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9-0本章概述 1有色金屬 —— 非鐵金屬材料 2 黑色金屬 —— 鋼鐵（及 Mn、Cr ） 3 有色金屬分類：⑴ 輕金屬：Al、Mg、Na、Ca 等， ⑵ 重金屬：Cd、Pb、Cu 、Zn、Cr 、Hg、Mn 、Bi、Sb、Sn 等， ⑶ 貴金屬：Au、Ag、Pt 等 ?、?半金屬：Se、Te、As、B、Si 等 ?、?稀有金屬：W、Mo、Ta、Nb、Zr、V 等 ⑹ 稀土金屬（Y, Ce 等）和 放射性金屬（Ra, U 等）。 §9-1 鋁及其合金 一、純鋁 1. 物理性能 —— 比重小，2.7g/cm3 ；導(dǎo)電導(dǎo)熱性僅次于Ag，Cu，Au 。 非磁性（磁化率極低）。 2. 化學(xué)性能 —— 極好的抗大氣腐蝕能力（Al2O3 的“鈍化”作用）。 3. 力學(xué)性能 —— 強(qiáng)度低，σb = 50MPa ；塑性好，可冷變形成型及強(qiáng)化。 4. 加工性能 —— 切削性能、鍛造性能好。 5. 牌號 ——1A××。 二、鋁合金的分類 1. 形變鋁合金 —— 防銹鋁 3A××、5A××； 硬鋁2A××；超硬鋁 7A×× ；鍛鋁 2A××、2B×× 。 2. 鑄造鋁合金 ZL1××～ ZL4×× —— Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn合金。 三、鋁合金的強(qiáng)化方法 1. 固溶強(qiáng)化 —— Cu, Mg, Zn, Si, Mn等溶于Al，形成固溶體。 2. 細(xì)晶強(qiáng)化（變質(zhì)處理）、第二相強(qiáng)化、冷變形強(qiáng)化、時效強(qiáng)化。 四、鋁合金的熱處理 —— 時效強(qiáng)化 1. 時效強(qiáng)（硬）化 —— 淬火后的鋁合金強(qiáng)硬度隨時間延長而顯著升高的現(xiàn)象。 2. 時效工藝 —— 時效溫度高，時效速度快，但強(qiáng)化效果小。 ⑴.自然時效 —— 在室溫長時間停留，如，數(shù)天。 ⑵ 人工時效 —— 加熱至100-200℃，保溫一定時間。 3. Al-Cu合金的時效過程 —— 過飽和固溶體α分解，析出強(qiáng)化相CuAl2 。 ⑴ 固溶處理（水冷淬火）→ 不穩(wěn)定的過飽和α ⑵ → GP [Ⅰ]區(qū) —— Cu 原子富集，晶格略變，強(qiáng)度提高； ⑶ → GP [Ⅱ] 區(qū)（θ” ）—— Cu 原子有序化，強(qiáng)度最高； ⑷ → 形成過渡相θ’ —— 晶格略變程度下降，開始軟化； ⑸ → 穩(wěn)定相θ（CuAl2 ) —— 過時效，強(qiáng)度下降。 五、形變鋁合金 —— 其牌號、成分、性能及用途 1. 防銹鋁（Al- Mn、 Mg）——3A、5A。不能熱處理強(qiáng)化，做油箱、油管、鉚釘?shù)取? 2. 硬鋁（Al-Cu-Mg）——2A，可熱處理強(qiáng)化，做螺旋槳葉片、支柱等。 3. 超硬鋁（Al-Zn-Mg-Cu）——7A，可熱處理強(qiáng)化，做飛機(jī)大梁、起落架等。 4. 鍛鋁（Al-Mg-Si）——2A、2B，可熱處理強(qiáng)化，做鍛件、模鍛件等。 2A12淬火正常組織 2A12淬火過燒組織 表 常用變形鋁合金的牌號及成分
原用合金的舊牌號表達(dá)簡便、直觀，同類教科書中經(jīng)常有采用，在此一并說明。 ， 六、鑄造鋁合金 —— 牌號、成分、性能及用途 Al-Si 系合金（硅鋁明）—— 鑄造性好、線收縮系數(shù)小、熱裂傾向小。 常用鑄造鋁合金中，合金元素主要有Si、Cu、Mg、Mn、Ni、Cr、Zn、RE等。 依合金中主加元素種類的不同，鑄造鋁合金可分為Al—Si、Al—Cu、Al—Mg及Al—Zn系四類。其代號用“鑄”、“鋁’’二字的漢語拼音字首“ZL”后加三位數(shù)字表示。第一位數(shù)字代表合金系別（如數(shù)字''1”為Al—Si系，“2”為Al—Cu系，“3”為Al—Mg系，“4”為Al—Zn系和復(fù)雜元素的合金）后兩位數(shù)字代表合金順序號(GB／T1173—1995見表8—5)。該類合金還可以按牌號表示如；ZL101對應(yīng)牌號為 ZALSi7Mn；ZL105對應(yīng)牌號為ZALSi5Cu1Mg。 變質(zhì)處理 —— 澆注前加變質(zhì)劑。變質(zhì)后力學(xué)性能顯著提高。 