1、1一 铝（一）铝的性能铝是第二大金属，产量和用量仅次于钢铁。在室温下密度约 2.7g/cm3，可与许多金属形成合金，某些铝合金的机械强度很高，甚至之可以超过结构钢，而且仍保持着质轻的优点，因此，铝被广泛用于制造飞机的外壳、火车、汽车的车厢以及快速转动的零部件等。铝的化学性质活泼，在自然界不以金属状态存在，而以硅酸铝形式广泛分布于岩石、土壤和动、植物体内，矿物有铝土矿、刚玉、明矾、冰晶石。铝是银白色的轻金属，熔点 660.37，沸点 2467，相对密度 2.702。纯铝较软，有良好的延展性、导电性和导热性。铝是活泼金属，在常温下和干燥的空气中，铝的表面形成厚度约 50埃的致密氧化膜，使铝不会进一
2、步被氧化，并能耐水的腐蚀。在冷的浓硫酸或浓硝酸中，铝的表面被氧化，形成钝化的氧化膜。铝能与卤素、硫、氮、磷、碳作用，与硅、铜、铁、锌、锡、镁、锰形成合金。铝是两性的，既能溶于酸，形成铝盐；也能溶于碱，生成铝酸盐。 铝的电子构型为（Ne）3s23p1，在化合物中通常表现为3 价，如Al2O3、AlCl3、Al2（SO4)3；只有在高温下，才可能形成一价化合物，如AlCl。铝容易形成矾，被称为铝矾，如 KAl（SO4）212H2O。 铝是一种优良的导电材料，仅次于金、银、铜、水银。然而，以单位质量导电性而论，铝比其他任何金属的导电性均好。因此，铝广泛用于制造电气工业和无线电工业，用它来制造电缆、电
3、线、母线、电枢、电容器、电话、无线电装置等。铝具有良好的导热性、反光性，因此，它是制造机械活塞、热交换器、冷却散热板、饭锅、电熨斗等传热设备的理想材料。铝熔点低，铸造性能好。铝极富延展性，易进行机械加工、轧制、切削、拉丝、压延、锻造等；铝具有良好的防腐性能，在空气中表面生成一层致密、光亮、坚硬、透明的氧化铝薄膜，起到天然保护层的作用；铝与氧有很大的亲和力，能将其他许多金属氧化物中的氧夺过来，将其还原成金属，因而，铝在冶金工业上被广泛用作脱氧剂。铝粉或铝箔在空气中加热会着火燃烧，并发出炫目的亮光，所以军事上它用来制造照明弹和燃烧弹，同时铝粉或铝箔燃烧放出大量的热，可使温度达到 3000以上。(二
4、) 铝的应用轻工业 日用五金（52）、家用电器（31）、日用玻璃（5）、日用化工（3）电气行业 高压输电线、变压器线圈、感应电动机转子、铝电力线缆、铝电磁线机械制造业 主要使用铝合金电子行业 收音机、扩大机、电视机及电容、电位器、扬声器、军工产品雷达、雷达侦察干扰设备、战术导弹加套设备、卫星地面站加套设备等汽车行业 科技进步进一步提高汽车零部件的国产化率和铝合金化率冶金行业 炼钢脱氧、铁合金及特种钢生产的添加剂建筑行业 铝门窗、结构件、装饰板、铝幕墙等包装材料 易拉罐、铝箔2其他行业 机车、车辆、客车制造、铁路电气化、公路、港口、内河航运和民用航空、航天、造船、石油、国防军工铝合金的分类及应用
5、一系:1000 系列铝合金代表 1050、1060 、1100 系列。在所有系列中 1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到 99.00%以上。由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为 1050以及 1060系列。1000 系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如 1050系列最后两位阿拉伯数字为 50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到 99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定 1050含铝量达到 99.5%.同样的道理 106
6、0系列铝板的含铝量必须达到 99.6%以上。 二系:2000 系列铝合金代表 2024、2A16（LY16）、 2A02（LY6）。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在 3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。 三系:3000 系列铝合金代表 3003 、 3A21 为主。我国 3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000 系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在 1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。 四系:4000 系列铝棒代表为 4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在 4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机
