第八章 有色金属及合金PPT课件
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《有色金属及其合金 》课件
在电子工业中的应用
总结词
电子工业中大量使用有色金属及其合金，如铜、铝、镍等，用于制造集成电路、连接器 和散热器等。
详细描述
在电子工业中，有色金属及其合金发挥着至关重要的作用。例如，铜及铜合金用于制造 集成电路的引线和连接器等，铝及铝合金用于制造电子元件的散热器和印刷电路板等。 这些合金具有良好的导电性、导热性和可加工性，能够满足电子工业对高性能材料的需
组织
合金中各种相的分布和形态。
3
合金相图与组织的关系
合金的组织取决于其成分和热处理条件，而相图 是研究合金组织和性能的重要工具。
合金化对性能的影响
力学性能
合金化可以改变金属的强度、硬度、韧性等力 学性能，以满足不同应用场景的需求。
物理性能
合金化可以改变金属的导电性、导热性、磁性 等物理性能。
化学性能
合金化概念
合金化
将两种或两种以上的金属元素或非金属元素与一种金 属元素结合，形成具有金属特性的合金的过程。
合金化概念的意义
通过合金化可以改变金属的物理、化学和机械性能， 以满足不同领域的需求。
合金化的应用
在汽车、航空航天、能源、电子等领域得到广泛应用 。
合金相图与组织
1 2
相图
表示合金在不同温度和成分下的相组成和相变规 律的图形。
生产流程
原料准备
包括矿石的破碎、磨细、选矿 等工序，以获得高品位精矿。
冶炼
根据矿石类型和所需金属种类 选择合适的冶炼方法，提取金 属。
加工
将提取出的金属进行铸造、轧 制、锻造或焊接等加工，制成 所需形状和性能的金属制品。
质量检测与控制
对金属制品进行质量检测和控 制，确保产品质量符合要求。
第八章有色金属及其合金-PPT精品
Al-Cu-Mg系，它有强烈的时效强化作 用，经时效处理后具有很高的硬度、强度， 同时具有优良的加工工艺性能。含Cu、Mg 量低的硬铝合金，强度低而塑性高，Cu、 Mg量高则强度高、塑性低。
硬铝合金淬火+人工时效，有晶间腐蚀倾 向，故多采用淬火+自然时效。
3、超硬铝合金 LC3、LC4、LC5、LC6、LC9
Al-Zn-Mn-Cu系：
强度达500～700MN/m2，主合金元素是Zn、 Mn、 Cu，同时加入少量的Mg、Cr、Ti。
热处理特点：淬火+人工时效
因为自然时效时间太长50～60天，且自然 时效有较大的应力腐蚀倾向。
4、锻铝合金 LD2、LD5、LD6、LD10
Al-Mn-Si-Cu系合金具有优良的锻造工艺性能。 热处理特点：自然时效很难达到最大的强化
第八章 有色金属及其合金 non-ferrous metal and alloy
本章教学目的：
1、掌握铝合金、铜合金的强化机理及组 织、性能特点
2、熟悉铝合金、铜合金的章重点：1、铝合金的强化机理及组织、性能 2、铜合金的强化机理及组织、性能
本章难点：铝合金、铜合金的强化机理
铸造铝合金
如： ZL102 表示第2号铝硅铸造合金
ZL405 表示第5号铝锌铸造合金
2、变形铝合金的牌号
防锈铝 硬铝 超硬铝 锻铝
LF+顺序号 LY+顺序号 LC+顺序号 LD+顺序号
“LF5” “LY12” “LC4” “LD5”
七、常用铸造铝合金
1、 Al-Si 系铸造铝合金（硅铝明）
a、简单硅铝明
故含氧铜应在氧化性气氛中进行退火、热加工。
缺点：抗蚀性差，热裂倾向大。
硬铝合金淬火+人工时效，有晶间腐蚀倾 向，故多采用淬火+自然时效。
3、超硬铝合金 LC3、LC4、LC5、LC6、LC9
Al-Zn-Mn-Cu系：
强度达500～700MN/m2，主合金元素是Zn、 Mn、 Cu，同时加入少量的Mg、Cr、Ti。
热处理特点：淬火+人工时效
因为自然时效时间太长50～60天，且自然 时效有较大的应力腐蚀倾向。
4、锻铝合金 LD2、LD5、LD6、LD10
Al-Mn-Si-Cu系合金具有优良的锻造工艺性能。 热处理特点：自然时效很难达到最大的强化
