机械工程材料 教学课件 作者 倪兆荣 张海筹 主编第12章 有色金属及合金.ppt

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1、机械工程材料倪兆荣张海筹/主编张帆朱成华/副主编王宏启/主审纯铝纯铝是面心立方晶格，没有同素异构转变，相对密度2.72g/cm3，一种银白色的轻金属。熔点660℃，导热、导电性能良好，仅次于金、银、铜。纯铝是面心立方晶格，强度低、塑性好，易变形加工，冷变形加工后强度可提高到150～250MPa，能通过冷、热变形加工制成各种型材。纯铝因表面生成一层薄而致密的氧化膜，具有抗蚀性。工业纯铝的纯度一般为99.7%～98%，强度低，主要用来制造电线、电缆，以及要求具有导热和抗大气腐蚀性能而对强度要求不高的零件及生活用具等。工业纯铝的牌号为1070A、1060、1050A、1035、1200等（化学成分

2、近似于旧牌号L1、L2、L3、L4、L5），牌号中数字越大，表示杂质的含量越高。铝及铝合金铝合金纯铝强度低，不宜作结构材料，通常在纯铝中添加适量的合金元素Cu、Mg、Si、Mn、Zn等成形铝合金。根据铝合金的成分及生产工艺特点，将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两面大类。如图12.1为两类合金成分和状态关系图。铝及铝合金1.变形铝合金1）不能热处理强化的变形铝合金。属于Al-Mn、Al-Mg系列合金，锰、镁主要作用是产生固溶强化和提高耐蚀性，故称防锈铝合金，其强度比纯铝高，塑性和焊接性良好，只能通过加工强化，不能热处理强化。常用的有5A05、3A21等，与旧牌号对应LF5、F21。2）能热处

3、理强化的变形铝合金。这类铝合金可分为硬铝、超硬铝、锻造铝合金三大类。硬铝主要有Al-Cu-Mg和Al-Cu-Mn系合金。这类铝合金的强度、硬度高，其比强度（强度极限与密度的比值）与高强度钢相近，但耐蚀性差。常用的有2A01（LY1）、2A11（LY11）、2A12（LY12）等。铝及铝合金2.铸造铝合金铸造铝合金力学性能虽然不如变形铝合金，但其铸造性能好，适于形状复杂的铸件。铸造铝合金种类很多，主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系四种。表12.2为部分铸造铝合金牌号、化学成分、性能与用途。铝及铝合金纯铜纯铜是面心立方晶格，没有同素异构转变，相对密度8.9g/cm3，熔

4、点1038℃，形成氧化膜后呈紫红色，又称紫铜。纯铜具有良好的导电、导热性，仅次于银；有较高的塑性和耐腐蚀性，是抗磁性金属。但强度、硬度低，不能通过热处理强化。因此，工业上通常通过添加合金元素来改善其性能。纯铜广泛用于制造电线、电缆、电刷、铜管和铜棒等生产零件。铜及铜合金铜合金在工业生产中，通常通过添加合金元素来改善其性能制得铜合金。铜合金按色泽不同分为黄铜、青铜与白铜（铜镍合金）。1.黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。铜、锌二元合金称为普通黄铜，加入了其他元素的黄铜则称为特殊黄铜。表12.3为部分黄铜牌号、化学成分、力学性能及用途。铜及铜合金铜合金在工业生产中，通常通过添加合金元素来改

5、善其性能制得铜合金。铜合金按色泽不同分为黄铜、青铜与白铜（铜镍合金）。2.青铜习惯上把含铝、铍、硅、铅、锰等元素的铜基合金统称为青铜，所以青铜包含有锡青铜、铝青铜和铍青铜。表12.4为青铜牌号、化学成分、力学性能及用途。铜及铜合金3.白铜把以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜，可分为普通白铜和特殊白铜两类。1）普通白铜。只含铜和镍元素，具有良好的强度和优良的塑性，能进行冷、热压力加工，抗蚀性很好，电阻率较高且电阻温度系数很小，主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。2）特殊白铜。白铜中添加不同的合金元素不同，其性能与用途也不同，如锰含量较高的锰白铜可制作热电偶丝、测量仪器等。铜及铜

6、合金轴承合金的性能要求当轴承支撑着轴进行工作时，由于轴的旋转，使轴与轴瓦之间产生强烈的摩擦，为了减少轴承对轴颈的磨损，确保机器的正常运转，轴承合金应具有足够的强度和硬度，以承受较高的周期性载荷；塑性和韧性好，以保证轴承与轴的配合良好，并耐冲击和振动；与轴之间的摩擦系数小，并能储存润滑油，减少摩擦；有良好的导热性和抗蚀性；有良好的制造工艺性且价格低廉。轴承合金轴承合金的组织特点为满足以上性能要求，滑动轴承合金的理想组织应该在软质基体上分布有硬质点。当轴承处于工作状态时，硬质点可承受磨损，软质的基体不仅具有较好的韧性，还可承受磨合、冲击、振动等载荷作用，磨凹处又可储存润滑油以保证较低的摩擦系数。

7、而凸出的硬质点，则起着支承轴承的作用，并且在瞬时过载时，凸出的硬质点可被压入软组织中，避免轴颈的擦伤。同样，也可在较硬的基体上分布软质点来达到上述目的。图12.2为轴承合金结构示意图。轴承合金常用的轴承合金常用轴承合金有锡基与铅基轴承合金、铜基轴承合金、铝基轴承合金三种。1.锡基与铅基轴承合金锡基与铅基轴承合金又称巴氏合金，是具有软质基体上分布硬质点的轴承合金。锡基轴承合金具有良好的减摩性、耐蚀性、导热性和韧