7、械零件,锻造用材,焊接材料;低熔点,耐蚀性好， 产品描述: 具有耐热、耐磨的特性 五系:5000 系列铝合金代表 5052、5005、5083、5A05 系列。5000 系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在 3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国 5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。 六系:6000 系列铝合金代表 6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和 5000系列的优点 6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应
8、用。可使用性好，容易涂层，加工性好。 七系:7000 系列铝合金代表 7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性. 目前基本依靠进口，我国的生产工艺还有待提高。 八系:8000 系列铝合金较为常用的为 8011 属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。 九系:9000 系列铝合金是备用合金。 铝合金典型用途 1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉 1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途 1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件
9、，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具 1145 包装及绝热铝箔，热交换器 1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜 1350 电线、导电绞线、汇流排、变压器带材 2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品 32014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件 2017 是第一个获得工业应用的 2XXX系合金，目前的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件 2024 飞机结构
10、、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件 2036 汽车车身钣金件 2048 航空航天器结构件与兵器结构零件 2124 航空航天器结构件 2218 飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环 2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270300。焊接性好，断裂韧性高，T8 状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力 2319 焊拉 2219合金的焊条和填充焊料 2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件 2A01 工作温度小于等于 100的结构铆钉 2A02 工作温度 200300的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片 2A06 工作
11、温度 150250的飞机结构及工作温度 125250的航空器结构铆钉 2A10 强度比 2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于 100的航空器结构铆钉 2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉 2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件 2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件 2A16 工作温度 250300的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱 2A17 工作温度 225250的航空器零件 2A50 形状复杂的中等强度零件 2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等 2A7