第八章 有色金属及其合金 non-ferrous metal and alloy
本章教学目的：
1、掌握铝合金、铜合金的强化机理及组 织、性能特点
2、熟悉铝合金、铜合金的章重点：1、铝合金的强化机理及组织、性能 2、铜合金的强化机理及组织、性能
本章难点：铝合金、铜合金的强化机理
铸造铝合金
如： ZL102 表示第2号铝硅铸造合金
ZL405 表示第5号铝锌铸造合金
2、变形铝合金的牌号
防锈铝 硬铝 超硬铝 锻铝
LF+顺序号 LY+顺序号 LC+顺序号 LD+顺序号
“LF5” “LY12” “LC4” “LD5”
七、常用铸造铝合金
1、 Al-Si 系铸造铝合金（硅铝明）
a、简单硅铝明
故含氧铜应在氧化性气氛中进行退火、热加工。
缺点：抗蚀性差，热裂倾向大。
第八章有色金属及其合金-PPT精品
第三阶段：
溶质原子Cu继续富集，第二阶段形成的 θ ”相逐渐达到CuAl2的成分，并部分地 与母相α 固溶体的晶格脱离，形成一种 过渡相θ ’，随着θ ’ 的形成，固溶体的 晶格畸变程度减轻，合金趋于软化。
第四阶段：
稳定的θ 相- CuAl2形成，并与母相α 固溶体 完全脱离联系，使α 固溶体的晶格畸变大为 减轻，时效产生的强化效果显著减弱，合金 软化，这种现象称为“过时效”。
含11～13% Si，铸造后几乎全部得到
共晶组织，因而流动性很好，铸造发生热 裂的倾向小，但铸件致密度不高。可采用 压铸，增加致密度。
b、特殊硅铝明
为了增加铝合金强度，向合金加入能 形成强化相 CuAl2（θ相），Mg2Si（β相）， Al2CuMg（S相）的合金元素 Cu、Mg。
2、Al-Cu系铸造铝合金
Al-Cu-Mg系，它有强烈的时效强化作 用，经时效处理后具有很高的硬度、强度， 同时具有优良的加工工艺性能。含Cu、Mg 量低的硬铝合金，强度低而塑性高，Cu、 Mg量高则强度高、塑性低。
硬铝合金淬火+人工时效，有晶间腐蚀倾 向，故多采用淬火+自然时效。
3、超硬铝合金 LC3、LC4、LC5、LC6、LC9
L7
2#工业纯铝
7#工业纯铝
99.5%
98%
二、铝合金的成分、组织和性能特点 1、成分特点
纯铝的机械性能不高，为了提高铝的机
械性能，在铝中加入Cu、Zn、Mg、Si、Mn、
RE等元素制成铝合金。
铝合金仍保持纯铝密度小，抗蚀好等特 点，但机械性能比纯铝高的多。
2、组织特点
合金元素在铝中的溶解度一般都是有 限的，因此铝合金组织中除了形成铝基固 溶体（α ）外，还有第二相（金属间化合 物）出现。
有色金属及其合金综述课件
拉拔
通过拉拔机将金属线材拉制成 各种规格的细线、弹簧丝等。
表面处理
电镀
通过电解的方法在金属 表面镀覆一层金属或合 金，以提高耐腐蚀性和
美观度。
喷涂
通过喷枪或喷粉装置将 涂料喷涂在金属表面，
形成一层保护膜。
氧化处理
通过化学或电化学的方 法使金属表面形成一层 氧化膜，以提高耐腐蚀
性和美观度。
钝化处理
通过化学方法使金属表 面形成一层钝化膜，以
镁及镁合金
镁是一种轻质金属，具有良好的比强度和比刚度。镁合金广泛应用 于汽车、电子和航空航天等领域。
钴及钴合金
钴是一种具有优良耐腐蚀性和高温强度的金属。钴合金广泛应用于 航空航天、能源和化工等领域。
02
CHAPTER
有色金属的应用领域
建筑行业
铝合金
用于制造门窗、幕墙、支架等， 因其轻便、美观、耐腐蚀而受到 广泛应用。
的破坏和污染，特别是减少废水和废气的排放。
促进循环经济
03
回收和再生利用有色金属是循环经济的重要组成部分，有助于
实现经济、社会和环境的可持续发展。
05
CHAPTER
有色金属的未来发展趋势
新材料研发
01
02
03
高性能轻质材料
研发具有高强度、轻量化 的有色金属合金，用于航 空航天、汽车等领域，替 代传统材料。
铜及铜合金
用于管道、供暖系统、水龙头等 ，因其良好的导热性和耐腐蚀性 而受到青睐。
汽车行业
镁合金
