1、学习目的 理解铝及铝合金、铜及铜合金、轴承合金等非铁合金的性能和特点； 掌握常用铝合金、铜合金轴承合金的牌号、特点及用途； 了解粉末冶金材料的基本知识，粉末冶金工艺及应用。,第八章 有色金属及其合金,金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。除钢铁以外的其余金属及其合金统称为有色金属。特点：有色金属及其合金具有许多特殊的力学、物理和化学性能；具有比密度小、比强度高和导电性能和导热性能优良，熔点高等特点。应用：主要用于航天与电工等行业。,8.1 铝及铝合金8.2 铜及铜合金8.3 钛及钛合金8.4 轴 承 合 金 8.5 粉末冶 金,第八章 有色金属及其合金,（一）铝和铝合金,（1）工业纯铝的性能
2、纯铝的密度较小（约2.7g/cm3）；熔点为660； 工业纯铝导电和导热性能好（仅次于银、铜、金）。 抗腐蚀性能好，塑性加工性能好，可加工成板、带、箔和挤压制品等，可进行气焊、氩弧焊、点焊。 纯铝的强度很低，但塑性很高；通过加工硬化，可使纯铝的硬度提高，但塑性下降。,在空气中，铝的表面可生成致密的氧化膜。它可隔绝空气，故在大气中具有良好的耐蚀性。 铸、压力加工、焊和切削加工性能具佳。 工业纯铝中含有少量铁、硅等杂质元素，杂质含量增加，其导电性、抗蚀性及塑性都降低。用途： 代替贵重的铜合金，制作导线、电缆； 配制各种铝合金以及制作要求不高的器具。 要求导热、抗蚀性好而对强度要求不高的产品（散热器
3、）。,分类：纯铝（99WAl99.85)和高纯铝（WAl99.85%）两类。 1060、1035、1200等，编号越大，纯度越低。,纯铝的牌号表示法：铝含量不低于99.00%时为纯铝，其牌号用1×××系列表示。 最后两位数字表示最低铝百分含量。当最低铝百分含量精确到0.01%时，牌号的最后两位数字就是最低铝百分含量中小数点后面的两位。 牌号第二位的字母表示原始纯铝的改型情况。如果第二位的字母为A，则表示为原始纯铝；如果是 BT 的其他字母（按国际规定用字母表的次序选用），则表示为原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。,（2）铝合金 纯铝的强度低，不适
4、宜作结构材料，若往铝中加入适量的硅、铜、镁、锰等合金元素而形成铝合金，则提高了强度，且仍具有密度小、耐蚀性好、导热性好等特点。因此应用广泛。分类： 根据铝合金的成分及生产工艺特点，可分为变形铝合金和铸造铝合金。,强化方法固溶、冷变形、时效强化,-CuAl2,时效强化 淬火后合金强硬度随时间延长而显著升高,时效工艺固溶处理（水冷淬火） 过饱和固溶体,时效过程 过饱和固溶体分解，析出强化相 。,自然时效 在室温长时间停留，如，数天。人工时效 加热至100200，保温一定时间。,时效效果 时效温度高，则速度快，但强化效果小。,（）变形铝合金,防锈铝 LF，不可热处理强化，做油箱、油管、铆钉。硬铝 L
5、Y，做螺旋桨叶片、支柱。超硬铝 LC，做飞机大梁、起落架。锻铝 LD，做锻件、模锻件。,（3）铸造铝合金,Al-Si 合金（硅铝明） 铸造性好（熔点低、流动性好、收缩小）。,铸造铝合金的应用,（二）铜及铜合金,（1）工业纯铜 纯铜又称紫铜，密度为8.96g/cm3，熔点为1083.4。导电性和导热性优良，仅次于银而居于第二位。 强度不高，硬度很低，塑性极好，并有良好的低温韧性，可以进行冷、热压力加工（轧制（型材）锻造、挤压（模具）、拉拔、冲压等）。 纯铜具有很好的化学稳定性，在大气、淡水及冷凝水中均有优良的抗蚀性。但在海水中的抗蚀性较差，易被腐蚀。纯铜在湿空气中，表面将产生碱性碳酸盐的绿色薄膜
6、，称铜绿。,纯铜管,工业纯铜用“T”和数字表示。“T”表示“铜”字母汉语拼音字首，数字表示顺序号,顺序号越大，杂质含量越高。 牌号：常见牌号有T1、T2、T3 和T4 。T1（WCu=99.95%），T2（WCu=99.90%）,T3（WCu=99.70%）,T4（WCu=99.50%）。 用途： T1、T2 主要用于导电、导热及兼有耐蚀性的器材，如电线、电缆、电刷、防磁器械、化工用传热或深冷设备等。 T3 和T4 主要用于配制铜合金的原料。,（2）铜合金 、分类 按化学成分：铜合金可分为黄铜、青铜及白铜三大类。常用的是黄铜和青铜；白铜（以镍为主要合金元素）很少用。黄铜：以锌为主要合金元素的铜
7、-锌合金。有普通黄铜（铜和锌组成）和特殊黄铜（或复杂黄铜）（普通黄铜加入其他元素）。 青铜：以除锌和镍以外的其它元素作为主要合金元素的铜合金（按其所含主要合金元素的种类可分为锡青铜、铅青铜、铝青铜、硅青铜等）。按生产方法分为：压力加工和铸造合金两类。,普通黄铜 Cu-Zn合金单相黄铜 如 H80，含 80% Cu ，单相，塑性好，可冷成型。双相黄铜 如 H62，+ ，可热变形。铸造黄铜 如 ZCuZn38，含38% Zn 。,、铜合金牌号 A、普通黄铜 “H数字”。如，H68表示WCu=68% ,其余为锌。 力学性能、工艺性和耐腐蚀性都较好，应用广泛。 B、特殊黄铜 “H主加元素铜的质量分数主