12、0 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等 2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件 2A90 航空发动机活塞 3003 用于加工需要有良好的成形性能、高的抗蚀性可焊性好的零件部件，或既要求有这些性能又需要有比 1XXX系合金强度高的工作，如厨具、食物和化工产品处理与贮存装置，运输液体产品的槽、罐，以薄板加工的各种压力容器与管道 3004 全铝易拉罐罐身，要求有比 3003合金更高强度的零部件，化工产品生产与贮存装置，薄板加工件，建筑加工件，建筑工具，各种灯具零部件 3105 房间隔断、档板、活动房板、檐槽和落水管，薄板成形加工件，瓶盖、瓶塞等 3A21 飞机
13、油箱、油路导管、铆钉线材等；建筑材料与食品等工业装备等 45005 与 3003合金相似，具有中等强度与良好的抗蚀性。用作导体、炊具、仪表板、壳与建筑装饰件。阳极氧化膜比 3003合金上的氧化膜更加明亮，并与 6063合金的色调协调一致 5050 薄板可作为致冷机与冰箱的内衬板，汽车气管、油管与农业灌溉管；也可加工厚板、管材、棒材、异形材和线材等 5052 此合金有良好的成形加工性能、抗蚀性、可烛性、疲劳强度与中等的静态强度，用于制造飞机油箱、油管，以及交通车辆、船舶的钣金件，仪表、街灯支架与铆钉、五金制品等 5056 镁合金与电缆护套铆钉、拉链、钉子等；包铝的线材广泛用于加工农业捕虫器罩，以
14、及需要有高抗蚀性的其他场合 5083 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，诸如舰艇、汽车和飞机板焊接件；需严格防火的压力容器、致冷装置、电视塔、钻探设备、交通运输设备、导弹元件、装甲等 5086 用于需要有高的抗蚀性、良好的可焊性和中等强度的场合，例如舰艇、汽车、飞机、低温设备、电视塔、钻井装置、运输设备、导弹零部件与甲板等 5154 焊接结构、贮槽、压力容器、船舶结构与海上设施、运输槽罐 5182 薄板用于加工易拉罐盖，汽车车身板、操纵盘、加强件、托架等零部件 5252 用于制造有较高强度的装饰件，如汽车等的装饰性零部件。在阳极氧化后具有光亮透明的氧化膜 5254 过氧化氢及
15、其他化工产品容器 5356 焊接镁含量大于 3%的铝-镁合金焊条及焊丝 5454 焊接结构，压力容器，海洋设施管道 5456 装甲板、高强度焊接结构、贮槽、压力容器、船舶材料 5457 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件 5652 过氧化氢及其他化工产品贮存容器 5657 经抛光与阳极氧化处理的汽车及其他装备的装饰件，但在任何情况下必须确保材料具有细的晶粒组织 5A02 飞机油箱与导管，焊丝，铆钉，船舶结构件 5A03 中等强度焊接结构，冷冲压零件，焊接容器，焊丝，可用来代替5A02合金 5A05 焊接结构件，飞机蒙皮骨架 5A06 焊接结构，冷模锻零件，焊拉容器受力零件，飞机蒙皮骨
16、部件 5A12 焊接结构件，防弹甲板 6005 挤压型材与管材，用于要求强高大于 6063合金的结构件，如梯子、电视天线等 6009 汽车车身板 6010 薄板：汽车车身 6061 要求有一定强度、可焊性与抗蚀性高的各种工业结构性，如制造卡车、塔式建筑、船舶、电车、夹具、机械零件、精密加工等用的管、棒、形材、板材 6063 建筑型材，灌溉管材以及供车辆、台架、家具、栏栅等用的挤压材料 6066 锻件及焊接结构挤压材料 6070 重载焊接结构与汽车工业用的挤压材料与管材 56101 公共汽车用高强度棒材、电导体与散热器材等 6151 用于模锻曲轴零件、机器零件与生产轧制环，供既要求有良好的可锻性
17、能、高的强度，又要有良好抗蚀性之用 6201 高强度导电棒材与线材 6205 厚板、踏板与耐高冲击的挤压件 6262 要求抗蚀性优于 2011和 2017合金的有螺纹的高应力零件 6351 车辆的挤压结构件，水、石油等的输送管道 6463 建筑与各种器具型材，以及经阳极氧化处理后有明亮表面的汽车装饰件 6A02 飞机发动机零件，形状复杂的锻件与模锻件 7005 挤压材料，用于制造既要有高的强度又要有高的断裂韧性的焊接结构，如交通运输车辆的桁架、杆件、容器；大型热交换器，以及焊接后不能进行固熔处理的部件；还可用于制造体育器材如网球拍与垒球棒 7039 冷冻容器、低温器械与贮存箱，消防压力器材，军
18、用器材、装甲板、导弹装置 7049 用于锻造静态强度与 7079-T6合金的相同而又要求有高的抗应力腐蚀开裂勇力的零件，如飞机与导弹零件起落架液压缸和挤压件。零件的疲劳性能大致与 7075-T6合金的相等，而韧性稍高 7050 飞机结构件用中厚板、挤压件、自由锻件与模锻件。制造这类零件对合金的要求是：抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力、断裂韧性与抗疲劳性能都高 7072 空调器铝箔与特薄带材；2219、3003、3004、5050、5052、5154、6061、7075、7475、7178 合金板材与管材的包覆层 7075 用于制造飞机结构及期货 他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构件、模具制造
