非铁金属材料与粉末冶金材料讲解

（三）铝合金：变形铝合金和铸造铝合金 LF+数字：防锈铝合金； Ly+数字：硬铝合金； LC+数字：超硬铝合金； LD+数字：锻铝合金； ZL+数字：铸造铝合金； ZL1××：Al-Si合金； ZL2××：Al-Cu合金； ZL3××：Al-Mg合金； ZL4××：Al-Zn合金； 2XXX~8XXX:变形铝合金。
Z+基本元素符号+主加元素含量+辅加元素含量(其中Z是铸造 的意思)
wSb
如:ZSnSb11Cu6表示:主加元素地锑的成分为 加元素铜的成分为 =6 %,余量为锡. Cu
w
=11%,辅
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料
3)巴氏合金介绍:
a.锡基轴承合金: 组成: 软基体由锑在锡中的α固溶体组成,硬质点由以锡,锑
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§5.1.2 铜及铜合金
一、铜及铜合金的特性：
（1）优异的物理化学性能：导电性、导热性好；
抗蚀能力高；铜（紫铜）抗磁性； （2）良好的加工性能：塑性好，铸造性能好； （3）特殊机械性能：减摩性耐磨性好，高的弹 性极限和疲劳极限； （4）色泽美观。
铜组织
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§5.1.5 轴承合金
滑动轴承是汽车、拖拉机、机床及其他机器中的重 要部件，轴承合金是制造滑动轴承中的轴瓦及内衬 的材料。 一.轴承合金的性能组织要求： A.性能要求：当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈摩擦， 并承受轴颈传给的周期性载荷，故需如下性能： 1) 足够的强度和硬度，以承受轴颈较大的单位压力。 2）足够的塑性和韧性，高的疲劳强度，以承受轴颈 的周期性载荷，并抵抗冲击和振动。
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A.性能要求：
3）良好的磨合能力，使其与轴能较快地紧密配合。 4）高的耐磨性，与轴的摩擦因数小，并能保留润滑油，减轻磨损。 5）良好的耐蚀性、导热性，较小的膨胀系数，防止因摩擦升温而发生咬合。
B.组织要求：最好是在软基体上分布着硬质点
轴在轴瓦中转动时:
σ.软基体(软质点)被磨损而凹陷,保持润滑油 σ.硬质点(硬基体)耐磨相对凸起,支持轴的压力并使轴与轴瓦
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1.以D点为界分为： 变形铝合金和铸造铝合金； 判断标准是是否为单相，来决 定其加工方式。
2.以F点为界分为： 可进行热处理的铝合金和不 可进行热处理的铝合金； 判断标准：随温度改变是否 发生了成分的改变。
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三、铝合金的强化
1、固溶强化:如Cu, Mg, Zn, Si, Mn等加入可形成 有限固溶体。 2、时效强化：经长时间室温停留 或加热至100-200℃一定时间保温 后，在母相固溶体的一定晶面上 出现一个原子层厚度的铜或其它 原子的偏聚区，偏聚区边缘发生 晶格略变，阻碍位错运动，因而 合金强度，硬度提高。
2.复杂黄铜：
在Cu-Zn二元合金基础上加入其它合金元素形成的。 如Pb黄铜，Sn黄铜，Al黄铜，Mn黄铜等。
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三）白铜（以Ni为主要合金元素的铜合金）
编号为：B+镍的平均含量，“B”意指“白铜” 如：B19表示含19%Ni的普通白铜。
锌白铜
易切削白铜
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料 （四）青铜（含有Sn.
