工程材料与热加工技术第7章.ppt

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1、第7章非铁金属7.1铝及铝合金7.2铜及铜合金7.3滑动轴承合金7.4粉末冶金材料知识窗——钛及镁自测习题7.1铝及铝合金7.1.1工业纯铝纯铝呈银白色，密度较小(约2.7g/cm3)，熔点为660℃，具有面心立方晶格，无同素异晶转变。纯铝的导电性、导热性仅次于银、铜、金，在金属中列第四位，在室温下，铝的导电能力为铜的62%，但按单位质量导电能力计算，则铝的导电能力约为铜的200%。纯铝的强度很低(σb仅80～100MPa)，但塑性很高，适合各种冷热加工，特别是塑性加工。纯铝不能热处理强化，但可以通过冷变形强化。铝在大气中极易和氧结合生成致密的氧化膜，阻止铝的进一步

2、氧化，故铝在大气中具有良好的耐蚀性。但铝不能耐酸、碱、盐的腐蚀。纯铝的用途主要是：代替贵重的铜合金，制作导线；配制各种铝合金以及制作要求质轻、导热或耐大气腐蚀但强度要求不高的器具。工业纯铝分为铸造纯铝和变形纯铝两种。根据GB/T8063—94规定，铸造纯铝牌号由“铸”的汉语拼音字首“Z”和铝的元素符号“Al”及表示铝含量的数字组成，例如ZAl99.5表示wAl＝99.5%的铸造纯铝；根据GB/T16474—1996规定，变形铝及铝合金的牌号用四位字符体系的方法表示，即用1×××表示，牌号的最后两位数字表示最低铝百分含量×100后小数点后面两位数字，牌号第二位的字母表

3、示原始纯铝的改型情况，如果字母为A，表示原始纯铝或原始合金，例如，牌号1A30的变形铝表示wAl＝99.30%的原始纯铝，若为其它字母，则表示为原始纯铝的改型。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。7.1.2铝合金1．铝合金的分类及热处理1)铝合金的分类纯铝的强度低，因此，生产中用的结构大多是铝合金材料。铝合金中，铝与主加元素的二元相图一般都具有图7-1所示形式。根据该相图上最大溶解度D点，把铝合金分为变形铝合金(压力加工铝合金)和铸造铝合金。图7-1铝合金分类示意图(1)变形铝合金。当加热到固溶线

4、以上时，可得到单相固溶体，其塑性很好，宜于进行压力加工，称为变形铝合金。变形铝合金又可分为两类：成分在F点以左的合金，其α固溶体成分不随温度而变，故不能用热处理使之强化，属于热处理不可强化铝合金；成分在D到F点之间的铝合金，α固溶体在DF线以下时，成分随温度而变化，可用热处理强化，属于热处理可强化铝合金。(2)铸造铝合金。成分位于D点右边的合金，由于有共晶组织存在，适于铸造，因此称为铸造铝合金。应该指出，上述分类并不是绝对的。例如，有些铝合金，其成分虽位于D点右边，但可进行压力加工，因此仍属于变形铝合金。2)铝合金的热处理(1)铝合金的退火。铝合金退火的主要目的是消

5、除应力或偏析，稳定组织，提高塑性。退火时将铝合金加热至200～300℃，适当保温后空冷，或先缓冷到一定温度后空冷。为了消除变形铝合金在塑性变形过程中产生的强化现象，可对其进行再结晶退火。再结晶退火的温度视合金成分和冷变形条件而定，一般在350～450℃。(2)铝合金的时效强化。可热处理强化的铝合金，当它加热到α相区，保温后在水中快冷，由于快速冷却，溶质原子难以析出，得到过饱和的α固溶体，此时合金的强度、硬度并没有明显升高，这种热处理称为固溶淬火(或固溶热处理)。淬火后的铝合金，由于过饱和的α固溶体是不稳定的，在一定温度下，随着时间的延长，合金的强度、硬度将显著升高，

6、这就是时效强化(或叫沉淀硬化)，这一过程称为时效处理。室温下的时效称为自然时效，加热条件下的时效称为人工时效。位于极限溶解度D点附近成分的合金，时效强化效果最好。成分位于D点以右的合金，其组织为α固溶体与第二相的混合物，因时效过程只在α固溶体中发生，故其时效强化效果将随着合金成分向右远离D点而逐渐减小。铝合金时效强化的效果与加热温度和保温时间有关，如图7-2所示。若人工时效的温度过高(或时间过长)，反而使合金软化，这种现象称为过时效。图7-2wCu=4%的铝合金在不同温度下的时效曲线2．变形铝合金根据主要性能特点和用途，变形铝合金又可分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝

7、合金和锻铝合金等，其中后三类是可以热处理强化的铝合金。根据GB/T16474—1996《变形铝及铝合金牌号表示方法》和GB/T3190—1996《变形铝及铝合金化学成分》的规定，变形铝合金牌号用四位字符体系表示，第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。牌号中第一位数字是按主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的顺序来表示变形铝合金的组别，最后两位数字用以表示同一组别中的不同铝合金。部分常用变形铝合金的牌号、成分、力学性能及用途见表7-1(摘自GB/T3190—1996、GB10569—89、GB10572—89)。表7-1常用变形铝合金的代号、成