19、7175 用于锻造航空器用的高强度结构性。T736 材料有良好的综合性能，即强度、抗剥落腐蚀与抗应力腐蚀开裂性能、断裂韧性、疲劳强度都高 7178 供制造航空航天器的要求抗压屈服强度高的零部件 7475 机身用的包铝的与未包铝的板材，机翼骨架、桁条等。其他既要有高的强度又要有高的断裂韧性的零部件 7A04 飞机蒙皮、螺钉、以及受力构件如大梁桁条、隔框、翼肋、起落架等（三）铝的发展前景我国建筑铝材应用前景和发展前景广阔，但在建筑铝型材之外，铝型材的应用范围相当广泛，我国应利用企业的自身优势来开拓市场，忌流于“被动”开发，要积极“主动”开发，要熟悉材料的功能和市场的需求，要做领先的创新的“替代”开
20、发。我国铝型材产量虽已居世界第一位，但从人均消费量上来看，仍有发展空间。有资料分析，由于我国申奥、申博成功，以及房地产业的迅猛发展。到2010年，我国建筑铝型材的需求可达 320万吨。而且，由于我国铝型材生产成本较低，铝型材出口的迅速增长是可以预期的。据预测，到 2010年我国铝型材净出口将达 60万吨。近年来，我国包装工业迅速崛起，各种新型包装材料层出不穷。尤其是铝箔在包装业的应用越来越显示出所特有的优越性能，为铝箔在包装业的消费，形成了新的市场增长点，打开了新的增量空间随着全球包装工业的快速发展，包装业6已成为发达国家的重要支柱产业。在美国，包装业已成为第三大产业；在欧洲，包装业已是第七大
21、产业。全球包装工业的发展，极大地带动了铝箔消费，使包装业成为铝箔最大的应用消费市场。二 铜（一）铜的性质元素名称：铜 元素符号：Cu 元素原子量：63.55 元素类型：金属元素 质子数：29 中子数：35 原子序数：29 所属周期：3 所属族数：IB 电子层分布：2-8-18-1 元素描述： 呈紫红色光泽的金属，密度 8.92克/厘米 3。熔点 1083.40.2，沸点2567。常见化合价+1 和+2（3 价铜仅在少数不稳定的化合物中出现）。电离能7.726电子伏特。铜是人类发现最早的金属之一，也是最好的纯金属之一，稍硬、极坚韧、耐磨损。还有很好的延展性。导热和导电性能较好。铜和它的一些合金有
22、较好的耐腐蚀能力，在干燥的空气里很稳定。但在潮湿的空气里在其表面可以生成一层绿色的碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3，这叫铜绿。可溶于硝酸和热浓硫酸，略溶于盐酸。容易被碱侵蚀。(二)铜的应用铜和铜合金的应用1 电气工业中的应用 电力输送 电力输送中需要大量消耗高导电性的铜，主要用于动力申线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。 在电线电缆的输电过程中，由于电阻发热而白白浪费电能。从节能和经济的角度考虑，目前世界上正在推广“最佳电缆截面“标准。过去流行的标准，单纯地从降低一次按装投资的角度出发，为了尽量减小电缆截面，以在设计要求的额定电流下，不至出现危险过热，来确定电缆的最低允许尺寸。按
23、这种标准铺设的电缆，虽然按装费低了；但是在长期使用过程中，电阻能耗却比较大。“最佳电缆截面“标准，则兼顾一次按装费用和电能消耗这两个因素，适当放大电缆尺寸，以达到节能和最佳综合经济效益的目的。按照新的标准，电缆截面往往要比老标准加大一倍以上，可以获得 50%左右的节能效果。 我国在过去一段时间内，由于钢供不应求，考虑到铝的比重只有铜的 30，在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。目前从环境保护考虑，空中输电线将转为铺设地下电缆。在这种情况下，铝与铜相比，存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点，而相形见绌。 同样的原回，以节能高效的铜绕组变压器，取代！日的铝绕组变压器，也是明智的选择
24、。7 电机制造 在电机制造中，广泛使用高导电和高强度的铜合金。主要用铜部位是定子、转子和轴头等。在大型电机中，绕组要用水或氢气冷却，称为双水内冷或氢气冷却电机，这就需要大长度的中空导线。 电机是使用电能的大户，约占全部电能供应的 60%。一台电机运转累计电费很高，一般在最初工作 5 00小时内就达到电机本易的成本，一年内相当于成本的 4 16 倍，在整个工作寿命期间可以达到成本的 200倍。电机效率的少量提高，不但可以节能；而且可以获得显著的经济效益。开发和应用高效电机，是当前世界上的一个热门课题。由于电机内部的能量消耗，主要来源于绕组的电阻损耗；因此，增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施
25、。近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比，铜绕组的使用量增加 25 100%。目前，美国能源部正在资助一个开发项目，拟采用铸入铜的技术生产电机转子。 通讯电缆 80年代以来，由于光纤电缆载流容量大等优点，在通讯干线上不断取代铜电缆，而迅速推广应用。但是，把电能转化为光能，以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。随着通讯事业的发展，人们对通讯的依赖越来越大，对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。 住宅电气线路 近年来，随着我国人民生活水平提高，家电迅速普及，住宅用电负荷增长很快。如图 6.6所示，1987 年居民用电量为 269.6 亿度（ l 度=1 千瓦?小时），10后年的 1996
