铝合金与铜合金 - 图文

Chapter8 铝合金与铜合金

1.重点

①掌握铝合金的分类及其强化方式。

②了解各类铝合金的命名、强化途径、主要性能和应用。 ②掌握黄铜、青铜和白铜的基本概念，黄铜的主要应用。

2.分类：通常将铁、铬、锰及其合金称为黑色金属；除此以外的所有其它金属统称为有色金属。

①轻金属:如铝、镁、铍、锂等。 ②重金属:如铜 、锌、铅、镍等。

③贵金属: 如金、银和铂等金属。④稀有金属: 如钨、钒、钼、铌、钛和锆等金属。⑤放射性金属: 如镭、铀和钍等金属。 8.1 铝及铝合金的分类 一、工业纯铝

铝具有面心立方点阵，无同素异构转变。铝具有优良的导电、导热性，其导电性仅次于银和铜，居第三位。 铝在大气中具有优良的抗蚀性。 二、铝合金的分类 1、铸造铝合金

2、变形铝合金 （塑韧性好） ⑴不可热处理强化铝合金

具备好的抗蚀性，故称为防锈铝。 ⑵可热处理强化铝合金

这类铝合金包括硬铝、超硬铝和锻铝。 三、铝合金的强化方式 （思考Mg） 1、固溶强化

纯铝通过加入合金元素形成铝基固溶体，起固溶强化作用，使其强度提高。 2、时效强化

⑴由于合金元素在铝中有较大固溶度，且随着温度的降低而固溶度急剧减小。故铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称作时效。

⑵时效过程使合金的强度、硬度增高的现象称为时效强化或时效硬化。 3、过剩相强化

⑴当铝中加入的合金元素含量超过其极限溶解度时，淬火加热时便有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称之为过剩相。

⑵在铝合金中过剩相多数为硬而脆的金属间化合物。它们在合金中起阻碍滑移和位错运动的作用。使强度、硬度提高，而塑性、韧性降低。（过剩相过多，脆性增大）

4、细化组织强化

铸造铝合金中常加入微量元素（变质剂）进行变质处理来细化合金组织，提高强度和韧性。（在合金结晶时作为非自发晶核，起细化晶粒作用，） 8.2铝合金的热处理与时效强化 一、退火： 1、再结晶退火

适用于经过冷塑性变形的变形铝合金。将冷变形的铝合金加热到再结晶温度以上

保温一定的时间后空冷，其目的是消除加工硬化，改善合金的塑性，以便进一步进行塑性成形，如冷轧板的中间退火。 2、去应力退火

在再结晶温度以下某一温度（通常的温度为180～300℃）保温后空冷，其目的是消除内应力，适当增加塑性，以利于随后进行小变形量的成形加工，同时保留一定的加工硬化效果。这是不可热处理强化铝合金常用的热处理方法。 3、均匀化退火（扩散退火）

⑴将铸件加热到较高的温度（500～530℃）保温后炉冷或空冷。 ⑵目的是为了消除铝合金铸锭或铸件的成分偏析及内应力，提高塑性，降低加工及使用过程中变形开裂的倾向而进行的热处理。 ⑶对于要进行时效强化的铸件，均匀化退火可与固溶处理合并进行，原因在于淬火加热时即可达到均匀成分和消除应力的目的。 二、淬火（固溶处理）

加热到固溶线温度以上，保温后快冷，其强度、硬度并没有明显升高，而塑性却得到改善，这种热处理称为固溶处理（淬火）。其目的是为后续的时效处理作组织上的准备。 三、时效

铝合金时效处理的目的是在一定的条件下使沉淀强化相从淬火得到的过饱和固溶体中析出，以获得满意的强化效果。 8.3 变形铝合金

一、非热处理强化变形铝合金

⑴这类合金不能进行热处理强化，主要性能特点是具有优良的抗腐蚀性能，因而得名防锈铝合金，简称为防锈铝。

⑵防锈铝用“铝”和“防”二字的汉语拼音第一个字母 “L”和“F”加顺序号表示，如五号防锈铝用LF5表示 例如：铝-锰防锈铝合金 二、热处理强化变形铝合金 1、硬铝合金

⑴硬铝用“铝”和“硬”二字的汉语拼音第一个字母“L”和“Y”加顺序号表示，如十二号硬铝用LY12表示。有强烈的时效强化作用 ⑵铝-铜-镁系合金总称为硬铝合金。 2、锻铝合金

⑴锻铝用“铝”和“锻”二字的汉语拼音第一个字母“L”和“D”加顺序号表示，如五号锻铝用LD5表示。

⑵锻铝合金属于铝-镁-硅系合金，其主要强化相是Mg2Si。 3、超硬铝合金

⑴超硬铝用“铝”和“超”二字的汉语拼音第一个字母“L”和“C”加顺序号表示，如四号超硬铝用LC4表示。

⑵超硬铝合金是在铝锌镁合金系基础上发展起来的，在合金中形成强化相η(MgZn2)和T(Al2Mg3Zn3)相。在高温下这两个相在α固溶体中有较大的溶解度，在低温有强烈的时效强化效应。 8.4 铸造铝合金

一、铸造铝合金的命名

铸造铝合金的牌号用“铸铝”二字的汉语拼音第一个大写字母“ZL”加三位数字表示；

⑴铝-硅铸造合金 变质处理：粗大的针状共晶硅细化成细小条状或点状，并在组织中出现初晶α固溶体。（细化晶粒；使过共晶合金转变为压共晶合金） ⑵铝-铜铸造合金 ⑶铝-镁铸造合金 8.5 铜及铜合金 一、工业纯铜

又称紫铜。分含氧铜和无氧铜两类。

1、性能：导电性和导热性，耐蚀性；无磁性；塑性好。 2、杂质对塑性的影响

⑴Bi和Pb与Cu形成富Bi或Pb的低熔点共晶，共晶温度相应为270℃和326℃，在晶界形成液膜，造成铜的热脆。

⑵微量Bi和Sb在Cu的晶界偏聚，弱化晶界原子的结合，产生晶界脆化。 二、黄铜

⑴Cu-Zn合金，成为黄铜。再加入其他合金元素后，形成多元黄铜。 ⑵应用：

①H96、H90、H85有良好的导电、导热和耐蚀性，有合适的强度和塑性，大量用于冷凝器和散热器。

②H70、H68强度较高塑性特别好，用于深冲或深拉制造复杂的零件，如散热器外壳、导管、波纹管以及枪弹和炮弹壳体。 ③H62、H59可经受高温加工。强度高、塑性较好，制造销钉、螺帽等。 三、青铜

⑴青铜是铜和锡、铝、铍、硅、锰、铬等元素组成的合金的统称。 ①锡青铜 ②铝青铜 ③铍青铜 四、白铜

以镍为主要合金元素的铜合金。分结构白铜和电工白铜。 ⑴结构白铜

Cu-Ni二元合金为普通白铜，单相固溶体，常用牌号B10、B20、B30。B20是常用的镍币材料，制造硬币。 ⑵电工白铜

①康铜：含Ni=40%，Mn=1.5%的锰白铜,又称康铜。用作热电偶 ②考铜：含Ni=43%，Mn=0.5%的锰白铜,又称考铜。