用于汽车零部件，如发动机罩、气瓶 架等，以减轻重量并提高燃油经济性 。
铝合金
用于汽车车身、底盘和悬挂系统等， 以提高汽车的结构强度和轻量化。
电子行业
3金属材料有色金属及其合金课堂PPT
铸造青铜 —— 如Sn青铜 ， ZCuSn10Zn2 。
24
（3）白铜 —— Cu-Ni 系合金 ➢以镍为主要合金元素，B（白）+镍质量分数，例B19 ➢铜、镍无限固溶，单相α， ➢可冷、热变形，较好的强度和优良的塑性。它的抗蚀性 很好，电阻率较高。 ➢用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。
一切能时效硬化的合金都有 回归现象。
自然时效后的铝合金在反复 回归处理和再时效时强度有 所降低。
时效后的铝合金可在回归处 理后的软化状态进行各种冷 变形。利用这种现象，可随 时进行飞机的铆接和修理 等。
8
2、变形铝合金
GB 3190-82中的旧牌号仍可继续使用，表示方法为:
防锈铝合金：LF+序号 硬铝合金： LY +序号 超硬铝合金：LC +序号 锻铝合金： LD +序号
（2）时效强化（第二相强化） 在室温下放置或低温加热时，强 度和硬度会明显升高。这种现象 称为时效或时效硬化。
时效的条件： 合金能在高温形成均匀的固溶体，并且固溶体中 溶质的溶解度必须随温度的降低而显著降低。
6
CuAl2
Al-Cu合金相图
含4%Cu的Al-Cu合金的自然时效曲线
时效规律
① 时效温度越高, 强度峰值 越低, 强化效果越小;
30
(3) (a + β)钛合金
钛中加入a 和β 稳定化元素所得到的(a + β)钛合金，
塑性很好，容易锻造、压延和冲压，并可通过淬火和 时效进行强化。热处理后强度可提高50%～100%
典型牌号：TC4，成分：Ti-6Al-4V 强度高，塑性好，在400℃时组织稳 定，蠕变强度较高，低温韧性好，抗海 水应力腐蚀及抗热盐应力腐蚀
有色金属及其合金
其他合金
01
不锈钢
不锈钢是一种具有高度耐腐蚀性的合金，广泛用于建筑、医疗等领域。
02
镍合金
镍合金具有良好的耐腐蚀性和高温性能，常用于制造化学反应器等设备。
03
镁合金
镁合金具有轻质、高强度的特点，广泛应用于汽车、航空等领域。
05
有色金属的冶炼和加工
冶炼方法
火法冶炼
通过高温熔炼将矿石中的有价成分提取出来，主要包括焙烧、熔炼、精炼等工序。
有色金属的应用
航空航天
航空航天领域对材料性能要求极高，有色金属及 其合金因其具有高强度、轻量化、耐高温等特性 而被广泛应用于航空航天器的制造，如飞机机身 、发动机部件等。
钛合金也是一种广泛应用于航空航天领域的有色 金属材料，其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等特 性，常用于制造飞机起落架、发动机部件等关键 部位。
过渡金属
铜
具有良好的导电性和导热性，广泛用于电线电缆、管道、散热器 等领域。
铁
用于制造各种钢材，如建筑用钢、汽车用钢等。
镍
具有良好的耐腐蚀性和磁性，用于制造不锈钢和电池等。
稀土金属
镧
01
用于制造荧光粉、陶瓷和玻璃等。
铈
02
用于催化剂、抛光剂和陶瓷等。
钕
03
用于制造磁铁和荧光粉等。
贵金属
01
02
高强度
铜合金具有较高的强度和耐磨性，可用于制造各种管道、 阀门等。
耐腐蚀
铜合金对多种酸、碱等腐蚀介质具有较好的耐受能力。
钛合金
高强度
钛合金具有高强度和低 密度的特点，广泛应用 于航空、航天、医疗等 领域。
良好的耐腐蚀性
钛合金对多种酸、碱等 腐蚀介质具有极好的耐 受能力，不易生锈。
有色金属及其合金教学课件PPT
铸造普通黄铜ZCuZn38，具有铸造性能好，组织致密， 主要用于一般的结构件和耐蚀零件。
3.3.2 有色金属及其合金
2、特殊黄铜
