有色金属及其合金的分类

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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)
Al-Cu-Mn系硬铝： 为超耐热硬铝合金，具有较好的塑性和工
艺性能，常用代号有LY16(2A16)、LY17(2A17)。 硬铝合金的用途：
常制成板材和管材，主要用于飞机构件、 蒙皮、螺旋桨、叶片等。 飞机翼梁(腹板
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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。
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含4%Cu铝合金的时效曲线 时效时间/d
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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
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人工时效
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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)
一、纯铝
铝合金制造的机翼
具有银白色金属光泽，密度
2.72g/cm3，熔点660.4℃，具有良好
的导电和导热性，其导电性仅次于银
和铜。纯铝在空气中易氧化，表面形
成一层能阻止内层金属继续被氧化的
致密的氧化膜，因此具有良好的抗大
气腐蚀性能。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
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
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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。
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。
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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。
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第九章 非铁金属及其合金
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。
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§1 铝及其合金
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。
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淬火过饱和
加热固 溶
时效析 出
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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。
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
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第九章 非铁金属及其合金
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:
⑴ 防锈铝合金---LF+序号 ⑵ 硬铝合金-----LY+序号 ⑶ 超硬铝合金---LC+序号 ⑷ 锻造铝合金---LD+序号
贵金属 Au、Ag、Pt、Rh（铑）、Cd（镉）等。
稀有金属相对稀少或产量较少Ti、W、V、Nb、Mo等。
放射性金属如镭（Ra）、铀（U）、钍（Th）等。
半金属介于金属与非金属之间的元素，如硅、锗、硼
非铁金属具有许多优良特性
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
一、工业纯铝（物理性能）
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)；
高强度硬铝，如LY12(2A12)。
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。
❖细化组织强化
在铝合金中添加微量元素细化组织提高铝合金力学性
时效实质：第二相从过饱和、不稳定的单一α固 溶体中析出和长大，由于第二相与母相（α相）的共 格程度不同，使母相产生晶格畸变而强化。
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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)
时效强化效果与加热温度和 保温时间有关。 温度一定时，随时效时间延长，时 效曲线上出现峰值，超过峰值时 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。
卫星天线 （LF2）
使用： 防锈铝只能用冷变形来强化，一般在退火
态或冷作硬化态使用。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
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。
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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，
但密度大、耐蚀性差，铸造 性能不好，常用代号有ZL201、汽缸头 ZL202、ZL203等，主要用于制造较高温度下工 作、要求高强度的零件，如内燃机气缸头、增 压器导风叶轮等。
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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)
Al-Cu-Mg系硬铝的性能： 焊接性和耐蚀性较差，对于板材可包覆一层
高纯铝，通常还要进行阳极氧化处理和表面涂装， 为提高其耐蚀性一般采用自然时效。部分Al-CuMg系硬铝具有较高的耐热性，如LY11(2A11) 、 LY12(2A12)，可在较高温度使用。
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第九章 非铁金属及其合金
二、铝合金的分类
二、铝合金
§1 铝及其合金
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
2) 铸造铝合金
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金(牌号)
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金(牌号)
§1 铝及其合金
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第九章 非铁金属及其合金
五、铸造铝合金
§1 铝及其合金
铸造铝合金： Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系、Al-RE系
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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)
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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％
件也要进行阳极化防腐蚀处理；一般采
用用淬于火工加作温人度工时较效低、的受热处力理较大强的化结工艺构件；，飞机
如飞机蒙皮、壁板、大梁、起落架部件 主
等。
起 落
架
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第九章 非铁金属及其合金
Fra Baidu bibliotek
§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；
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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。
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LF为不可热处理强化铝合金， 其它为可热处理强化铝合金。
2020年3月31日铝星期是二可以回收利用的金属
§1 铝及其合金
铝 合 金 制 品 铝合金波纹管
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
四、变形铝合金(防锈铝合金LF)
系列： Al-Mn系、Al-Mg系
性能： 具有很高的塑性、较
低或中等的强度、优良的 耐蚀性能和良好的焊接性能。
能(既提高强度又改善塑性)。
❖冷变形强化
对合金进行冷变形，能增加其内部的位错密度，阻碍
位错运动，提高合金强度。这对不能进行热处理强化的铝
合金提供了强化的途径和方法。
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第九章 非铁金属及其合金
四、变形铝合金
§1 铝及其合金
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》
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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。
代 号：
ZL1××、ZL2××、ZL3××、ZL4××、 ZL5××
加两位数字的顺序号表示；若为铸锭，则在ZL后加D； 若为优质，则在代号后加A；需表示状态时，在合金代 号后用短横线连接状态代号；铸造方法代号不写入合金 代号中。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金
为硬铝合金)
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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
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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。
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压气机叶片
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。
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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。
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第九章 非铁金属及其合金
§1 铝及其合金