一步被腐蚀。§6.1铝及铝合金下一页下一页上一页§6.1铝及铝合金纯铝的强度很低(σb=80~100MPa,20HBS)，但塑性很高(δ=35%~40%,ψ=80%)。容易于通过压力加工制成各种规格的半成品。通过加工硬化的方法，可以提高纯铝的强度(σb=150~200MPa)，但塑性下降(ψ=50%~60%)。纯铝的主要用途是:代替贵重的铜合金，制作电线、电缆;配制各种铝合金以及制作要求质量轻、导热性好、耐大气腐蚀但强度要求不高的器具、包覆材料等。工业纯铝分为纯铝(99%99.85%)两类。纯铝分为铸造纯铝

3、及变形铝两种。按GB/T8063-1994规定，铸造纯铝牌号由“Z”和铝的化学元素符号及表明铝含量的数字组成，例如ZA199.5表示wA1=99.5%的铸造纯铝;按GB/T16474-1996规定，原始纯铝用1Axx表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量x100(质量分数x100)中小数点后面两位数字，例如，牌号1A30的变形铝表示wA1=99.30%的原始纯铝，按GB/T3190-1998规定，我国变形铝的牌号有1A50,1A30等。高纯铝的牌号有1A99、1A97、1A93、1A90、1A85等。二、铝合金的分类及热处理纯铝的强度较低，不适宜用来制造承受载荷的结构零

4、件。若向铝中加人适量的硅、铜，镁、锰、锌等合金元素可得到具有较高强度的铝合金，若再进行冷变形加工或热处理，可进一步提高其强度。§6.1铝及铝合金下一页上一页由于铝合金的比强度(即强度与其密度之比)高，并具有良好的耐蚀性和切削加工性能，因此，广泛应用于航空航大、机械制造、建筑及日常用品等领域。1.铝合金分类铝与主加元素的二元相图一般都具有如图6-1所示的形式。根据相图最大溶解度D点，可把铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。图6-1中D点是合金元素在。相中的最大溶解度，DF是溶解度随温度的变化曲线。成分在D点左边的合金，在加热时能形成单相的固溶体组织，因其塑性好，变形抗力小，适于

5、压力加工，故称为变形铝合金。这类铝合金又可分为两类:§6.1铝及铝合金下一页上一页成分在F点以左的合金，由于σ固溶体成分不随温度而变化，故不能通过热处理方法进行强化，称为不可热处理强化铝合金;成分在FD之间的铝合金，由于σ固溶体成分随温度而变化，故可通过热处理方法进行强化，称为可热处理强化铝合金。2.铝合金的热处理铝合金的热处理方法主要有退火、淬火与时效。(1)退火铝合金的退火有下列几种。铝合金低温退火的口的是消除零件在加工过程中产生的内应力，防止零件变形，适当增加塑性，退火的加热温度通常在180℃~300℃，保温后空冷。下一页上一页§6.1铝及铝合金再结晶退火是将铝合金加

6、热到再结晶温度以上保温一段时间后空冷。主要用于消除零件在冷变形加工过程中产生的加工硬化，恢复塑性，以便继续进行成形加工。均匀化退火的口的是消除铸锭或铸件的成分偏析及内应力，提高塑性，通常在高温下进行长时间保温后空冷。(2)淬火与时效可热处理强化的铝合金是通过淬火与时效获得高强度的。铝合金的强化机理与钢不同，由钢的热处理可知，碳的质量分数较高的钢经淬火后可立即获得很高的硬度，但塑韧性较低。而铝合金进行淬火后，其强度和硬度并不立即升高，并且塑性很好，但将淬火后的铝合金在室温下或一定的温度下保持一段时间后，下一页上一页§6.1铝及铝合金通过析出弥散分布的第二相质点使铝合金的强度和

7、硬度升高，并且保持时间愈长，强度、硬度愈高，直至趋于某一恒定值。图6-2为Al—4%Cu铝合金淬火后的自然时效曲线。铝合金的淬火是将其加热到a相区进行保温得到单一的固溶体组织，然后在水中快冷至室温，使第二相来不及析出，得到过饱和、不稳定的单一的α固溶体，铝合金的这种淬火又称为固溶处理。淬火后铝合金，若在室温下停留相当长的时间，其强度、硬度才显著提高，同时塑性则下降。而在淬火后较短的时间内，其强度、硬度变化并不大，在这段时间内铝合金具有很好的塑性，可以进行各种冷变形加工(如铆接、弯曲、校正等)，随后强度、硬度会很快增