第八章有色金属及其合金.ppt
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Al 99.6 99.5 99.5 99.5 99.5 99.45 99.35 99.3 99 99 99.35 余量
（6）用途
1A99～1A85：工业高纯铝，科学试验、化学工业 和其他特殊需求。
1A70A、1060、1050A、1035、1200：工业纯铝， 配制铝合金，也能加工成板、箔、管、线等形状，用 于制作垫片及电容器、电子管隔离罩、电线保护套管、 电缆电线线芯、飞机通风系统零件、化工容器、日用 炊具等产品，是目前有色金属中应用最多的一种材料。
4.1.2 铝合金概述
铝合金仍保持纯铝的密度小和抗腐蚀性好的特点，且力学 性能比纯铝高得多。
经过热处理后铝合金的力学性能可以和钢铁材料相比美。
铝合金与钢铁材料的相对力学性能比较
力学性能
相对比重 相对比抗拉强度 相对比屈服强度 相对比刚度
低碳钢 1.0 1.0 1.0 1.0
材料名称
低合金钢 高合金钢
4.1 铝及铝合金
4.1.1 纯铝
（1）物理性能 外观：银白色； 周期表中的位置：第Ⅲ周期主族，Z=13，化合价为+3价； 晶体结构：面心立方，无同素异构转变。 熔点：660℃； 密度：2.72g/cm3，约为铁的1/3。 导电、导热性：仅次于金、银和铜。 （2）化学性能 在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜， 阻止了氧与内部金属基体的作用，所以铝在大气和淡水中具有 良好的耐蚀性，但在酸、碱和盐的水溶液中，表面的氧化膜易 破坏，使铝很快被腐蚀。
1.0
1.0
1.6
2.5
1.7
4.2
稀有高熔点金属：熔点高，自1830℃（锆）至3400℃ （钨），硬度高，抗腐蚀性强，可与一些非金属元素生成非常 硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼 化物。包括钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼;
稀有分散金属：镓、铟、铊、锗;
稀土金属：镧系元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇， 共17个元素；它们的原子结构相同，理化性质很近似，在矿石 中它们总是伴生在一起。化学性质活泼，与硫、氧、氢、氮等 有强烈的亲和力。
由于铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工，可加工
成厚度为0.0006mm的铝箔和冷拔成极细的细丝。
不同状态ห้องสมุดไป่ตู้工业纯铝的力学性能
力学性能
抗拉强度 σb/MPa 屈服强度σ0.2/MPa 断后伸长率 δ(%) 断面收缩率 ψ(%) 布氏硬度 HB 抗剪强度 σr/MPa 弯曲疲劳强度 σ-1/MPa
材料的加工状态
压力加工 铸态
退火(软质) 未退火(硬质)
90～120 80～110 150～250
－
50～80 120～240
11～25 32～40
4～8
－
70～90
50～60
24～32 15～25
40～65
42
60
100
－
50
40
（5）牌号
我 国 变 形 铝 的 牌 号 表 示 方 法 ， GB/T3190-1996 较 GB/T3190-82有很大的变化。
（3）贵金属——在地壳中含量少，开采和提取比较困难， 价格比较贵。包括金、银和铂族铂、铱、锇、钌、钯、铑）。 特点是：密度大（10.4～22.4g/cm3），其中铂、铱、锇是金 属元素中最重的几种金属；熔点高（916～3000℃）；化学性 质稳定，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）。
（4）稀有金属——在自然界中含量少、分布稀散或难从 原料中提取的金属。
第4章 有色金属及其合金
黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金。
：除铁、铬、锰以外的83种金属。
分为五大类：
（1）轻金属——ρ＜4.5g/cm3的有色金属；密度小，化学 活性大，与O、S、C和卤素的化合物都相当稳定。包括铝、镁、 铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛。