在普通黄铜中加入其他合金元素的黄铜。 加入的合金元素有铅、锡、铝、硅、锰、铁、镍等， 以改善切削加工性、提高耐蚀性、铸造性能和力学性能 等。 压力加工特殊黄铜的牌号用“H+主加合金元素符号+ 铜的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例： HPb59-1。 铸造特殊黄铜的牌号表示方法与铸造铝合金相同，例： ZCuZn16Si4。
3.3.2 有色金属及其合金
2）常用轴承合金简介
锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 铜基轴承合金 铝基轴承合金
是含铝、铍、硅、铅、锰等合金元素的铜基合金。主 要有：铝青铜、铍青铜等。
3.3.2 有色金属及其合金
3、轴承合金简介
1）轴承合金的性能和组织特点
轴承支承轴进行工作，会与轴颈产生摩擦。为减少轴 承对轴颈的磨损，对轴承合金有如下要求：
较高的抗压强度和疲劳强度； 摩擦系数小、表面能储存润滑油，耐磨性好； 良好的抗蚀性、热导性和较小的膨胀系数； 良好的磨合性点或硬基体上分布软质点。
3.3.2 有色金属及其合金
2）铝合金 1、铝合金的分类与牌号 1）铝合金的分类 分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金又分为不能热处理强化的铝合金和能热处理 强化的铝合金。 2）铝合金的牌号 (1)变形铝合金牌号。采用四位字符牌号，铝合金的牌号 用2×××～8×××系列表示。 第一位数字：铝合金的组 别； 第二位字母：原始合金的改型情况，A为原始合金， B－Y为原始合金的改型合金。最后两位数字：区分同一 组中不同的铝合金。例：5A02。 (2)铸造铝合金牌号。用“Z+Al+元素符号+数字”表示。 数字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。
3.3.2 有色金属及其合金
2、特殊黄铜
在普通黄铜中加入其他合金元素的黄铜。 加入的合金元素有铅、锡、铝、硅、锰、铁、镍等， 以改善切削加工性、提高耐蚀性、铸造性能和力学性能 等。 压力加工特殊黄铜的牌号用“H+主加合金元素符号+ 铜的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例： HPb59-1。 铸造特殊黄铜的牌号表示方法与铸造铝合金相同，例： ZCuZn16Si4。
3.3.2 有色金属及其合金
2）常用轴承合金简介
锡基轴承合金（锡基巴氏合金） 铅基轴承合金（铅基巴氏合金） 铜基轴承合金 铝基轴承合金
是含铝、铍、硅、铅、锰等合金元素的铜基合金。主 要有：铝青铜、铍青铜等。
3.3.2 有色金属及其合金
3、轴承合金简介
1）轴承合金的性能和组织特点
轴承支承轴进行工作，会与轴颈产生摩擦。为减少轴 承对轴颈的磨损，对轴承合金有如下要求：
较高的抗压强度和疲劳强度； 摩擦系数小、表面能储存润滑油，耐磨性好； 良好的抗蚀性、热导性和较小的膨胀系数； 良好的磨合性点或硬基体上分布软质点。
3.3.2 有色金属及其合金
2）铝合金 1、铝合金的分类与牌号 1）铝合金的分类 分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 变形铝合金又分为不能热处理强化的铝合金和能热处理 强化的铝合金。 2）铝合金的牌号 (1)变形铝合金牌号。采用四位字符牌号，铝合金的牌号 用2×××～8×××系列表示。 第一位数字：铝合金的组 别； 第二位字母：原始合金的改型情况，A为原始合金， B－Y为原始合金的改型合金。最后两位数字：区分同一 组中不同的铝合金。例：5A02。 (2)铸造铝合金牌号。用“Z+Al+元素符号+数字”表示。 数字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。
《有色金属及其合金 》课件
、型材等产品。
锻造
3 通过锻锤、压力机等设备
将金属或合金锻造成各种 规格的零件或制品。
生产流程
原料准备
将矿石、废旧金属等原料进行破 碎、磨细等处理，以便进行后续 的冶炼或加工。
质量检测与控制
