机械材料9-有色金属课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 有色金属,第一节 铝及铝合金,第二节 铜及铜合金,第三节 钛及钛合金,第四节 轴承合金,第五节 镁及镁合金,第六节 粉末冶金材料,第九章 有色金属 第一节 铝及铝合金,有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多优良的特性，如特殊的电,、,磁、热性能，耐蚀性能及,高的比强度,(,强度与密度之比,),等，已成为现代工业中不可缺少的金属材料,.,工业生产中，通常把钢铁材料称为,黑色金属,（,ferrous metal,），而把其它的金属材料称为,有色金属,（,nonferrous metal,）。,有色金属的产量和用量不如黑色金属多，但由于其具有许多,空客,A350,复合材料用量,37%,铝锂合金用量,23%,铝合金,用量,11%,钛合金,用量,9%,钢用量,14%,其它用量,6%,A380,已正式选用铝锂合金制造地板梁，用作机身蒙皮和下翼面的桁条。,空客 A350复合材料用量 37%钛合金用量9%A380已正,有色金属强化方式,：,固溶强化,加工硬化、细晶强化,沉淀强化（时效强化）,很强,较弱,如,Al-Cu,，,Al-Cu-Mg,，,Al-Mg-Si,（形成,CuAl,2,、,Mg,2,Si,、,Al,2,CuMg,等强化相）,有色金属强化方式： 固溶强化 加工硬化、细晶强化,第一节 铝及铝合金,一、纯铝,纯铝,:,银白色金属光泽，,fcc,，无同素异构转变，无磁性。,密度小，熔点低,(660.4),导电、导热性能优良。,耐大气腐蚀性好，但不抗盐碱。,强、硬度低，塑性好，易于加工成形 。,牌号,：,1,（,变形纯铝,）,如,1A97,、,1070,（纯度分别为,99.97%,、,99.70%,的纯铝）。,Z +,铝元素符号,+,纯度百分含量数字（,铸造纯铝,）,如,ZAl99.5,。,第一节 铝及铝合金 一、纯铝 牌号：1（变形纯铝）,注意：,1,）纯铝铸造性能差，易产生热裂等铸造缺陷（因收缩率较大）；,2,）工业纯铝常含,铁、硅,等杂质，,塑性、导电性和导热性，,化学稳定性。,用途,：,配制铝合金，制作电线、电缆和日用器具等,（纯铝力学性能低，铸造性能差）,电线,纯铝笔记本散热垫,注意：用途：配制铝合金，制作电线、电缆和日用器具等电线纯铝笔,二、铝合金及时效强化,铝合金,:,既具有高强度又保持纯铝的优良特性 。,主加元素：,Cu,、,Mn,、,Si,、,Mg,、,Zn,、,Li,等,辅加元素：,Cr,、,Ni,、,Ti,、,Zr,、,RE,等。,折叠梯,二、铝合金及时效强化铝合金: 既具有高强度又保持纯铝的优良特,加热固溶,淬火过饱和,时效析出,可热处理强化铝合金的热处理方法：,固溶处理,+,时效,固溶处理,：,指将合金加热到固溶线以上，保温并淬火后获得过饱和的单相固溶体组织的处理。,时效,：指将过饱和的固溶体加热到固溶线以下某温度保温，以析出弥散强化相的热处理。,加热固溶淬火过饱和时效析出可热处理强化铝合金的热处理方法：,时效过程中的组织变化,以,Al-Cu,合金为例：,GP,区,GP,区,（过渡相,）,过渡相,平衡相,溶质原子（,Cu,）富集区，可以是片状、针状或球状,溶质原子继续富集，且,GP,区有序化,弹性畸变更严重,与,CuAl,2,化学成分相当，与母相共格关系开始破坏, ,相长大到一定尺寸时与母相完全脱离（非共格）,时效过程中的组织变化以Al-Cu合金为例：GP区GP区（,时效机理,：,过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥散分布,沉淀硬化。,时效强化条件,：固溶体有一定溶解度，且随,T,，溶解度,。,过饱和程度越大，时效温度越高，时效进行得越强烈,。