（2）重金属——ρ＞4.5g/cm3的有色金属；包括铜、镍、 铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋。
（3）力学性能
较低的强度、硬度：σb = 80~100 MPa，HBS=15~25； 很高的塑性：δ= 30~50 %，ψ=70~90%； 力学性能与纯度和加工状态有关，纯度愈高，塑性愈好，但 强度愈低。 具有良好的低温性能，在0～-253℃塑性和冲击韧性不降低。
（4）工艺性能
易于铸造，易于切削，还具有很好的焊接性能；
GB3190-1996：采用了国际四位数字体系牌号和四位 字符体系牌号两种牌号的命名方法。
第一位数字：“1”：纯铝； 第二位数字或字母：数字0或字母A，原始纯铝，1～9 或B～Y，原始纯铝的改型。 最后两位数字：最低铝百分含量中小数点后面的两位。
新牌号 1A99 1A97 1A95 1A93 1A90 1A85 1A80 1A80A 1070 1070A 1370 旧牌号 原LG5* 原LG4* － 原LG3* 原L G2* 原LG1* － － － 代L1 －
Al 99.99 99.97 99.95 99.93 99.9 99.85 99.8 99.8 99.7 99.7 99.7
新牌号 1060 1050 1050A 1A50 1350 1145 1035 1A30 1100 1200 1235 8A06 旧牌号 代L2 － 代L3 原LB2* － － 代L4 原L4-1* 代L5-1 代L5 － 原L6*
贵金属：广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业， 以及高温仪表和接触剂等。
稀有高熔点金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物：是 生产硬质合金的重要材料。 锆：由于中子吸收截面小，还是核燃料的包壳材料。
稀土金属：在冶炼中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属，且 能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒，能使铸铁中石墨球化。
稀有放射性金属：钋、镭、锕、钍、镤和铀6个天然放射 性元素及12个人造超铀元素，如钫、钚、锝、镅等。
（5）半金属——指硅、硒、碲、砷、硼5种元素，其物理 化学性质介于金属与非金属之间，故称半金属。
有色金属的应用：
铝、钛合金：比强度高、比刚度大，在航空、航海等工业 应用最广，铝的产量已超过有色金属总产量的1/3。 铜：军工和电气设备的基本材料； 铅：化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用； 锌：镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面； 镍、钴：是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。
（6）用途
1A99～1A85：工业高纯铝，科学试验、化学工业 和其他特殊需求。
1A70A、1060、1050A、1035、1200：工业纯铝， 配制铝合金，也能加工成板、箔、管、线等形状，用 于制作垫片及电容器、电子管隔离罩、电线保护套管、 电缆电线线芯、飞机通风系统零件、化工容器、日用 炊具等产品，是目前有色金属中应用最多的一种材料。
4.1.2 铝合金概述
铝合金仍保持纯铝的密度小和抗腐蚀性好的特点，且力学 性能比纯铝高得多。
经过热处理后铝合金的力学性能可以和钢铁材料相比美。
铝合金与钢铁材料的相对力学性能比较
力学性能
相对比重 相对比抗拉强度 相对比屈服强度 相对比刚度
低碳钢 1.0 1.0 1.0 1.0
材料名称
低合金钢 高合金钢
4.1 铝及铝合金
4.1.1 纯铝
（1）物理性能 外观：银白色； 周期表中的位置：第Ⅲ周期主族，Z=13，化合价为+3价； 晶体结构：面心立方，无同素异构转变。 熔点：660℃； 密度：2.72g/cm3，约为铁的1/3。 导电、导热性：仅次于金、银和铜。 （2）化学性能 在大气中极易与氧作用在表面生成一层牢固致密的氧化膜， 阻止了氧与内部金属基体的作用，所以铝在大气和淡水中具有 良好的耐蚀性，但在酸、碱和盐的水溶液中，表面的氧化膜易 破坏，使铝很快被腐蚀。
1.0
1.0
1.6
2.5
1.7
4.2