變質(zhì)前組織（左圖，×100）—— 共晶體（粗針狀Si + α 基體 ）+ 初晶Si 變質(zhì)后組織（右圖，×400）—— 共晶體（細(xì)點(diǎn)狀Si + α 基體 ）+ 初晶 α 相 ZL102變質(zhì)前組織 ZL102變質(zhì)后組織 ZL201變質(zhì)前組織 ZL201變質(zhì)前后組織 §9-2 銅及其合金 一、純銅 —— 紫銅（紫紅色），具有面心立方晶格。 1. 物理性能 —— d = 8.9 g/cm3 ，Tm = 1083℃ ；導(dǎo)電導(dǎo)熱性好；抗磁性。 2. 化學(xué)性能 —— 抗大氣腐蝕。 3. 力學(xué)性能 —— σb = 200～250MPa；δ = 40～50 % ψ=70%； 40～45HB。 4. 加工性能 —— 切削性能、鍛造性能好。 （冷變形加工后σb = 400～500Mpa、400～500HB） 5. 牌號 —— 工業(yè)純銅 T1～ T4 ；磷脫氧銅 TP1，TP2；無氧銅TU1，TU2。 二、黃銅 —— Cu-Zn系合金，牌號、成分、性能及用途， 1. 普通黃銅 —— 力學(xué)性能好，易加工成形，耐大氣、海水腐蝕。 ⑴ 單相黃銅 —— 如 H90，含銅90% ，單相α固溶體。（見下圖）
⑵ 雙相黃銅 —— 如 H62，α + β’（CuZn）。（見下圖）
⑶ 鑄造黃銅 —— 如 ZCuZn38，含Zn量38%，鑄造性能好。 2. 特殊黃銅 —— 在普通黃銅基礎(chǔ)上，加入Al、Mn、Si、Pb等元素的黃銅。 三、青銅 —— 主加元素為Sn、Al、Be、Pb 等的銅基合金。 青銅是指除黃銅、白銅以外的所有銅合金，一般將銅錫合金稱為錫青銅，其他則稱為“特殊青銅”。錫青銅組織可分為α及α+δ兩類，α是錫在銅中的固溶體，塑性好，適于冷加工。β是復(fù)雜立方晶格的Cu31Sn8化合物，硬而脆（見下圖） ZQSn10-1組織 200× ZQSn10-1組織 500× 1.壓力加工青銅 ?、?鈹青銅 —— 如 QBe2，是優(yōu)良的彈性材料。 ?、?錫青銅 —— 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余為Cu的錫青銅。 2. 鑄造青銅 —— 如錫青銅 ZCuSn10Zn2 。 四、白銅 —— Cu-Ni系合金，如，B19 表示含 19%Ni 的普通白銅。 §9-3 鈦及其合金 鈦合金特性 —— 強(qiáng)度、塑性、比強(qiáng)度高，耐蝕、耐熱、耐低溫。 一、純鈦 1. 物理性能 —— 銀白色，Tm =1680℃，d = 4.54 g/cm3 。 2. 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 —— 882℃時，密排六方α-Ti ←→ β-Ti（體心立方）。 3. 牌號 —— 工業(yè)純鈦 TA1～TA3 二、鈦合金 ——分為 α 、β 和（α + β）型鈦合金，見表8-11（P227）。 三、鈦及鈦合金的熱處理 1. 退火 —— 650～850℃（去加工硬化）；450～650℃（去內(nèi)應(yīng)力）。 2. 淬火 + 時效處理 —— α 型鈦合金不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化 § 9-4 軸承合金 一、軸承合金概述 —— 制造滑動軸承中的軸瓦及內(nèi)襯的合金。 1. 工作條件 —— 沖擊、交變載荷，軸頸壓力、摩擦。 2. 性能要求 ?、?足夠的強(qiáng)、硬度，塑性和韌性好，與軸有良好磨合能力、減摩性好。 ⑵ 有良好的導(dǎo)熱性、抗蝕性和工藝性。 3. 組織要求 —— 軟基體 + 硬質(zhì)點(diǎn)； 或： 硬基體 + 軟質(zhì)點(diǎn) 二、常見軸承合金 1. 錫基軸承合金（錫基巴氏合金）—— 如 ZChSnSb11-6，軟基體 + 硬質(zhì)點(diǎn) 摩擦系數(shù)、膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性、塑性和耐蝕性好；但疲勞強(qiáng)度較差， 工作溫度低（＜150℃）。 2. 鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）—— 如 ZChPbSb16-16-2，軟基體 + 硬質(zhì)點(diǎn) 。 其硬度、強(qiáng)度、韌性和耐蝕性、導(dǎo)熱性比錫基軸承合金低，工作溫度小于120℃。 |
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