,含,4%Cu,铝合金的时效曲线,时效时间,/d,自然时效：,在室温下进行的时效，以,GP,区强化为主；,人工时效：,在加热条件下进行的时效，以过渡沉淀相强化为主。,过时效,时效机理：过饱和固溶体中形成溶质原子偏聚区和由之脱溶出微粒弥,三、铝合金相图及分类,铝合金一般具有,有限固溶型共晶,相图。,可分为：,铝合金分类示意图,铸造铝合金,变形铝合金,三、铝合金相图及分类 铝合金一般具有有限固溶型共晶相,1,、变形铝合金,变形铝及铝合金牌号表示方法：,第一位数字表示铝及其合金的组别，用,1,、,2,、,3,，,9,依次表示,纯铝,以及以,铜、锰、硅、镁、镁,+,硅、锌,、其他合金元素为主要合金元素的铝合金及备用组,1、变形铝合金第一位数字表示铝及其合金的组别，用1、2、3，,GB 3190-82,中的旧牌号表示方法为,:,防锈铝合金：,LF+,序号,硬铝合金：,LY +,序号,超硬铝合金：,LC +,序号,锻铝合金：,LD +,序号,不可热处理的铝合金,可热处理的铝合金,GB 3190-82中的旧牌号表示方法为:不可热处理的铝合金,（,1,）防锈铝合金,Al-Mn,系（,3,）,Al-Mg,系 （,5,）,Mn,和,Mg,主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并起固溶强化作用。,特点,：,锻造退火后组织为单相固溶体，,抗蚀性、焊接性能好，易于变形加工，,但切削性能差,。,不能进行热处理强化,，,常利用加工硬化提高其强度。,（1）防锈铝合金 Mn和Mg主要作用是提高抗蚀能力和塑性，并,应用：,制作要求抗腐蚀而受力不大的零部件，如管道、油箱、液体容器、铆钉、防绣蒙皮。,如,LF21,（,3A21,），,LF5,（,5A05,）,卫星天线（,LF2,）,应用：制作要求抗腐蚀而受力不大的零部件，如管道、油箱、液体容,（,2,）硬铝合金,主要是,Al-Cu-Mg,系,合金，并含少量,Mn,。,Cu,、,Mg,形成强化相,（,CuAl,2,）,和,S,（,Al,2,CuMg,）,Mn,（主要）改善合金的抗蚀性，（还有）固溶强化，不参与时效过程,特点：,强度、硬度高，加工性能好，但焊接性和耐蚀性差。,如何提高耐蚀性？,（2）硬铝合金如何提高耐蚀性？,应用：,中等强度冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉、飞机蒙皮、壁板等。,常用硬铝合金如,LY11 (2A11),、,LY12 (2A12),等。,飞机翼梁,(,腹板为硬铝合金,),应用：中等强度冲压件、模锻件和铆接件，如螺旋桨、梁、铆钉、飞,（,3,）超硬铝合金,属,Al-Zn-Mg-Cu,系,合金，含少量,Cr,和,Mn,。,强化相：,、,S,、,（,MgZn,2,）、,T,（,Al,2,Mg,3,Zn,3,）,时效强化效果超过硬铝合金。,特点：,热态塑性好，,经淬火和,120,左右的人工时效后可获得最高强度；,但耐蚀性很差。,（3）超硬铝合金,应用：,主要用于工作温度较低、受力较大的结构件,如飞机大梁、起落架、螺旋桨叶片等。,常用合金有,LC4 (7A04 ),、,LC9 (7A09 ),、,7075,等。,飞机前起落架,应用：主要用于工作温度较低、受力较大的结构件, 如飞机大梁、,（,4,）锻铝合金,Al-Cu-Mg-Si,系普通锻铝：,可锻性好，力学性能高，用于形状复杂的锻件和模锻件，如喷气发动机压气机叶轮、导风轮等。,压气机叶片,Al-Cu-Mg-Fe-Ni,系耐热锻铝合金：,常用牌号有,LD7 (2A70),、,LD8(2A80),、,LD9(2A90),等 。用于制造,150 225,下工作的零件，如压气机叶片、超音速飞机蒙皮等。,（4）锻铝合金压气机叶片Al-Cu-Mg-Fe-Ni系耐热锻,2,、铸造铝合金,牌号表示：,ZAl,主要合金元素符号和平均百分含量,注：若平均含量小于,1,，一般不标数字。