金属材料与热处理 第2版 第十单元 有色金属及合金.pptx

第十单元有色金属及合金;引言;轻金属(密度4.5g/cm3):Al、Mg、K、Ti等。

重金属(密度4.5g/cm3):Cu、Ni、Zn、Sn、Pb、Co等。

贵金属：Au、Ag、Pt等。

稀有金属：W、Ti、Mo、V、Nb等。

放射性金属：Ra、Th、U等

半金属：Si、Ge、B等。;模块一铝及铝合金;主要内容;一、工业纯铝;1.性能特点

1）密度较小，约为2.7g/cm3；熔点660℃。面心立方晶格（FCC）；无同素异晶转变；无磁性。

2）具有良好的导电性、导热性。

3）耐腐蚀性好。

4)强度低，塑性好，比强度高；可通过冷变形强化提高强度、硬度。

5）纯铝在低温下，甚至在超低温下都具有良好的塑性和韧性，在0～－253℃之间塑性和冲击韧性不降低。;2.工业纯铝的分类;3.工业纯铝的牌号;铝是可以回收利用的金属;二、铝合金的分类;纯铝的强度和硬度很低，不宜做工程结构材料。

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。

铝合金既具有高强度又保持纯铝的优良特性。;铝合金;变形铝合金又分为两类：成分在F点以左的合金，固溶体成分不随温度而变，属热处理不可强化合金；成分在D～F点之间的合金，固溶体成分随温度而变，属热处理可强化铝合金。;成分在D点以右的合金，由于有共晶组织存在，适于铸造，称为铸造铝合金。

铸造铝合金中有成分随温度变化的固溶体，也能用热处理强化。但距D点越远，强化效果愈不明显。;三、铝合金的时效硬化;偶然事件导致的发现;由于铝没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。

铝合金的热处理强化主要是由于合金元素高温时在铝合金中有较大的固溶度，且随温度的降低而急剧减小并析出第二相所致。

固溶处理：把铝合金加热到α相区，保温后在水中快冷，得到单相过饱和的α固溶体，这种处理方式称为固溶处理或淬火。;;2）背景资料

1904年德国A·Welmer发明并获专利。

1916年用于制造飞机。

1938年Guinier–Preston建立学说。;含4%Cu的铝合金自然时效曲线;;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。;含4%Cu的铝合金在不同温度下的人工时效曲线;回归;四、变形铝合金;按GB/T16474─1996规定，变形铝合金牌号用四位字符体系表示，牌号的第一、三、四位为数字，第二位为字母“A”。

牌号中第一位数字是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的顺序来表示变形铝合金的组别。依其主要合金元素的排列顺序分别标示为2、3、4、5、6、7。

例如，5A50，表示以镁为主要合金元素的变形铝合金，后两位数字用以标识同一组别的不同铝合金。;1.防锈铝合金;防锈铝合金锻造退火后是单相固溶体，抗腐蚀能力高，塑性好。

这类铝合金不能进行时效硬化，属于不能热处理强化的铝合金，但可冷变形加工，利用加工硬化，提高合金的强度。

常用来制造需弯曲、冷拉或冲压的零件，如管道、容器、飞机油箱、铆钉、飞机行李架等。;常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蚀性和强度高于纯铝，用于制造油罐、油箱、管道、铆钉等需要弯曲、冲压加工的零件。

常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比纯铝小，强度比Al-Mn合金高，在航空工业中得到广泛应用，如制造管道、容器、铆钉及承受中等载荷的零件。;卫星天线（LF21）;2.硬铝合金;合金中的Cu、Mg是为了形成强化相θ相及S相。Mn主要是提高合金的耐蚀性，并有一定的固溶强化作用，但Mn的析出倾向小，不参与时效过程。少量的Ti或B可细化晶粒和提高合金强度。

硬铝主要分为三种：低合金硬铝，合金中Mg、Cu含量低；标准硬铝，合金元素含量中等；高合金硬铝，合金元素含量较多。;①低合金硬铝LY1、LY10等,Mg、Cu含量较低,塑性好,强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。主要用于制作铆钉，常称铆钉硬铝。形加工性能良好，时效后切削加工性能也较好。主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件。

②标准硬铝LY11等，合金元素含量中等，强度和塑性属中等水平。退火后变强化的铝合金，亦可进行形变强化。合金中的Cu、Mg可形成强化相?及s相;Mn主要提高抗蚀性,并起一定固溶强化作用,因其析出