26、年猛升到 1131 亿度，增加 3.2 倍。尽管如此，与发达国家相比仍有很大差距。例如，1995 年美国的人均用电量是我国的 14.6倍，日本是我国的 8.6倍。我国居民用电量今后仍有很大发展。预计从 1996 年到 2005年，还要增长 l4 倍。2电子工业中的应用 电子工业是新兴产业，在它蒸蒸日上的发展过程中，不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前它的应用己从电真空器件和印刷电路，发展到微电子和半导体集成电路中。 电真空器件 电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等，它们需 要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。 印刷电路 铜印刷电路，是把铜箔作为表面，粘贴在作为支撑的塑料板上；用
27、照相的办法把电路布线图印制在铜版上；通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后，在印刷线路板上与外部的连接处冲孔，把分立元件的接头或其它部分的终端插入，焊接在这个口路上，这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法，所有接头的焊接可以一次完成。这样，对于那些需要精细布置电路的场合，如无线电、电视机，计算机等，采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动；因而得到广泛应用，需要消费大量的铜箔。此外，在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。 集成电路 微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片（芯片），采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互
28、连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革，成为现代信息技术的基础。目前己开发出的超大规模集成电路，在比小姆指甲还小的单个芯片面8积上，能做出的晶体管数目，己达十万甚至百万以上。最近，国际著名的计算机公司 IBM（国际商业机器公司），己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线，取得了突破性进展。这种用铜的新型微芯片，可以获得 30%的效能增益，电路的线尺寸可以减小到 0.12微米，可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到 200万个。这就为古老的金属铜，在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用，开创了新
29、局面。 引线框架 为了保护集成电路或混合电路的正常工作，需要对它进行封装；并在封装时，把电路中大量的接头从密封体内引出来。这些引线要求有一定的强度，构成该集成封装电路的支承骨架，称为引线框架。实际生产中，为了高速大批量生产，引线框架通常在一条金属带上按特定的排列方式连续冲压而成。框架材料占集成电路总成本的 13 l4，而且用量很大；因此，必须要有低的成本。 铜合金价格低廉，有高的强度、导电性和导热性，加工性能、针焊性和耐蚀性优良，通过合金化能在很大范围内控制其性能，能够较好地满足引线框架的性能要求，己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。3. 交通工业中的应用
30、 船舶 由于良好的耐海水腐蚀性能，许多铜合金，如：铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜（锡锌青铜）、白钢以及镍铜合金（蒙乃尔合金）己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中，铜和铜合金占 23。 军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。大船的螺旋浆每支重 20 25 吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达 3 5吨。大船沉重的尾轴常用“海军上将“炮铜，舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。世界上第一艘核动力商船，使用了 30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在 10万吨级的船上就有 12个这种储油罐，相应的加热系统规模相当大。船上