对制品进行质量检测和控制，确 保其符合相关标准和客户要求。
熔炼与浇注将处理后的原料进源自熔炼，熔融 状态的金属或合金被浇注到模具 中形成铸件。
减重效果
采用有色金属及其合金能够显著 减轻飞机重量，提高飞行性能和 燃油经济性。
在建筑行业的应用
结构支撑
有色金属及其合金如钢、 铝等用于制造建筑物的梁 、柱等结构支撑部件，提 供足够的承载能力。
装饰材料
铝合金、不锈钢等有色金 属及其合金作为装饰材料 ，具有美观、耐腐蚀的特 点。
建筑构件
有色金属及其合金用于制 造建筑门窗、栏杆、楼梯 等构件，提高建筑物的安 全性和美观度。
新材料与新技术的发展趋势
轻质高强材料
随着航空航天、汽车等行业的快速发展，对轻质高强材料的需求越来越大，有色金属及 其合金作为重要的结构材料，其轻质高强的发展趋势明显。
新型加工技术
随着科技的进步，有色金属及其合金的加工技术也在不断革新，如激光熔覆、等离子喷 涂等新型加工技术，能够提高材料的表面性能和耐腐蚀性。
在合金中起重要作用的元 素，如铁、碳、镍、铬等 。
合金相图与组织
相图
描述合金在不同温度和成分下各相的组成和 相互关系的图形。
组织
合金中各相的形状、大小、分布和相对数量 。
平衡状态下的相组成
合金在平衡状态下各相的组成和相对数量。
合金化对性能的影响
力学性能
如强度、硬度、韧性、耐磨性等。
第八章 有色金属及其合金
8.2.2
黄铜
• 以Zn为主要合金元素的铜合金称为“黄 铜”. • 黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄 铜；按加工方法可分为加工黄铜和铸造黄 铜。 • 常用黄铜的牌号、化学成分、力学性能及 用途列于表8－4。
8.2.2
黄铜
8.2.2
黄铜
• 1.普通黄铜 • 铜与锌的二元合金称为“普通黄铜”。 • 加工普通黄铜的牌号 为H＋表示铜平均百 分含量的数字，如H68。 • 铜锌合金相图如图8－4所示。
8.2.1
铜及铜合金的性能特点
• 铜合金是在纯铜中加入合金元素制成的， 常用合金元素为Zn、Sn、Al、Mn、Ni、 Fe、Be、Ti、Zr、Cr等。 • 由于合金元素的固溶强化及第二相强化作 用，使得铜合金既提高了强度，又保证了 纯铜的特性。因而在机械工业中得到了广 泛的应用。 • 根据化学成分，铜合金分为黄铜、青铜、 白铜三大类。
8.1.3
铝合合金，其热处 理方法为固溶处理加时效。 • 固溶处理是指:降变形铝合金加热到固溶温 度（DF线）以上，保温，然后快冷，获得 过饱和的单相α固溶体组织的处理方法。 • 时效是指:将过饱和固溶体在固溶线以下保 温，以析出弥散强化相的热处理方法。 • 室温下进行的称为“自然时效”，加热状 态下进行的称为“人工时效”。
8.1.4
铝合金的牌号、性能及用途
• 硬铝合金的强度高、硬度高加工性能良好， 但耐蚀性能低于防锈铝合金。 • 常用的硬铝合金如2A11（LY11）、2A12 （LY12）等用于制造冲压件、模锻件和铆 接件，如螺旋桨、铆钉等。
8.1.4
铝合金的牌号、性能及用途
• ③超硬铝合金 属Al－Zn－Mg－Cu系合 金,并含有少量的Cr和Mn。 • 其强化相除CuAl2 (θ相)和CuMgAl2(S相) 外还有MgZn2(η相)和MgAl2(T相)等。 • 时效强化效果超过硬铝合金，是时效后强 度最高的一种铝合金。
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❖ 其他合金元素作用：提高硬度、耐磨性、抗蚀性
✓ Al、Sn、Mn、Ni提高抗蚀性和耐磨性 ✓ Mn提高耐热性 ✓ Pb改善切削性能和润滑性
❖ 主要应用：螺旋桨、压紧螺帽、重要耐蚀件
2.白铜
➢ 白铜：以Ni为主加元素。包括简单白铜和特殊白铜。 从用途分为耐蚀白铜和电工白铜
❖ 白铜牌号：B30(简单白铜，含Ni30%)； BFe5-1(特殊白铜，含Ni5%, Fe1%)
➢ 应用：电力电子（电缆、电刷、电线）， 防磁机械，换热管，深冷设备