8、加元素的质量分数其他元素的质量分数”。如HPb591，表示WCu=59% ， WPb=1% 的铅黄铜。 C、铸造铜合金 “ZCu主加元素符号及质量分数其他元素符号及质量分数”。如，ZCuZn38,表示WZn=38%、余量为铜的铸造普通黄铜；ZCuSn10P1表示WSn=10%、WP=1%、余量为铜的铸造锡青铜。,D、青铜 “Q主加元素符号及质量分数其他元素符号及质量分数”。如：QAL5,表示WAl=5% ，其余为铜的铝青铜。 铸造青铜的牌号与铸造黄铜一样。,黄铜的性能,复杂黄铜 改善Cu-Zn合金的耐蚀性、机械性能。,（2）青铜 Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Be系等合金。,压力加工青铜Sn青
9、铜 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余为 Cu 。做轴承、弹簧等。 Al青铜 如 QAl 10-3-1.5，做耐蚀、抗磨的齿轮、轴套等。Be青铜 如 QBe2，做弹簧，高速轴承等。铸造青铜 如Sn青铜 ，ZCuSn10Zn2 。,（3）白铜 Cu-Ni 系合金,如，B19 ，含 19%Ni 的普通白铜，做船舶仪器零件等。,8.3 钛及钛合金,特性 强度、塑性、比强度高，耐蚀、耐热、耐低温。,纯钛银白色，熔点1680，密度4.54 g/cm3 。同素异构转变 882时，密排六方-Ti -Ti（体心立方）。牌号 工业纯钛 TA1TA3,钛飞船,2钛合金,TC4 时效后的组织： 块状基体
10、针状,-Ti 合金可变形强化，如 TA7（Ti-5Al-2.5Sn） Ti 合金可时效强化，TB1（Ti-3Al-13V-11Cr） （+）-Ti 合金可时效强化，TC4（Ti-6Al-4V）,热处理退火 650850（再结晶）450650（去应力）淬火 + 时效处理,（三）滑动轴承合金,滑动轴承：在滑动摩擦下工作的轴承，其工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不直接接触，减小摩擦损失和表面磨损，油膜具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。 为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。,滑动轴承合金：制造滑
11、动轴承轴瓦或内衬的合金。 轴承支承轴工作，会与轴颈产生摩擦，为减少轴承对轴颈的磨损，轴承合金必须具有如下的性能： （1）较高的抗压强度和疲劳强度； （2）摩擦因数小、表面能储存润滑油； （3）耐磨性好； （4）良好的抗蚀性、导热性； （5）良好的磨合性，加工性能好，价格低廉。,轴瓦,为了保证以上性能，轴承合金的组织是在软基体上分布硬质点或硬基体上分布软质点的两相组织。 轴承工作时硬组织起支承抗磨作用；软组织被磨损后形成小凹坑，可储存润滑油，减小摩擦和承受振动。轴承合金牌号 由“Z(铸)基体元素与主加元素符号主加元素及质量分数辅加元素符号及质量分数”表示。如：ZSnSb11Cu6，表示WSb=1
12、1%，WCu=6%，其余为锡的铸造锡基轴承合金。 常用的轴承合金有锡基、铅基和铝基轴承合金。,Sn基轴承合金,ZChSnSb11-6（含11%Sb，6%Cu）。软基体 + 硬质点（白方块是-SnSb 白针状Cu6Sn5 ）,Pb基轴承合金ZChPbSb16-16-2()共晶软基体 + 硬质点,ZChSnSb11-6的组织，×100,Cu基轴承合金 做大载荷、高速轴承。 Pb青铜，ZQPb30，Cu硬基体Pb软质点。Sn青铜，ZQSn10-1，软基体硬质点。,（四）粉末冶金材料,粉末冶金：用金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混合物作原料，经压制成形和烧结获取金属材料或零件的生产方法，是一
13、种不熔炼的方法工艺。是制造工具材料的重要手段。 粉末冶金的生产工艺过程为：粉末制取粉末混合成型烧结后处理成品 用途：粉末冶金可生产多种具有特殊性能的金属材料，如硬质合金、耐热材料、减摩材料、过滤材料等等；还可直接生产很多机械零件，如齿轮、轴承、含有轴承、摩擦片等等,、粉末高速钢 具有较大的抗弯强度和抗冲击性能；韧性可提高50%，还可大大提高耐磨性；使工具寿命提高12倍。（模具钢、切削工具） 、硬质合金 将一些难熔的金属化合物和粘接剂混合加压成型，经过烧结而成的一种粉末冶金材料。 良好的耐蚀性和抗氧化性；高的抗压强度，但抗弯强度低；强度和热硬性高、耐磨性好。如：刀具、麻花钻、铣刀等。 、含油轴承材料 利用粉末冶金材料的多孔性，经浸油后，具有很好的自润滑性。当轴承工作发热油挤出工作面；停止工作又渗入孔中。则可保持很长时间不加油也能有效的工作。,