31、的电气设备也很复杂，发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船，也最好用钢合金（通常是硅青铜）的螺丝和钉子来固定木结构，这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。 为了防止船壳被海生物污损影响航行，过去经常采用包覆铜加以保护；现在，则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。 二次世界大战中，为御防德国磁性水雷对舰船的袭击，曾发展了抗磁性水雷装置，在钢船壳周围附一圈铜带，通上电流以中和船的磁场，这样就可以不引爆水雷。从 1944年以后，盟军的所有船只，共计约 18，000 艘，都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜，例如其中
32、一艘用去铜线长 28 英里，重约 30 吨。 汽车 汽车用铜每辆 102I 公斤，随汽车类型和大小而异，对于小轿车约占自重的 69%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器，用黄铜带焊接成散热器管子，用薄的铜带折曲成散热片。 近年来为了进一步提高铜散热器的性能，增强它对铝散热器的竞争力，作 了许多改进。在材质方面，向铜中添加微量元素，以达到在不损失导热性的前 提下，提高其强度和软化点，从而减薄带材的厚度，节省用钢量；在制造工艺 9方面，采用高频或激光焊接铜管，并用钢
33、钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表 6.2，与钎焊铝散热器相比，在相同的散热条件 下，即在相同的空气和冷却剂的压力降下，新型铜散热器的重量更轻，尺寸显 著缩小；再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长，铜散热器的优势就更明显。此外，近年来为了环保，大力推广和发展电动汽车，每辆汽车的用钢量将成倍增加。 铁路 铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用 2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度，往往加入少量的铜（约 1%）或银 （约of）。此外，列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作。 飞机 飞机的航行也离不开铜。例如：飞机
34、中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材，轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材，导航仪表应用抗磁钢合金，众多仪表中使用破铜弹性元件等等。4. 轻工业中的应用 轻工业产品与人民生活密切相关，品种繁多、五花八门。由于钢具有良好综合性能，到处可以看到它大显身手的踪影。现仅举数例如下： 空调器和冷冻机 空调器和冷冻机的控温作用，主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能，在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。利用钢的良好加工性能，最近开发和生产出带有内槽和高翅片的散热管，用于制造空调器、冷冻机、化工及余热口收
35、等装置中的热交换器，可使新型热交换器的总热传导系数提高到用普通管的 23 倍，和用普通低翅片管的 1.21.3 倍，己在国内使用，可节省 40%的铜，并使热交换器体积缩小 13 以上。 钟表 目前生产的钟表，计时器和有钟表机构的装置，其中大部分的工作部件都用“钟表黄铜“制造。合金中含 1.5-2%的铅，有良好加工性能，适合于大规模生产。例如，齿轮由长的挤压黄铜棒切出，平轮由相应厚度的带材冲出，用黄铜或其它铜合金制作搂刻的钟表面以及螺丝和接头等等。大量便宜的手表用炮铜（锡锌青铜）制造，或镀以镍银（白铜）。一些著名的大钟都用钢和铜合金制作。英国“大笨钟“的时针用的是实心炮铜杆，分针用的是 14英尺
36、长的铜管。 一个现代化的钟表厂，以铜合金为主要材料，用压力机和精确的模具加工，每天可以生产一万到三万只钟表，费用很低。 造纸 在当前信息万变的社会里，纸张消费量很大。纸张表面看来简单，但是造纸工艺却很复杂，需要通过许多步骤，应用很多机器，包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。其中许多部件，如：各种热交换管、辊轮、打击棒、半液体泵和丝网等，大部分都用钢合金制作。 例如，目前采用的长网造纸机，它要将制好的纸浆喷到快速运动的具有细小网孔（ 4060 目）的网布上。网布由黄铜和磷青铜丝编织而成，它的宽度很大，一般在 20英尺（6 米）以上，要求保持完全平直。网布在一系列小的黄铜或铜辊子上运动，当带着
