有色金属及其合金PPT课件

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8.5 粉末冶金与硬质合金
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8.1 铝及其合金
铝及铝合金 的特点：
1、密度小，比强度高。2.7g/cm3
2、有优良的物理、化学性能 导电性仅次
于银、铜、金。耐大气腐蚀，磁化率低。
3、T加工ra性n能s良i好t：io塑n性a好l可P冷a成g型；e切
削性能好；可热处理强化。铸造性能好。
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8.1.1 工业纯铝
二战期间在铝 AlCu4%合金 中首次发现
时效 强化
将固溶处理后的铝合金，在室温 或某一温度下放置一定时间，其 机械性能随时间而发生显著变化
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Al4％Cu 合金
固溶处理形成过饱和α相（θ相来不 及析出，α相属于置换型固溶体晶格 畸变不严重，强化效果不明显）
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Al-4％Cu合金时效 1
形成富铜区，且与α相共格， 晶格畸变加剧，合金强度、硬 度开始升高
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纯 铜 退 火 组 织
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导电紫铜带
厚壁紫铜管
表面淬火感应线圈 紫铜管接头
薄壁紫铜管
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紫铜镇尺
紫铜香炉（大明宣德年制款）
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8.2 .2 铜合金
1 黄铜（Cu-Zn合金）压力加工黄铜和铸造黄铜 压力加工黄铜：
H68、H70、H80等即七三黄铜（Cu70%,Zn30% 左右），为单相黄铜（Zn<39%），塑性好（Zn32% 时延伸率最高），深冲性能好，适于冷冲、冷拉板材、 线材等，有弹壳黄铜之称，也可热加工；
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• Sn>20％后，塑性、强度明显下降，失去应用价值。 锡青铜在大气和海水中耐蚀性较好。工业用锡青铜 Sn3－14％。
现在有四大系列，Al-Cu-Si系列（Lautal）；AlCu-Ni-Mg（Y合金）；Al-Si-Ni-Mg（Lo-Ex合金）； 过共晶Al-Si系（高硅合金）
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高铁铝硅合金铸造组织 铝硅活塞合金铸造组织
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高硅活塞合金铸造 （热处理前）
高硅活塞合金铸造 （热处理后）
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铝镁合金铸造组织
铝铜合金铸造组织
第8章 有色金属及其合金
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整体概述
概况一
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概况二
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概况三
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Contents
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8.1 铝及其合金
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8.2 铜及其合金
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8.3钛及其合金
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8.4 轴承合金
纯铝，f.c.c，熔点660℃，比重2.7g/cm3，无同素异 晶转变。其特点是密度小，导电性和导热性好、抗蚀性 好。工业纯铝具有极好的塑性，延伸率达到30—50%， 断面收缩率达到80%，可进行各种加工、制成板材、箔 材、线材、带材及型材，但是强度过低，适用于制造电 缆、电器零件、装饰件及日常生活用品。
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自然时效：原子扩散能力 不足常进行1、2阶段
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在富铜区中形成Cu原子有序化析出 过渡相θ``相，此时θ``仍与α相共格， 在脱离共格过程中造成晶格畸形， 位错运动受阻，宏观强度、硬度进 一步提高提高
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人工时效：加热，原子扩散能 力强，第1、2阶段时间很短， 可直接加入第3、4阶段
3 θ``相成分达到CuAl2，形成过渡 相θ`，此时尚未完全从母相中脱 离出来，强化达到峰值
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8.1.3 形变铝合金
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铝合金型材
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铝合金铆钉 螺钉
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8.1.4 铸造铝合金
Al-Si合金，Si10－13％，其共晶点为11.6%Si， 铸造性能好，但共晶组织粗大，加热变质剂，使 相图共晶点左移、获得初晶α相＋细化共晶体
ZAL102变质前
ZAL102变质后
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2、青铜（Cu-Sn合金）
铸造、退火条件下，Sn<5％，α单相锡青铜，f.c.c， 塑性好，因铜原子析出困难，α相呈树枝状。Sn>5％， （α＋δ）共析体锡青铜，有一定强度、硬度、塑性， 疲劳强度较高，耐磨、耐蚀性较好。锡青铜机械性能随 Sn含量变化，Sn量增加，其强度增加。
Sn>7％，出现δ相，塑性下降。 青铜加入铅、铝等还可构成铅青铜、铝青铜等多种青 铜。
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8.1.2 铝合金分类及时效强化
1.铝合金分类
铝合金常用： AL-Si AL-Cu AL-Mg AL-Mn
等合金系。
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2. 铝合金的时效强化（热处理原理）
淬火
钢
马氏体强化
固溶强化
铝合金
淬火 固溶处理 仅造成过饱和
无强化效果
回火 塑韧化 碳化物析出
时效强化 第2相析出时强化
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固溶 处理
将铝合金加热到固溶化温度， 保温一定时间，迅速淬入水中 造成过饱和强化。
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4 从θ`相过渡到稳定的θ相，完全脱离 母相，晶格畸变消失，强化效果开 始下降。
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凡是具有时效强化的合金均有“回归”现象，即将 时 效强化后的铝合金，加热至230－250℃、短时间保温 （几秒或几分），迅速入水冷却，时效强化效果将消 除，合金又重新软化，又可继续进行加工。如再在室温 下放置，则又能发生正常的自然时效，回归现象可进行 多次。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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8.2 铜及其合金
铜及合金是应用广泛的有色金属之一，它 具有以下特点： （1）优异的物理、化学性能（2）良好的加 工性（3）某些特殊机械性能（4）色泽美观
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8.2.1 纯铜（紫铜） 纯铜呈紫红色，f.c.c，熔点1083℃，无同素 异晶转变，比重8.98g/cm3常用于制造导电体 及配制合金。纯铜的强度不高（抗拉强度200250Mpa）硬度低（40-50HBS）；塑性好（延 伸率45-55%）不宜作结构材料。
H62、H59等即六四黄铜，强度较好（Zn39-45时 抗拉强度最高），塑性差，在456℃，塑性好，只适合 热加工，常用作铆钉、螺帽、垫圈等。
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黃銅為銅和鋅的合金，金屬光澤由 隨鋅含量增加由橙紅色轉為黃色。
黄 铜 退 火 组 织
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1980年 莫斯科 奥运会 火炬
2000年 悉尼 奥运会 火炬
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常用铸造铝合金 Al-Si ZL101 ZAl Al-Cu ZL201 ZAl Al-Mg ZL301 ZAl Al-Mn ZL401 ZAl
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发动机活塞常用铝合金制造，初始使用灰铸铁， 1911年开始研制铝合金。1920年Al-Cu-Ni-Mg系活 塞研制成功投入使用，汽油机活塞11-16m/s、柴油 机活塞6-8.5m/s。活塞常见破坏有强制振动、穴蚀、 敲缸等。