工程材料与成形技术基础第2版教学课件作者庞国星第二篇常用工程材料6第六章非铁金属材料与硬质合金课件.ppt

第六章 非铁金属材料与硬质合金 有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电、磁、热性能，耐蚀性能及高的 比强度（强度与密度 之比）等，已成为现 代工业中不可缺少的 金属材料。 在冶金方面,一般把金属分为黑色金属和有色金属,黑色金属包括铁、锰、铬三种，有色金属包括黑色金属以外的所有金属。 有色金属又分为重金属、轻金属、贵金属和稀有金属四类： （1）重金属：包括铜、锌、铅、镍等，其密度大于 5kg·m-3； （2）轻金属：其密度小于5，包括钾、钠、钙、镁、铝等； （3）贵重金属：指性质不活泼的金属，金、银和铂系元素等； （4）稀有金属：包括锗、铍、镧及镧系、锕及锕系、钛、锆、铪、钼、钨、铌、钽等。 所谓稀有金属，从现代观点来看，只是它们的发现和工业上的应用较其它金属为晚之意，有些稀有金属在地壳中的分布量并不稀少，例如，钛元素在地壳内的含量居第十位．稀有金用约占金属总数的三分之二．在现代科学技术方面．它的应用日益广泛．因此．也可以把它从有色金属中划出来，列为第三大类。 一般稀有金属又可分为： ①稀有轻金属：锂、铷、銫、铍； ②稀有高熔点金属：钛、锆、（铪）、钒、钽（2996）、铌、 钼、钨（3380℃）、（铼3180℃）； ③稀有分散性金属：嫁、銦、铊、锗、铪、铼(密度22.7)； ④稀土金属：钇、镧及镧系； ⑤稀有放射性金属：锕及锕系、钋 、镭等。 变形有色金属及其合金的牌号表示方法还不统一。 铸造有色金属及其合金的牌号表示方法统一如下 ： ① 铸造有色纯金属的牌号为 ② 铸造有色合金的牌号为 Z+基体元素符号+主要合金元素符号及其名义百分含量数字+其他合金元素符号及其百分含量数字。 如ZAlSi7Cu4、ZCuZn31Al2、ZSnSb11Cu6等。 混合稀土元素符号用RE表示。 优质合金在牌号后标注字母“A”。 第一节 铝及铝合金 一、纯铝 纯铝具有银白色金属光泽，密度小（2.72 ），熔点低（660.4℃），导电、导热性能优良。 抗大气腐蚀性能好，易于加工成形 。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。 铝资源丰富，成本相对较低。工业纯铝的牌号有L1、L2、…L6，“L”是“铝”的汉语拼音字首，后边的数字表示纯度，数字越大则纯度越低。工业高纯铝的牌号以LG1、LG2、…LG5表示，其数字越大，纯度越高。纯铝中杂质含量增加，纯铝的性能有所下降。 二、铝合金的分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。 可将铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。 铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。 铝合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外还有Cr、Ni、Ti、Zr 等辅加元素。 三、铝合金的热处理 1. 铝合金的退火 铝合金退火的主要目的是消除应力或偏析，稳定组织，提高塑性。退火时将合金加热至约200℃-300?C，适当保温后空冷，或先缓冷到一定温度后再空冷。为了消除变形铝合金在塑性变形过程中产生的冷变形强化现象，可对其进行再结晶退火。再结晶退火的温度视合金成分和冷变形条件而定，一般在 350℃-450?C左右。 2. 铝合金的固溶时效处理 可热处理强化变形铝合金的热 处理方法：固溶处理 + 时效。 固溶处理是指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。 时效是指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。 在室温下进行的时效称自然时效；在加热条件下进行的时效称人工时效。 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。 3. 铝合金的回归处理 如果把已经时效强化的铝合金，重新加热到高于时效的温度200?C-280?C，经短时保温，可使强化相重新溶入?固溶体中，然后迅速冷却，合金将会重新变软恢复到淬火状态，这种现象称作回归。 回归处理后的铝合金仍能进行时效强化。回归现象的实际意义在于可使时效强化的铝合金重新变软，以便加工。 四、变形铝合金 根据国家标准GB/T 16474-96规定 ，变形铝及铝合金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。 （GB／T16474—1996）规定我国变形铝及铝合金采用国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种命名方法。按化学成分以在国际牌号注册组织注册命名的铝及铝合金，直接采用四位数字