37、喷附其上的纸浆通过时，湿气从下面空吸出去。网子同时振动以使纸浆中的小纤维粘结在一起。大型造纸机的网布尺寸很大，可以达到宽26英尺 8英寸（ 8. l 米）和长 100英尺（ 3 0. 5 米）。湿纸浆不但含水，而且含有造纸过程中使用的化学药剂，腐蚀性很强。为了保证纸张质量，对网布材10料要求很严，不但要有高的强度和弹性；而且要抗纸浆腐蚀，铜合金完全可以胜任。 印刷 印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后，在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。为避免受热软化，铜中往往含有少量的银或砷，以提高软化温度。然后，对版子进行腐蚀，形成分布着凹凸点子图形的印刷表面。 在自动排字机
38、上，要通过黄铜字型块的编排，来制造版型，这是铜在印刷中的另一个重要用途。字型块通常用的是含铅黄铜，有时也用铜或青铜。 医药 制药工业中，各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等5. 建筑用铜 管道系统 由于钢水管具有美观耐用、安装方便、安全防火、卫生保健等诸多优点，使它与镀锌钢管和塑料管相比存在明显优越的价格性能比。在住宅和公用建筑中，用于供水、供热、供气以及防火喷淋系统，日益受到人们的青睐，成为当前的首选材料。在发达国家中，铜制供水系统己占很大比重。美国纽约号称世界第六高楼的曼哈顿大厦，其中仅供水系统一项，就用去铜管 6 万英尺 （l
39、公里）。在欧洲，饮水用钢管消耗量很大。英国的饮水用钢管消耗量平均每人每年 1.6公斤，日本为 0.2公斤。由于镀锌钢管容易锈蚀，许多国家己明令禁用。香港早于1996年 1 月起禁止使用，上海也于 1998 年 5月起实行。我国在房屋建设中推广使用铜管道系统，势在必行。 房屋装修 在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收，它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状，而且它还有美观的色彩；因而很适合于用做房屋装修。它在教堂等古建筑物屋顶上的应用己有悠久历史，至今仍发出诱人的光彩；而且在现代大型建筑甚至公寓和住宅的建设上的应用也越来
40、越多。例如：在伦敦，代表现代英国建筑艺术的“英联邦委员会“大厦，屋顶形状复杂，用钢板建造，重约 25 吨；于 1966 年开放的水晶宫运动中心，用钢 60 吨做成波浪形的屋顶等等。据统计，用做屋顶的铜板，在德国平均每人每年消费 0.8公斤，美国为 0.2公斤。 此外，屋内的装修，如：门把手、锁、百页、按栏、灯具、墙饰以及厨房次具等等，使用钢制品不但经久耐用，消毒卫生，而且装点出高雅的气息，深受人们喜爱。6. 高科技上的应用 中计算机 超导和低温 最近发现了一些临界温度更高的材料，称为“高温超导材料“，它们大多是复合氧化物。较早发现和比较著名的一种是含铅的铜基氧化物（ YB2 Cu3 O7），临
41、界温度为 90K，可以在液氮温度下工作。目前还没有获得临界温度在室温附近的材料；而且这些材料难于做成大块物体，它们能通过可保持超导性的电流密度也不够高。因此，目前还未能在强电的场合下应用，有待进一步研究开发。 航天技术 火箭、卫星和航天飞机中，除了微电子控制系统和仪器、仪表设备以外，许多关键性的部件也要用到铜和铜合金。例如：火箭发动机的燃烧室和推力室的内11村，可以利用钢的优良导热性来进行冷却，以保持温度在允许的范围内。亚里安那 5号火箭的燃烧室内村，用的是铜一银一结合金，在这个村简内加工出 360个冷却通道，火箭发射时通入液态氢进行冷却。 此外，铜合金也是卫星结构中承载构件用的标准材料。卫星
42、上的太阳翼板通常是由铜与其它几个元素的合金制成的。（三） 铜的发展前景铜是可持续发展必不可少的材料。目前，铜主要应用在基础设施方面、热交换方面和电子产品方面。铜和其他金属如锌、铝、锡、镍等形成的合金，具有新的特性，有许多特殊用途。由于铜可加工性强、耐腐蚀，并且具有抑菌性，这些特性使得人们今后可以在更多领域使用铜，铜的应用市场前景非常广阔。三 镁（一）镁的性能物理性质：银白色的金属，密度 1.738克/厘米 3，熔点 648.9。沸点1090。化合价+2，电离能 7.646电子伏特，是轻金属之一，具有延展性，金属镁无磁性，且有良好的热消散性。化学性质：具有比较强的还原性,能与热水反应放出氢气，燃
43、烧时能产生眩目的白光，镁与氟化物、氢氟酸和铬酸不发生作用，也不受苛性碱侵蚀，但极易溶解于有机和无机酸中，镁能直接与氮、硫和卤素等化合，包括烃、醛、醇、酚、胺、脂和大多数油类在内的有机化学药品与镁仅仅轻微地或者根本不起作用。镁能和二氧化碳发生燃烧反应，因此镁燃烧不能用二氧化碳灭火器灭火。 1.与非金属单质的反应 2.与水的反应 3.与酸的反应 4.与氧化物的反应 5.镁与氯化铵反应（二）镁的应用与塑料相比，镁合金具有重量轻、比强度高、减振性好、热疲劳性能好、不易老化，又有良好的导热性、电磁屏蔽能力强、非常好的压铸工艺性能，尤其易于回收等优点，是替代钢铁、铝合金和工程塑料的新一代高性能结构材料。为