Al. Si. Pb. Be, Mn等的铜基合金）
包括：锡青铜，铝青铜，铍青铜等等。 分类：压力加工青铜（以压力加工产品的形式供 编号方法：
应）和铸造青铜。 ① Q+主加元素符号+主加元素含量+其它元素含量； 如：QSn4-3, 表示含4%Sn 、3%Zn， 其余为Cu的锡青铜。 ②铸造青铜在编号前加“Z”字， 如：ZQSn10-5。 师趁鬲 西周早期 50.8X47厘米
接触面积减小 -------------使轴与轴瓦接触面积减小保证近乎理想的摩擦条件和极低的摩 擦因数
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二.轴承合金的划分及介绍:
1)常用的轴承合金划பைடு நூலகம்:
锡基.铅基,铝基,铜基和铁基轴承合金(其中最常用 的为: 锡基和铅基轴承合金,又称巴氏合金)
2)巴氏合金表示方法（一种软基体上分布着硬颗粒相 的低熔点轴承合金）
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二、钛合金
合金元素溶入δ≥20%-Ti中形 成 δ≥20% 固溶体，溶入 β Ti中，形成β固溶体。
钛合金按其退火状态的组织可分为： 铝钛合金
δ≥20% 型钛合金、合金牌号为TA； β型钛合金、合金牌号为TB； （ δ≥20% + β ）型钛合金，合金牌号为TC； 与编号顺序数字结合起来表示。如：TA5, TB2, TC3等。
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§5.1.4钛及钛合金
钛在地壳中蕴藏量丰富，仅次于Al, Fe, Mg，居第四位。 一、纯钛
在固态下有同素异构转变： σ. 882.5℃以下为 δ≥20% 钛，是密排六方晶格； σ. 882.5℃以上为 钛，是体心立方晶格。
.工业纯钛的纯度为99.5%-99.0%，其性能很大程度上取 决于氧的含量。 .工业纯钛可分为TA1，TA2，TA3等三个牌号，编号越大， 杂质越多。
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三、铜合金选用原则：
（1）充分考虑其导电导热性能特点 可制：导体及散热器片、线材、管材、薄板 材、电缆等。 （2）考虑其机械性能及耐磨，耐蚀性能等 对于一些耐蚀件、散热器件、减摩零件及弹性元件 等，可选用铜合金。
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（3）考虑其工艺性能特点
化合物SnSb为基的固溶体及锡与铜形成的化合物.Cu Sn 6 5 性能: 导热性,耐腐蚀性,工艺性良好;摩擦因数与膨胀系数 较小,抗咬合能力强 应用: 广泛应用于制作航空发动机,气轮机,内燃机等大型 机器中的高速轴承
b.铅基轴承合金:
组成: 软基体由(α+β)工晶体组成 , α为锑溶于铅的固溶体,β为铅 溶于锑的固溶体,应质点的与锡基合金相同,制造成本低廉.
3、细晶强化；（变质处理）
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四、铝合金种类
一、变形铝合金（分类、特性、常用材料、使用范围） • 防锈铝合金：Al-Mn系和Al-Mg系防锈铝合金； • 硬铝合金：铜、镁含量较多， Al-Cu-Mg系硬铝合金 • 超硬铝合金：室温强度最高， Al-Cu-Mg-Zn系超硬铝合金 • 锻造铝合金： Al-Cu-Mg-Si系、 Al-Cu-Mg-Fe-Ni系，元素种类多
σ.塑性好：冲压或锻轧成型件可选用之； σ.铸造性能好：普通铸件和压铸件可用之； σ.切削加工性好和光洁度高：大量生产的切削成型件
可用之； 但是Cu的储量小，价格较贵，应节约使用
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§5.1.3 镁及镁合金
一、纯镁
牌号：M+序号表示 特性：银白色，密度1.74g/cm3，熔点650摄氏度； 化学活性差，易腐蚀； 强度低，塑形差； 力学性能和加工性能差。
纯铜中杂质元素的影响：O、S、P、Bi、Pb等
紫铜丝
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(二)黄铜（以Zn为主要合金元素的铜合金） 黄铜分普通黄铜和特殊黄铜两种。 1.普通黄铜
单相黄铜和双相黄铜
如：H96, H80, H70, H68, H59等。 H70称：“三七黄铜” s 220MN / m2 ,b=300MPa, o 2 =55%,形变强化后 220MN / m2 ,b≥660MPa， s o 2 =3%。大量用于作弹壳、套管和复杂深冲零件。
第五章
非铁金属材料与粉末冶金材料
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料
概 述