稀有高熔点金属：熔点高，自1830℃（锆）至3400℃ （钨），硬度高，抗腐蚀性强，可与一些非金属元素生成非常 硬和非常难熔的稳定化合物，如碳化物、氮化物、硅化物和硼 化物。包括钨、钼、钽、铌、锆、铪、钒和铼;
稀有分散金属：镓、铟、铊、锗;
稀土金属：镧系元素以及与镧系元素性质很相近的钪、钇， 共17个元素；它们的原子结构相同，理化性质很近似，在矿石 中它们总是伴生在一起。化学性质活泼，与硫、氧、氢、氮等 有强烈的亲和力。
由于铝的塑性很好，便于进行各种冷、热压力加工，可加工
成厚度为0.0006mm的铝箔和冷拔成极细的细丝。
不同状态ห้องสมุดไป่ตู้工业纯铝的力学性能
力学性能
抗拉强度 σb/MPa 屈服强度σ0.2/MPa 断后伸长率 δ(%) 断面收缩率 ψ(%) 布氏硬度 HB 抗剪强度 σr/MPa 弯曲疲劳强度 σ-1/MPa
材料的加工状态
压力加工 铸态
退火(软质) 未退火(硬质)
90～120 80～110 150～250
－
50～80 120～240
11～25 32～40
4～8
－
70～90
50～60
24～32 15～25
40～65
42
60
100
－
50
40
（5）牌号
我 国 变 形 铝 的 牌 号 表 示 方 法 ， GB/T3190-1996 较 GB/T3190-82有很大的变化。
（3）贵金属——在地壳中含量少，开采和提取比较困难， 价格比较贵。包括金、银和铂族铂、铱、锇、钌、钯、铑）。 特点是：密度大（10.4～22.4g/cm3），其中铂、铱、锇是金 属元素中最重的几种金属；熔点高（916～3000℃）；化学性 质稳定，能抵抗酸、碱，难于腐蚀（除银和钯外）。
（4）稀有金属——在自然界中含量少、分布稀散或难从 原料中提取的金属。
第4章 有色金属及其合金
黑色金属：铁、铬、锰及它们的合金。
：除铁、铬、锰以外的83种金属。
分为五大类：
（1）轻金属——ρ＜4.5g/cm3的有色金属；密度小，化学 活性大，与O、S、C和卤素的化合物都相当稳定。包括铝、镁、 铍、锂、钠、钾、钙、锶、钡、钛。
（2）重金属——ρ＞4.5g/cm3的有色金属；包括铜、镍、 铅、锌、钴、锡、汞、镉、铋。
（3）力学性能
较低的强度、硬度：σb = 80~100 MPa，HBS=15~25； 很高的塑性：δ= 30~50 %，ψ=70~90%； 力学性能与纯度和加工状态有关，纯度愈高，塑性愈好，但 强度愈低。 具有良好的低温性能，在0～-253℃塑性和冲击韧性不降低。
（4）工艺性能
易于铸造，易于切削，还具有很好的焊接性能；
GB3190-1996：采用了国际四位数字体系牌号和四位 字符体系牌号两种牌号的命名方法。
第一位数字：“1”：纯铝； 第二位数字或字母：数字0或字母A，原始纯铝，1～9 或B～Y，原始纯铝的改型。 最后两位数字：最低铝百分含量中小数点后面的两位。
新牌号 1A99 1A97 1A95 1A93 1A90 1A85 1A80 1A80A 1070 1070A 1370 旧牌号 原LG5* 原LG4* － 原LG3* 原L G2* 原LG1* － － － 代L1 －
Al 99.99 99.97 99.95 99.93 99.9 99.85 99.8 99.8 99.7 99.7 99.7
新牌号 1060 1050 1050A 1A50 1350 1145 1035 1A30 1100 1200 1235 8A06 旧牌号 代L2 － 代L3 原LB2* － － 代L4 原L4-1* 代L5-1 代L5 － 原L6*
贵金属：广泛地应用于电气、电子工业、宇宙航空工业， 以及高温仪表和接触剂等。
稀有高熔点金属的碳化物、氮化物、硅化物和硼化物：是 生产硬质合金的重要材料。 锆：由于中子吸收截面小，还是核燃料的包壳材料。
稀土金属：在冶炼中有脱硫、脱氧作用，能纯净金属，且 能减少、消除钢的枝晶结构和细化晶粒，能使铸铁中石墨球化。
稀有放射性金属：钋、镭、锕、钍、镤和铀6个天然放射 性元素及12个人造超铀元素，如钫、钚、锝、镅等。
（5）半金属——指硅、硒、碲、砷、硼5种元素，其物理 化学性质介于金属与非金属之间，故称半金属。
有色金属的应用：
铝、钛合金：比强度高、比刚度大，在航空、航海等工业 应用最广，铝的产量已超过有色金属总产量的1/3。 铜：军工和电气设备的基本材料； 铅：化工方面制耐酸管道、蓄电池等有广泛应用； 锌：镀锌钢材广泛应用于工业和生活方面； 镍、钴：是制造高温合金与不锈钢的重要战略物资。