44、适应电子、通讯器件高度集成化和轻薄小型化的发展趋势，镁合金是交通、电子信息、通讯、计算机、声像器材、手提工具、电机、林业、纺织、核动力装置等产品外壳的理想材料。发达国家非常重视镁合金开发与应用，尤其在汽车零部件、笔记本电脑等便携电子产品的应用，每年以 20%的速度增长，非常引人注目，发展趋势惊人。由于镁的密度小，比强度高，并能与铝、铜、锌等金属构成高强度合金，因此，镁是重要的合金元素。世界上镁的最大消费领域是作铝合金添加元素。2002年世界主要地区原镁消费中，共用了 14.56万吨镁生产铝合金，占原镁消费总量的 40%；我国 2003年共用 2.1万吨镁作为铝合金添加元素，占消费总量的 41%
45、。一般来说，镁与原铝的消费比率约为 0.4%。 2002年世界主要地区原镁消费中，压铸占 35%。在镁压铸生产行业中，北美、拉美、西欧用量最多，因为汽车制造业促进了市场对镁需求量的增长。有关统计数字表明，在过去 10年里，镁合金压铸件在汽车上的使用量上升了 15%左右，而且这种发展趋势还会继续。 欧美、俄罗斯等地区和国家的不少钢厂都采用镁脱硫。2002 年世界主要地区原12镁消费中，5.73 万吨用于炼钢脱硫，占总量的 15.70%。我国 2003年钢铁脱硫用镁 8000吨，占总消费量的 15.62%。使用镁粒的脱硫效果比碳化钙好，虽然镁的价格比碳化钙高，但其用量仅为碳化钙的 1/61/7，镁
46、脱硫总费用较碳化钙经济。一般来说，吨钢消耗镁粒 0.40.5公斤，脱硫后含硫量 0.0010.005%。 使用镁牺牲阳极进行阴极保护，是一种有效的防止金属腐蚀的方法，镁牺牲阳极具有以下特点：防腐性能好、不需外加直流电源、安装后自动运行、不需维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。镁牺牲阳极广泛用于石油管道、天燃气、煤气管道和储罐；港口、船舶、海底管线、钻井平台；机场、停车场、桥梁、发电厂、市政建设、水处理厂、石化工厂、冶炼厂、加油站的腐蚀防护以及热水器、换热器、蒸发器、锅炉等设备。 在人体细胞内，镁是第二重要的阳离子，它能激活体内多种酶抑制神经异常兴奋性，维持核酸结构的稳定性，
47、参与体内蛋白质的合成、肌肉收缩及体温调节。近代研究证实，动脉硬化、心脑血管病、高血压、糖尿病、白内障、妇女痛经、骨质疏松、抑郁症均与缺镁有关。镁在医药领域的应用越来越受重视。 镁是最轻的结构金属材料之一，又具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削性好、易于回收等优点。国内外将镁合金应用于汽车行业，以减重、节能、降低污染，改善环境。发达国家汽车百公里耗油最终将实现 3L目标，欧洲汽车用镁占镁总消耗量的 14%，预计今后将以 15-20%的速度递增，2005 年将达到 20万吨。我国东风、长安等汽车已开始用镁合金，不久、重庆，成都等地将成为我国汽车用镁合金研究与开发应用生产基地。金属镁是铝合金中的主要合
48、金元素，世界年需求量在 15万吨左右，2000年我国铝合金生产 290万吨，用镁作合金元素，每年约需 1.01万吨。随着汽车工业、石油、天然气管线、海洋钻井平台，桥梁建筑等领域用高强度低硫钢的需求不断增加，近几年，我国鞍钢、宝钢、武钢、本钢、包钢、攀钢、首钢等钢厂已经用镁粉深脱硫，获得优质钢，取得良好效果。镁粉用于钢铁脱硫具有潜在市场。此外，镁粉还用于制造化工产品、药品、烟火、信号、照明弹等材料、金属还原剂、油漆涂料、焊丝以及供球墨铸铁用球化剂等。镁牺牲阳极作为有效的防止金属腐蚀的方法之一，可广泛用在地下铁制管道、石油管道、储罐、海上设施、装备、民用等。镁合金型材、管材用作自行车架、轮椅、康复
49、和医疗器械等。现代战争需要军队具有远程快速部署运动的能力，要求武器装备轻量化，在手持式武器、装甲战车、运输车、航空制导武器上将大量采用轻金属材料。轻量化是提高武器装备作战性能的重要方向。镁所具有的轻质特性决定了镁合金是生产航天器、军用飞机、导弹、高机动性能战车、船舶的必不可少的结构材料，因此，大力开发镁合金应用范围是国防现代化的需要。（三）镁的发展前景近年来，由于人们对产品轻量化的要求日益迫切，镁合金性能的不断改善及压铸技术的显著进步，压铸镁合金的用量显著增长。特别是人类对汽车提出了进一步减轻重量、降低燃耗和排放、提高驾驶安全性和舒适性的要求，镁合金压铸技术正飞速发展。近年来美国、日本和英国等国的公司相继成功开发出镁合金半13固态触变射压铸造机。镁合金半固态触变射压铸造机以一定压力将半固态镁合金射入压铸型内而使之成形，其工作原理类似于注塑机。它将预制的非枝晶态镁粒送入螺旋给料机构，在螺旋给料机构中将镁粒加热到半固态，并通过螺旋给料机构另一端的镁合金浆料收集室将半固态镁合金浆料送入压射室进行射压成形。这种铸造成形方法代表了镁合金铸件生产的一个发展方向。四 钛（一） 钛的性能物理性能
