工程材料--有色金属及其合金最新

四、变形铝合金(防锈铝合金LF)
常用Al-Mn系：
LF21（3A21），抗腐蚀性较好，常用来制造需弯曲、
冷拉或冲压的零件，如管道、容器、油箱等。
常用Al-Mg系：
LF2（5A02)、LF3(5A03)、LF5(5A05)、LF6(5A06)等， 有较高的疲劳性能和抗振性，强度高于Al-Mn系合金， 但耐热性较差，广泛用于航空航天工业中，如制造油箱、 管道、铆钉、飞机行李架等。
人工时效
13
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
以Al-4%Cu合金为例：该合金的时效基本过程可以概括 为：合金淬火-→过饱和α固溶体 -→形成铜原子富集区 (GP[Ⅰ]区) -→铜原子富集区有序化(GP[Ⅱ]区、θ") -→形成过渡相θ′-→形成稳定的θ相(CuAl2) + 平衡的α固溶体。
4
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
一、工业纯铝（分类）
按纯度——高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝 高纯铝：有L05～L01五种，数字越大，纯度越高； 工业高纯铝：有LG1～LG5，数字越大，纯度越高；
工业纯铝：有L1～L7七种，数字越小，纯度越高。
用途：工业纯铝主要配制铝合金，高纯铝主要用于科学 试验和化学工业。纯铝还可用来制造导线、包覆材料、 耐蚀和生活器皿等。
2016年11月24日星期
18
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(硬铝合金LY)
硬铝 ：“杜拉铝明” Al-Cu-Mg系和Al-Cu-Mn系两类 常用Al-Cu-Mg系分为： 低强度硬铝(铆钉硬铝)，如LY1(2A01)、LY3、 LY10(2A10)等，强度较低，但有很高的塑性； 中强度硬铝（标准硬铝），如LY11(2A11)；
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金 §2 铜及其合金
§3 钛及其合金
§4 轴承合金 §5 其它非铁合金
2016年11月24日星期
1
第九章 非铁金属及其合金
绪论
除铁之外的其它金属称为非铁金属：
轻金属ρ＜4.5g/cm3如Al、Mg、K、Na、Ca等。
重金属ρ＞4.5g/cm3如Cu、Zn、Ni、Sn、Pb、Co等。
⑴ ⑵ ⑶ ⑷ 防锈铝合金---LF+序号 硬铝合金-----LY+序号 超硬铝合金---LC+序号 锻造铝合金---LD+序号 LF为不可热处理强化铝合金， 其它为可热处理强化铝合金。
铝 合 金 制 品
铝合金波纹管
2016年11月24日星期 铝是可以回收利用的金属
16
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
2016年11月24日星期
27
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(1.Al-Si系)
Al-Si(11-13%)系铸造铝合金俗称硅铝明：
性能：铸造性能好，密度小，具有优良的耐蚀性、 耐热性和焊接性； 用途：制造形状复杂但强度要求不高的铸件，如 飞机、仪表壳体等；制造低、中强度的形状复杂 的铸件，如电机壳体、气缸体、风机叶片、发动 机活塞等。
2016年11月24日星期
30
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(2.Al-Cu系)
Al-Cu系铸造铝合金： 性能： 有较高的强度、耐热性，
2016年11月24日星期
22
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(锻造铝合金LD)
分类： Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Fe-Ni系两类； Al-Cu-Mg-Si系： 热塑性好，可用锻压方法来制造形状较复杂的 零件；一般在淬火加人工时效后使用；常用 LD2(6A02)、LD5(2A50)、LD6(2B50)、LD10(2A14) 等；主要制造要求中等强度、高塑性和耐热性的 锻件、模锻件，如各种叶轮、导风轮、接头、框 架等。
7
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
二、铝合金的分类(变形铝合金)
变形铝合金中： 小于F点的合金，固溶体成 分不随温度而变化，不能通过 热处理方法强化，称为热处理 不可强化的铝合金； 成分在F-D之间的合金，固 溶体成分随温度变化，可通过 热处理方法强化，称为可热处 理强化的铝合金。
2016年11月24日星期
2016年11月24日星期
5
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
二、铝合金的分类
二、铝合金
铝中加入适量 Si、Cu、Mg、Zn、Mn 等主加 元素和 Cr、Ti、B 、 Zr、Ca 、 Ni 等辅加元素，组 成铝合金，可提高强度并保持纯铝的特性。 根据成分和生产工艺分两大类： 1) 变形铝合金
为硬铝合金)
