有色金属及其合金

材料科学基础

Chapter 11 有色金属及其合金

第11章 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7

有色金属及其合金铝及其合金 铜及其合金 钛及其合金 镁及其合金 轴承合金 镍合金和钴合金 新型及特种用途材料2

11.1 铝及其合金11.1.1 概述1.铝及其合金的性能特点

密度小，比强度高(强度与密度之比)。 2.78g/cm3 加工性能良好 。( 丝、线、箔、片、棒、管)

具有优良的物理、化学性能 。 具有良好的导电、导热性和抗大气腐蚀性。

11.1.1 概述 2.纯铝工业纯铝 —— L1 ~ L5,做散热器、器皿、导线、铝 箔等。 力学性能 : 工业纯铝的强度和硬度都很低， 难以作为工程结构材料使用。 σb = 80~100 MPa δ= 30~50 %

11.1.1 概述3.铝合金分类： 变形铝合金——通过压力加工制成铝型材

铸造铝合金——Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn等系列

11.1.2铝合金的强化1. 时效强化 时效强化是强化有色金 属的重要方法之一。 固溶处理 将合金 加热到单相，经过 保温后淬火得到过 饱和固溶体。 时效处理 加热到一 定温度(低于溶解 度)保温一定时间6

含4%Cu的铝合金自然时效曲线7

11.1.2铝合金的强化2. 细晶强化方法1 改善冷却条件，提高冷却速度，增加过冷度。 方法2 变质处理 在Al-Si合金中加入Na(盐)或Ti、B

粗大 针状 共晶 Si α

初晶 α(α+ β)共晶

11.1.3铸造铝合金及其热处理1. Al-Si系合金 (硅铝明)

ZAlSi12(ZL102)

ZAlSi5Cu1Mg(ZL105)

铸造性好(熔点低、流动性好、收缩小)。 变质处理 —— 显著提高力学性能

工业上使用最广泛的铸造铝合金9

活塞(裙部为铝硅合金)

11.1.3铸造铝合金及其热处理2. Al-Cu系合金 ZAlCu5Mn(ZL201)、 ZAlCu4(ZL203) 铸造性能不好，耐蚀性及比强度也较一般优质硅铝 明为低。汽缸头

11.1.3铸造铝合金及其热处理3.Al-Mg系合金 ZAlMg10(ZL301) 是铸造铝合金中密度最小、耐蚀性最好、强度最高的 铸造铝合金。 常用于承受冲击载荷、振 动载荷和耐海水或大气腐 蚀、形状较简单的零件或 接头。鼓风机用密封件(ZL102) 及抗空架件(ZL301)11

11.1.3铸造铝合金及其热处理4.Al-Zn系合金 ZAlZn11Si7(ZL401) 最便宜的一类铸造铝合金， 较高强度，无特别突出的优 点，主要缺点是耐蚀性较差。 ZL401主要用于工作温度不 超过200℃、形状复杂、受力 不大的零件。

大型空压机活塞(ZL401)

性能、用途和热处理见表11.2和表11.3(自学)12

11.1.4变形铝合金1. Al-Mn、Al-Mg(防锈铝合金)

3A21 、 5A05主要采用固溶强化， 时效强化效果极弱。

耐腐蚀性较好。做油箱、油管、铆钉、飞机蒙皮。

11.1.4变形铝合金2. Al-Cu-Mg(硬铝合

金)

2A11、2A12采用自然或人工时效，飞机翼梁(腹板 为硬铝合金)

时效析出CuAl2、CuMgAl2做螺旋桨叶片、支柱、飞机翼梁、翼肋，目前最重要的 飞机结构材料。

11.1.3铸造铝合金及其热处理3.Al-Mg-Zn-Cu(超硬铝合金) 7A04

人工时效 析出CuAl2、CuMgAl2、MgZn2、Al2Mg3Zn3

变形铝合金中强度最高的一类铝合金，做飞机大梁、起落架。

飞 机 主 起 落 架

11.1.3铸造铝合金及其热处理(四)Al-Mg-Si-Cu、Al-Cu-Mg-Ni-Fe(锻造铝合金)

6A02、2A50、2A14 具有良好的热塑性， 通过固溶处理和人工时效 来提高铝合金的力学性能。做形状复杂、受力较大锻件。

管材

压铸品

门窗

铸造铝合金的应用

11.2.1 概述

11.2 铜及其合金

1.工业纯铜主要特点：导电、导热性好，强度低、塑性好 牌号：T1-T3 主要用途：电工元件纯铜管

11.2.1 概述 2. 铜的合金化 (1)固溶强化 Zn、Al、Sn、Ni等。

(2)时效强化 Be、Ti、Zr、Cr等。(3)过剩相(第二相)强化

加入的合金元素超过其溶解度后便会出现 过剩相 ，如CuZn、Cu31Sn8、 Cu9Al4等。

11.2.1 概述3.铜合金的分类及编号

(1)黄铜以Zn为主要合金元素的铜合金称为黄铜。 分为简单黄铜与复杂黄铜法兰阀 闸阀

简单黄铜或普通黄铜：只含Zn的黄铜

牌号H96(含铜96%)

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