8.3.2铜的合金化及分类
1.铜的合金化：与Al、Mg合金化类似
➢ 固溶强化元素：Zn,Sn,Al,Mn,Ni(固溶度>9.4%) ➢ 显著沉淀元素：Be,Ti,Zr,Cr
问题：指出铜合金的强化方法？
2.铜合金分类：与Al、Mg合金化类似
3.主要青铜合金及应用
• 青铜成分：以除Zn、Ni以外的元素为主要合金化元素 • 青铜牌号：QBe2, QSn10-2, QAl19-4
❖ 硬铝 ❖ 超硬铝 ❖ 锻铝
Al-Cu-Mg系 强度可达420MPa Al-Cu-Mg-Zn系 强度可达680MPa Al-Mg-Si-Cu系 合金元素多、量少
强度与硬铝类似
8.2 镁及其合金
密度 资源 结构 熔点 强度 模量 塑性、韧性 耐蚀性(常规条件) 导电、导热性 主要合金化元素 合金分类 强化与热处理
❖ Al-Si系：铝硅明
变质处理 铸造性能好
❖ Al-Cu系： ❖ Al-Mg系： ❖ Al-Zn系：
高温性能 耐蚀性差 抗冲击、耐腐蚀 耐热性差 尺寸稳定、便宜 性能一般
2. 变形铝合金
➢ 分类：以性能 和使用特点分
防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝
➢ 性能特点及应用
可热处理强化
❖ 防锈铝
Al-Mn合金 Al-Mg合金
8.1 铝及铝合金
8.1.1工业纯铝
➢ 资源丰富，地壳总量8.2%
纯铝主要 性能与特点
➢ 物理性能
银白光泽 密度2.72g.cm-2, 熔点660°C 导电导热性好，仅次于Cu,Ag
FCC结构 无同素异构
➢ 化学性能 优异的化学稳定性
极好的塑性和韧性, 无冷脆 ➢ 力学性能
强度较低，室温~50MPa
➢ 应用：合金组元，化工原料，包覆材料， 电力电子，电磁屏蔽，科学实验
8.1.2 铝合金及其分类
1. 铝的合金化及其特点
➢ 合金化的主 要目的：
改善材料的工艺和使用性能
例：最高强度可达400~700MPa， 耐热性达300°C
➢ 合金化元素
主要元素：Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Li 其它元素：Ni, B, Zr, Cr, Ti, RE
第八章 有色金属及其合金
• 有色金属：除铁、铬、锰及其合金以外的所有金属 材料称有色金属
有色 金属
轻金属
铝、镁、钛、铍
密度小 比强度高
贵金属
铜、银、金
其他金属
导电、导热、 耐蚀性优秀
高熔点材料镍、
例 钨、钽、钼等
稀土金属、原 子能材料
航空航天、 电子、真空、 原子能等高 科技领域或 特殊环境和 要求下应用
➢ 铝合金相图及分类
2. 铝合金的强化方式
• 铝合金的主要强化方 式有五种：
➢ 固溶强化 ➢ 时效（沉淀）强化 ➢ 过剩（第二相）强化 ➢ 形变强化 ➢ 细化组织强化
问题：试说明 如何实现 上述五种 强化过程
8.1.3 铝合金的热处理
• 热处理目的：提高综合性能，稳定合金组织
• 热处理方法：退火、淬火（固溶处理）、时效
❖ 普通黄铜：Cu-Zn二元合金
❖ 普通黄铜牌号：H62, H90
❖ 普通黄铜主要特点：
✓ 色彩美丽 ✓ 单相黄铜机械性能好，易
于冷成形加工 ✓ 对大气、海水很耐蚀 ✓ 可用于防护层、冷凝器、
弹壳
❖ 普通黄铜的热处理
✓ 单相黄铜不能进行热处理强化，但低温形变后必须进行去 应力退火（260~280°C）
1.退火
低温退火 再结晶退火
均匀化退火 2.淬火 （固溶处理）
3.时效
人工时效，自然时效 单级时效，多级时效
问题：说明 各种热处理 方法的温度 对组织结构 的影响和相 应工艺过程 的作用
8.1.4 常用铝合金及其应用
1. 铸造铝合金
➢ 分类：以主
要合金元素
分 ➢ 性能特点及应用
Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Zn
✓ 双相黄铜一般也不进行热处理，可进行热加工。加工后也 必须去应力退火
