有色金属及其合金ppt课件
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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》
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
15
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:
塑性极好、强度较低(纯度99.99%时,
σb≈80~100MPa，δ=45%)，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、焊和切削加工性能俱佳。
铁、硅杂质，影响导电性、抗蚀性及塑性。
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）
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。
3
第九章 非铁金属及其合金
§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。
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
2
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）
一、纯铝
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。
淬火过饱和
加热 溶
时效析 出
10
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。
含4%Cu铝合金的时效曲线 时效时间/d
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
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。
❖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
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。
14
第九章 非铁金属及其合金
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。
11
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。
(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。
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。
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
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。
5
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
6
第九章 非铁金属及其合金
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。
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
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。
§1 铝及其合金
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：
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
LF为不可热处理强化铝合金， 其它为可热处理强化铝合金。
铝是可以回收利用的金属
§1 铝及其合金
§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》
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
15
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:
塑性极好、强度较低(纯度99.99%时,
σb≈80~100MPa，δ=45%)，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、焊和切削加工性能俱佳。
铁、硅杂质，影响导电性、抗蚀性及塑性。
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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（分类）
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
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。
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
2
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）
一、纯铝
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。
淬火过饱和
加热 溶
时效析 出
10
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。
含4%Cu铝合金的时效曲线 时效时间/d
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
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。
❖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
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。
14
第九章 非铁金属及其合金
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。
11
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。
(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。
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。
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
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。
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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
6
第九章 非铁金属及其合金
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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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
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。
§1 铝及其合金
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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：
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
LF为不可热处理强化铝合金， 其它为可热处理强化铝合金。
铝是可以回收利用的金属
§1 铝及其合金