第8章有色金属及其合金ppt课件.ppt

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1、第9章有色金属及其合金有色金属：除Fe、Cr、Mn之外的其它所有金属。共83种，可分为：①重金属：相对密度大于3.5，如Cu、Ni、Co、Pb、Zn等；②轻金属：相对密度小于3.5，如Al、Mg、Na、K等；③贵金属:贵重或可制造货币用的金属，如Au、Ag、Pt、Pd、Rh等；④半金属:物理性质介于金属与非金属之间，如Si、Te、Ge、B等：⑤稀有金属:指相对较为稀缺或产量很少的金属，分为：稀有轻金属：如Ti、Be、Li等；稀有难熔金属：如W、Mo、Nb、Zr、V等；稀有重金属:如Ga、In、Tl等；稀土金属:如Y、La等：稀有放射性金属:如Ra、U、

2、Th、Ac等.有色金属有许多优良特性，具有广泛应用。如飞机制造中用相对密度小的铝、镁、钛等合金；汽车发动机活塞常用铝合金制造；银、铜、铝等是电气、仪表工业不可缺少的导电和导热材料；钨、钼，钽，铌及其合金是制造高温零件及真空元件的理想材料；此外，在空间技术、原子能、计算机、电子等新型工业部门，有色金属材料也占有极重要的地位。我国有色金属资源丰富，钨、锡、钼、锑、汞，铅、锌和稀土金属储量居世界前列。本章主要介绍工业生产中常用的铝及其合金、铜及其合金以及钛及其合金，重点讨论它们的合金化原理、组织、性能和用途。第1节铝及其合金工业生产用量仅次于钢铁，居有色金属

3、首位。特点：质轻，比强度和比刚度高，导电导热性好，耐腐蚀。应用：宇航、航空等工业的主要原材料，建筑、运输、电力等各个领域。1.纯铝纯铝的特性:●纯铝呈银白色，密度2.7g·cm-3，熔点660℃，面心立方，无同素异构转变；●导电、导热性能好；●化学性质活泼，大气中生成致密氧化膜，防止继续氧化，大气中耐蚀性好；●碱、盐和大多数酸性溶液(如硫酸、盐酸等)中，易被腐蚀。●易于加工制成各种制品。●铝中常含许多杂质（主要是铁、硅，还有铜、锌、镁、锰、镍和钛等），随杂质含量↑，纯铝强度↑，导电性、耐蚀性和塑性↓。纯铝的牌号及用途:牌号:纯铝不能热处理强化，唯一手段

4、是冷加工硬化，强度低。高纯Al：原LG5－1，LG5纯度最高，新1A99~1A85工业纯Al：L1－6，L6纯度最低，新如1070、1030等用途:主要用作导电、导热材料，制备铝合金和用于化学工业。2.铝的合金化纯铝强度、硬度都很低，难以用作工程结构材料。铝中适量加入某些合金元素，再经冷变形或热处理，可大幅度↑其力学性能（主要是强度、硬度）。固态铝无同素异构转变，不能像钢一样借助于热处理相变强化。合金元素的强化作用主要为固溶强化、沉淀强化、过剩相强化和细化组织强化。固溶强化:合金元素加入纯Al中，形成铝基固溶体，使晶格发生畸变，↑位错运动阻力，↑强度。

5、合金元素的固溶强化能力与其本身性质及固溶度有关，总体讲固溶强化效果不高，因此铝的强化不能只依靠固溶强化。沉淀强化:主要强化手段，基体中造成较强烈应变场，↑位错运动阻力。通过热处理（固溶时效）析出沉淀相实现强化，也称时效强化。条件：①合金元素在铝中有较高的极限溶解度和明显的温度关系；②沉淀过程中形成性能好、均匀、弥散的共格或半共格过渡强化相。Cu、Mg、Zn、Si、Li等主加元素在铝中均有较高溶解度，并随温度↓而急剧↓，但除铜外，与铝形成的沉淀相或因共格界面错配度低使应变场较弱，或因预沉淀阶段短，很快与基体丧失共格关系而形成非共格平衡相，难以充分满足上述

6、沉淀强化条件。因此通常在二元铝合金中加入第三或第四组元，如Al-Cu-Mg、A1-Mg-Si、A1-Zn-Mg、Al-Li-Cu、A1-Cu-Mg-Zn、A1-Cu-Mg-Si、A1-Li-Cu-Mg等，形成好的沉淀强化相。过剩相强化:过剩相：铝中合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热时一部分不能溶入固溶体而形成的第二相。过剩相多为硬而脆的金属间化合物，起阻碍位错滑移和运动的作用，合金强度、硬度↑，塑性、韧性↓。过剩相在一定限度内，数量越多强化效果越好，但超过该限度时，合金由于过脆反而使强度急剧↓。过剩相强化是二元铝硅合金的主要强化手段，过剩相为硅晶

7、体。随硅含量↑，硅晶体数量↑，合金强度、硬度相应↑；当硅含量超过共晶成分时，由于过剩相数量的过多以及多角形的板块初晶的出现，导致合金的强度和塑性急剧↓，因此二元铝硅合金中的含硅量一般不宜超过其共晶成分太多。细化组织强化:包括细化基体(包括细化晶粒、亚结构及增加位错密度)和细化过剩相。沉淀效果不大的铝合金，常采用加入微量合金元素进行变质处理细化组织。如铝硅合金中加微量钠、钠盐或锑细化组织，可使塑性、强度显著↑。可沉淀强化铝合金，加微量钛、锆、铍或稀土形成难熔化合物，作为非自发晶核细化基体晶粒；同时微量元素在沉淀强化处理时，溶入基体强烈↑铝合金再结晶温度，

8、并呈弥散第二相析出，有效阻止再结晶过程及晶粒的长大。此外，还可采用快速冷却的方法，增加合金的过