有色金属材料简介

有色金属知识简介

第一章有色金属分类及其相关知识

1.1概述及背景

在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他金属及其合金称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位，例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必须的材料，等等

有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。

1.2有色金属定义

定义：狭义上的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。

1.3有色金属分类

（1）.有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。

（2）.有色合金，按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。

（3）.有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金材、铅和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。按形状分类时，可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。

（4）.在有色金属中，还有各种各样的分类方法

1.按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5，叫做“轻金属”（ 密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等. ）

2.而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金属”。（一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；）

3.象金、银、铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，

4.镭、铀、钍、钋等具有放射性，叫做“放射性金属”，

5.还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、镧、铀等因为地壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀有金属”。1.4 有色金属牌号命名

（1）命名原则有色金属及合金产品牌号的命名，规定以汉语拼音字母或者国际元素符号作为作为主题词代号，表示其所属大类，如用L或Al 表示铝，T或者Cu表示铜。主题词以后，用成分数字顺序结合产品类别来表示。即主题词之后的代号可以表示产品的状态、特征或者主要成分，如LF为防（F）锈的铝（L）合金；LD为锻（D）造用的铝（L）合金;LY为硬（Y）的铝（L）合金，这三种合金的主题词都是铝合金（L）。又如QSn为青（Q）铜中主要添加元素为锡（Sn）的一类；QAl9-4为青(Q)铜中还有铝（Al），成分中添加元素铝为9%其他元素添加为4%，这两种合金的主题词是青铜（Q），因此产品代号是由标准（GB340-78）规定的主题词汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法来表示。见表1及表2：

表1 常用有色金属和合金元素的名称及代号

表2 专用有色金属合金名称及其代号

1.5几种常见的有色金属及其合金

1.5.1铝及其合金

铝为银白色轻金属。有延展性。在潮湿的空气中能形成一层防止金属

腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出炫目的白色火焰，易溶于酸和碱溶液，不溶于水。相对密度2.70。熔点660℃。

沸点2327℃。

（1）比重小、比强度高,纯铝的比重只有2.72g/cm3，故其合金的比重（约2.5～2.88）也很小，采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强度钢高的多。

（2）有优良的物理、化学性能 铝的导电性好仅次于银、铜和金，在室温时的导电率约为铜的64％。铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。

（3）加工性能良好 铝及铝合金（退火状态）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理，可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。

由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。

1.5.1.1纯铝

纯铝是一种银白色的金属，熔点(与其纯度有关，99.996％时)为660.24℃，具有面心立方晶格，无同素异构转变。纯铝中含有Fe、Si、Cu、Zn等杂质元素，使性能略微降低。纯铝材料按纯度可分为三类。

（1）高纯铝（LG） 纯度为99.93-99.99%，牌号有L01、L02、L03、L04等四种，编号越大，纯度越高。

（2）工业高纯铝 纯度为98.85-99.9%，牌号有L0、L00等，用于制作铝箔、包铝及冶炼铝合金的原料。

（3）工业纯铝 纯度为98.0-99.0%，牌号有L1、L2、L3、L4、L5、等五种，编号越大，纯度越低。工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。

1.5.1.2铝合金

铝中加入合金元素(Si、Cu、Mg、Zn、Mn等)后，就形成了铝合金,除了保留纯铝的低密度、良好的导电性和导热性等优点外，通过合金化和其他工艺方法，可获得较高的强度，并保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度，而且可用热处理来大幅度地改善性能。因此铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。

一、铝合金分类

根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可将其分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

（1） 变形铝合金

定义：变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