❖使用注意事项：脱锌腐蚀和应力腐蚀
✓加砷或镁抑制脱锌腐蚀
✓去应力退火、表面喷丸或表面改性防止应力腐蚀
➢ 特殊黄铜：除锌外，还加入Al、Sn、Mn、Ni等 元素的黄铜。有锰黄铜、铅黄铜、铝黄铜等
❖ 特殊黄铜牌号：HMn58-2, HPb59-1
8.3铜及铜合金
8.3.1工业纯铜及应用
紫红色，紫铜
纯铜主要 性能与特点
FCC结构 无同素异构
➢ 物理性能
➢ 化学性能 ➢ 力学性能
密度8.9g.cm-2, 熔点1083°C 导电导热性好，仅次于Ag 无磁性，碰撞无火花 常规条件耐蚀
海水,铵盐,碳酸盐,氧化酸不耐蚀
极好的塑性和韧性, 无冷脆 强度较高，室温~20❖ 铸造合金主要指含高锡、高锰、高铅铜合金 ❖ 其他铜合金均为变形铜合金
➢ 化学成分：黄铜、青铜和白铜
❖ 黄铜：以锌为主要合金元素 ❖ 白铜：以镍为主要合金元素 ❖ 青铜：除锌、镍以外的其它元素为主要合金化元素
8.3.3常用铜合金及其特点
1. 黄铜的特性及应用
➢ 以锌为主要合金化元素，包括普通黄铜和特殊黄铜
Al 合金 2．72 占地壳8.2% FCC 660 合金可达450MPa 较大 好 好 好 Cu Mg Si Mn Zn Li 铸造类、变形类 五种
Mg 合金 1．74 2.5% HCP 650 合金350MPa 较小(抗冲击振动性好) 差 差 差 Al Zn Mn Zr 铸造类、变形类 与铝类似
❖ 耐蚀白铜
✓ 主要为简单白铜，B5, B19, B30 ✓ 性能：高化学稳定性，冷热加工性好，抗腐蚀疲劳性好 ✓ 应用：海水及蒸汽环境中的精密仪表零件，高温高压管道
❖ 电工白铜： ✓ 主要性能：高电阻、高热电势、极小的电阻温度系数 ✓ 应用：电阻器、热电偶及其补偿线，加热器等 ✓ 常用材料：B16, BMn3-12(锰铜)，BMn40-1.5(康铜)
✓ Al、Sn、Mn、Ni提高抗蚀性和耐磨性 ✓ Mn提高耐热性 ✓ Pb改善切削性能和润滑性
❖ 主要应用：螺旋桨、压紧螺帽、重要耐蚀件
2.白铜
➢ 白铜：以Ni为主加元素。包括简单白铜和特殊白铜。 从用途分为耐蚀白铜和电工白铜
❖ 白铜牌号：B30(简单白铜，含Ni30%)； BFe5-1(特殊白铜，含Ni5%, Fe1%)
➢ 应用：电力电子（电缆、电刷、电线）， 防磁机械，换热管，深冷设备
8.3.2铜的合金化及分类
1.铜的合金化：与Al、Mg合金化类似
➢ 固溶强化元素：Zn,Sn,Al,Mn,Ni(固溶度>9.4%) ➢ 显著沉淀元素：Be,Ti,Zr,Cr
问题：指出铜合金的强化方法？
2.铜合金分类：与Al、Mg合金化类似
3.主要青铜合金及应用
• 青铜成分：以除Zn、Ni以外的元素为主要合金化元素 • 青铜牌号：QBe2, QSn10-2, QAl19-4
❖ 硬铝 ❖ 超硬铝 ❖ 锻铝
Al-Cu-Mg系 强度可达420MPa Al-Cu-Mg-Zn系 强度可达680MPa Al-Mg-Si-Cu系 合金元素多、量少
强度与硬铝类似
8.2 镁及其合金
密度 资源 结构 熔点 强度 模量 塑性、韧性 耐蚀性(常规条件) 导电、导热性 主要合金化元素 合金分类 强化与热处理
❖ Al-Si系：铝硅明
变质处理 铸造性能好
❖ Al-Cu系： ❖ Al-Mg系： ❖ Al-Zn系：
高温性能 耐蚀性差 抗冲击、耐腐蚀 耐热性差 尺寸稳定、便宜 性能一般
2. 变形铝合金
➢ 分类：以性能 和使用特点分
防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝
➢ 性能特点及应用
可热处理强化
❖ 防锈铝
Al-Mn合金 Al-Mg合金
8.1 铝及铝合金
8.1.1工业纯铝
➢ 资源丰富，地壳总量8.2%
纯铝主要 性能与特点
➢ 物理性能
银白光泽 密度2.72g.cm-2, 熔点660°C 导电导热性好，仅次于Cu,Ag
FCC结构 无同素异构
➢ 化学性能 优异的化学稳定性
极好的塑性和韧性, 无冷脆 ➢ 力学性能