2016年11月24日星期
21
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(超硬铝合金LC)
Al-Cu-Mg-Zn系合金：
强 度 最 高 ， 常 用 LC4(7A04)、 LC9(7A09) 等；具有良好的热塑性，但 疲劳性能较差，耐热性和耐蚀性也不高； 表面通常包覆 wZn=1% 的铝锌合金，零构 件也要进行阳极化防腐蚀处理；一般采 用淬火加人工时效的热处理强化工艺； 飞 用于工作温度较低、受力较大的结构件， 机 如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件 主 起 等。 落 架
8
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
1．退火
(1) 再结晶退火—加热到再结晶温度以上保温后空冷， 以消除加工硬化，改善合金的塑性。完全退火 (2) 低温退火--消除内应力，适当增加塑性，通常 在180～300℃保温后空冷。不完全退火 (3) 均匀化退火--消除铸锭或铸件的成分偏析及内应 力，提高塑性，通常在高温长时间保温后空冷。
间，析出相聚集长大，强度下降，
为过时效。随时效温度提高，峰值 强度下降，出现峰值的时间提前。
含4%Cu铝合金的时效曲线
时效时间/d
2016年11月24日星期
12
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
3. 时效曲线【Al-4%Cu合金】
自然时效
2016年11月24日星期
2016年11月24日星期
23
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(锻铝合金LD)
Al-Cu-Mg-Fe-Ni系： 常用代号有LD7(2A70)、 LD8(2A80)、LD9(2A90)等， 此类合金耐热性较好，主 要用于250℃温度下工作 的零件，如叶片、超音速 飞机蒙皮等。
压气机叶片
2) 铸造铝合金
2016年11月24日星期
6
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
二、铝合金的分类
变形铝合金: D点以左的合金，加热至固溶 线DF以上温度得到均匀的单相α 固溶体，塑性好，适于进行锻造、 轧制等。 铸造铝合金: D点以右的合金，塑性较差， 不宜压力加工，但流动性好，适 宜铸造。
2016年11月24日星期
一、工业纯铝（工艺性能）
面心立方结构，无同素异构转变，无磁性。
塑性极好、强度较低(纯度99.99%时，
σb45MPa，δ50%)，良好的低温性能(-235℃塑
性和冲击韧度也不降低)，冷变形加工可提高其
强度，但塑性降低。
铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。
铁、硅杂质，影响导电性、抗蚀性及塑性。
2016年11月24日星期
四、变形铝合金
变形铝及铝合金牌号表示方法 根据GB/T3190-2008《变形铝及铝合金化学成分》 可直接引用国际四位数字体系牌号或采用国标规定的 四位字符牌号。
全世界铝的用量
一次生产量
二次回收量
总用量
2016年11月24日星期
15
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金
GB 3190-82中的旧牌号仍 可继续使用，表示方法为:
2016年11月24日星期
28
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(1.Al-Si系相图)
2016年11月24日星期
29
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
五、铸造铝合金(1.Al-Si系)
ZL102的铸态组织
未变质处理 经变质处理
ZL102变质前：σb ＝140 MPa δ＝ 3％ 后：σs＝ 180 MPa δ＝ 8％
10
加热固 溶 时效析 出
淬火过饱和
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效)
3. 时效
时 效：将淬火后的铝合金，在室温或低温加 热下保温一段时间，随时间延长其强度、硬度显著升 高而塑性降低的现象。
自然时效：室温下合金自发强化的过程； 人工时效：在某一加热温度下进行的时效。
2016年11月24日星期
9
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
三、铝合金的热处理(退火、淬火和时效) 2．淬火（固溶处理）
将铝合金加热到固溶线以 上保温后快冷，使第二相来 不及析出，得到过饱和、不 稳定的单一α固溶体。淬火 后铝合金的强度和硬度不高， 具有很好的塑性。
2016年11月24日星期
2016年11月24日星期
24
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(牌号)
2016年11月24日星期
25
第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(牌号)
2016年11月24日星期