黑色金属：铁及其合金； 非铁金属材料（有色金属材料）：除黑色金属材料以外的金属及合金材料。 如镁、铝、铜、钛及合金和轴承合金。 粉末冶金材料：通过粉末冶金技术制备的材料。
有色金属有以下几类：
3 g / cm （1） 轻金属：Al、Mg、Na ρ<4.5 等
二、铸造铝合金（分类、特性、常用材料、使用范围） • Al-Si系铸造铝合金 ： • Al-Cu系铸造铝合金 ： • Al-Mg系铸造铝合金 ： • Al-Zn系铸造铝合金 ：
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五、常用铝合金选用原则：
（1）考虑其机械性能特点： σ.比强度高（强度与相对密度之比） 可用于机构件； σ.良好的塑性加工性能 可用于挤压件； σ.小的弹性模量 可用于搞震性好的工件； σ.低温性能好 可用于低温构件 ；等等。 （2）考虑其使用性能特点： 熔点为600℃，使用温度不能过高； 良好的耐蚀性，导电导热性及抛光性能 ，宜 做腐蚀环境零件及导电及某些电器材料。 （3）考虑其工性能特点： 熔点低、熔炼和铸造方便，以及好的加工性 能和铸造性能等
二、镁合金：在纯镁中加入Al、Zn、Mn、Zr及RE等合金
分类：铸造镁合金和变形镁合金 1.变形镁合金：Mg-Mn系变形镁合金， Mg-Al-Zn系变形镁合金， MgZn-Zr系变形镁合金
2.铸造镁合金：Mg-Al-Zn系铸造镁合金， Mg-Zn-Zr系铸造镁合金， Mg-RE系铸造镁合金
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料
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一、铝及铝合金的特性： （3）加工性能良好： 塑性好，可冷成形； 切削性能好； 铝合金丝
超高强度铝合金成形后热处理，可以有很多的σ固溶体；
铸造铝合金铸造性能极好。
Materials Engineering
MAT,SWJTU
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三、钛及钛合金的热处理
其主要热处理方式：退火、淬火、时效，并分别用 M、C、S表示。 (1)退火： 650℃～850℃退火，可去加工硬化； 450℃～650℃退火可去内应力.（许多钛合金以退火状 态供货。） （2）淬火、时效处理：δ≥20% 型钛合金不能进行热处 理强化； 钛合金通过淬火得β相（亚稳定相），再经 400℃～600℃时效，可析出弥散δ≥20% 相，从而使σ 提高，但塑性下降。
σ.电气工程业（电缆铜芯等）；
σ.机械及轻工业（如机械加工中线切割Mo丝）；
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§5.1.1 铝及铝合金
一、铝及铝合金的特性： （1）比重小，比强度高；ρ纯铝=2.7g/cm3 （2）优良的物理、化学性能； i 导电性好，仅次于Ag, Cu, Au； ii 极好的抗大气腐蚀能力；“钝化” iii 非磁性，即磁化率极低。
三、镁合金的热处理
目的：获得均匀的合金元素分布、合适的显微组织，调整相的构成及分布， 最终获得良好的工艺性能和使用性能。 热处理工艺：退火、人工时效、淬火不时效和淬火+人工时效等。
与铝合金的热处理比较和特性：
•组织粗大，淬火加热温度较低； •镁扩散较慢，淬火加热时间较长； •采用分段加热方式； •进行人工时效处理； •避免氧化，热处理过程加入中性气体
二、铜及其合金的分类与牌号： (一)紫铜（纯铜）： Fcc无磁性，无同素异构转变，熔点1083℃。 据铜中的含氧量可将铜分为三类： a.工业纯铜：O%=0.02-0.10%. 牌号为T1, T2, T3, 由1—3，含Cu 为 99.95---99.70% b.磷脱氧铜：O%<0.01%. 牌号TP1(99.90%)， TP2(99.85%) c.无氧铜：O%<0.003%. 牌号为TU1(99.97%)， TU2(99.95%)
（2）重金属： k 等, 3 （3）贵金属：Au, Ag, Pt等 （4）半金属：S, Se,Te, As ,B等 （5）稀有金属：W, Mo, Ta, Nb ,Zr, V及稀土 金属（Y, Ce等）和放射性金属（Ra, U 等）。
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料
5.1
非铁金属材料
有色金属及合金的应用： σ.航空及宇航业（飞机等）； σ.表面工程业（表面镀Zn等）；
结束放映
第五章：非铁金属材料与粉末冶金材料
二、铝及其合金的分类与牌号： (一）变形纯铝
纯度不低于99%，牌号为：1XXX,后两位数字表示最低铝百分含量。第 二位数字表示铝的改型。 如：1A30：表示铝含量分数不低于99.3%的原始纯铝
（二）铸造纯铝：
由Z和Al及表示铝纯度百分含量的数字组成； 如：ZAl99.5:表示铝质量分数不低于99.5%的铸造纯铝。