强度较低，室温~50MPa
➢ 应用：合金组元，化工原料，包覆材料， 电力电子，电磁屏蔽，科学实验
8.1.2 铝合金及其分类
1. 铝的合金化及其特点
➢ 合金化的主 要目的：
改善材料的工艺和使用性能
例：最高强度可达400~700MPa， 耐热性达300°C
➢ 合金化元素
主要元素：Cu, Mg, Si, Mn, Zn, Li 其它元素：Ni, B, Zr, Cr, Ti, RE
第八章 有色金属及其合金
• 有色金属：除铁、铬、锰及其合金以外的所有金属 材料称有色金属
有色 金属
轻金属
铝、镁、钛、铍
密度小 比强度高
贵金属
铜、银、金
其他金属
导电、导热、 耐蚀性优秀
高熔点材料镍、
例 钨、钽、钼等
稀土金属、原 子能材料
航空航天、 电子、真空、 原子能等高 科技领域或 特殊环境和 要求下应用
➢ 铝合金相图及分类
2. 铝合金的强化方式
• 铝合金的主要强化方 式有五种：
➢ 固溶强化 ➢ 时效（沉淀）强化 ➢ 过剩（第二相）强化 ➢ 形变强化 ➢ 细化组织强化
问题：试说明 如何实现 上述五种 强化过程
8.1.3 铝合金的热处理
• 热处理目的：提高综合性能，稳定合金组织
• 热处理方法：退火、淬火（固溶处理）、时效
❖ 普通黄铜：Cu-Zn二元合金
❖ 普通黄铜牌号：H62, H90
❖ 普通黄铜主要特点：
✓ 色彩美丽 ✓ 单相黄铜机械性能好，易
于冷成形加工 ✓ 对大气、海水很耐蚀 ✓ 可用于防护层、冷凝器、
弹壳
❖ 普通黄铜的热处理
✓ 单相黄铜不能进行热处理强化，但低温形变后必须进行去 应力退火（260~280°C）
1.退火
低温退火 再结晶退火
均匀化退火 2.淬火 （固溶处理）
3.时效
人工时效，自然时效 单级时效，多级时效
问题：说明 各种热处理 方法的温度 对组织结构 的影响和相 应工艺过程 的作用
8.1.4 常用铝合金及其应用
1. 铸造铝合金
➢ 分类：以主
要合金元素
分 ➢ 性能特点及应用
Al-Cu, Al-Si, Al-Mg, Al-Zn
✓ 双相黄铜一般也不进行热处理，可进行热加工。加工后也 必须去应力退火
❖使用注意事项：脱锌腐蚀和应力腐蚀
✓加砷或镁抑制脱锌腐蚀
✓去应力退火、表面喷丸或表面改性防止应力腐蚀
➢ 特殊黄铜：除锌外，还加入Al、Sn、Mn、Ni等 元素的黄铜。有锰黄铜、铅黄铜、铝黄铜等
❖ 特殊黄铜牌号：HMn58-2, HPb59-1
8.3铜及铜合金
8.3.1工业纯铜及应用
紫红色，紫铜
纯铜主要 性能与特点
FCC结构 无同素异构
➢ 物理性能
➢ 化学性能 ➢ 力学性能
密度8.9g.cm-2, 熔点1083°C 导电导热性好，仅次于Ag 无磁性，碰撞无火花 常规条件耐蚀
海水,铵盐,碳酸盐,氧化酸不耐蚀
极好的塑性和韧性, 无冷脆 强度较高，室温~20❖ 铸造合金主要指含高锡、高锰、高铅铜合金 ❖ 其他铜合金均为变形铜合金
➢ 化学成分：黄铜、青铜和白铜
❖ 黄铜：以锌为主要合金元素 ❖ 白铜：以镍为主要合金元素 ❖ 青铜：除锌、镍以外的其它元素为主要合金化元素
8.3.3常用铜合金及其特点
1. 黄铜的特性及应用
➢ 以锌为主要合金化元素，包括普通黄铜和特殊黄铜
Al 合金 2．72 占地壳8.2% FCC 660 合金可达450MPa 较大 好 好 好 Cu Mg Si Mn Zn Li 铸造类、变形类 五种
Mg 合金 1．74 2.5% HCP 650 合金350MPa 较小(抗冲击振动性好) 差 差 差 Al Zn Mn Zr 铸造类、变形类 与铝类似
❖ 耐蚀白铜
✓ 主要为简单白铜，B5, B19, B30 ✓ 性能：高化学稳定性，冷热加工性好，抗腐蚀疲劳性好 ✓ 应用：海水及蒸汽环境中的精密仪表零件，高温高压管道
❖ 电工白铜： ✓ 主要性能：高电阻、高热电势、极小的电阻温度系数 ✓ 应用：电阻器、热电偶及其补偿线，加热器等 ✓ 常用材料：B16, BMn3-12(锰铜)，BMn40-1.5(康铜)