,2、铸造铝合金牌号表示：ZAl主要合金元素符号和平均百分含, Al-Si,系铸造铝合金,如,ZL102(ZAlSi12),是含,12%Si,的铝硅二元合金，称为,简单硅铝明,。,577,11.7%, Al-Si系铸造铝合金57711.7%,ZL102,组织和性能：（,粗针硅晶体,+,固溶体,）,共晶,，强度和塑性都较差。,生产上通常用钠盐变质剂进行变质处理，得到,细小均匀的共晶体,+,初生,组织，以提高性能。,未变质处理,经变质处理,ZL102,的铸态组织,ZL102组织和性能：（粗针硅晶体+固溶体）共晶，,加入其他合金元素的铝硅铸造合金称,复杂,(,或特殊,),硅铝明,。如,ZAlSi12Cu1Mg1Ni1 (ZL109 ),Al-Si,系铸造铝合金的铸造性能好，具有优良的耐蚀性、耐热性和焊接性能。,活塞,用于制造飞机、仪表、电动机壳体、汽缸体、风机叶片,、,发动机活塞等。,箱体,加入其他合金元素的铝硅铸造合金称复杂(或特殊)硅铝明。如ZA, Al-Cu,系铸造铝合金,特点,：,耐热性好，强度高；但密度大，铸造性能、耐蚀性能差。,常用代号,：,ZL201,(ZAlCu5Mn),、,ZL203,(ZAlCu4),。,汽缸头,主要用于制造在,较高温度,下（,200,300,）工作的高强零件，如内燃机汽缸头、汽车活塞等。, Al-Cu系铸造铝合金汽缸头主要用于制造在较高温度下（2, Al-Mg,系铸造铝合金,特点：,耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造性能差，耐热性低。,常用代号,：,ZL301,(ZAlMg10),、,ZL303,(,ZAlMg5Si1,),。,主要用于制造外形简单、承受冲击载荷、在腐蚀性介质下工作的零件，如舰船配件、氨用泵体等。,鼓风机密封件等,(ZL102,、,301), Al-Mg系铸造铝合金主要用于制造外形简单、承受冲击载荷, Al-Zn,系铸造铝合金,最便宜的一种铸造铝合金,特点：,铸造性能好，强度较高，可自然时效强化；但密度大，耐蚀性较差。,大型空压机活塞,(ZL401),常用代号,：,ZL401(ZAlZn11Si7),、,ZL402(ZAlZn6Mg),主要用于制造形状复杂受力较小的汽车、飞机、仪器零件。, Al-Zn系铸造铝合金最便宜的一种铸造铝合金大型空压,小 结：,Al-Si,系,合金铸造工艺性最好，具有中等强度和良好的抗蚀性，故应用最广；,Al-Cu,系,合金铸造性和抗蚀性较差，但有最高的室温和高温力学性能，多作为耐热铝合金和高强度铝合金用；,Al-Mg,系,合金有最好的抗蚀性和较高的强度，但铸造性能和耐热性差，适于抗蚀、耐冲击和表面装饰性能高的铸件；,Al-Zn,系,合金在强度、抗蚀性及铸造工艺性方面均缺乏优势，故应用有限。,小 结：Al-Si系合金铸造工艺性最好，具有中等强度和良好,四、铝合金的热处理方式及特点,1,、,单级时效,即在固溶处理后只进行一次时效处理。时效可以是自然时效，也可以是人工时效，一般到最大硬化状态。有时为消除应力、稳定组织和零件尺寸或改善抗蚀性，也可采用过时效状态。,优点：生产工艺比较简单，也能获得很高的强度，但是显微组织的均匀性较差，在拉伸性能、疲劳和断裂性能与应力腐蚀抗力之间难以得到良好的配合。,2,、,分级时效,即在不同温度下进行两次或多次时效理，按其作用可分为预时效和最终时效两个阶段。,预时效处理温度一般较低，主要是在合金中形成高密度的,G.P.,区。最终时效通过调整沉淀相的结构和弥散度以达到预期的性能要求。,目的：组织的均匀性得到较大的提高，获得较好的综合性能。,四、铝合金的热处理方式及特点1、单级时效,3,、,回归处理,将经过自然时效的铝合金在,200250,短时间加热，然后迅速冷却，可使合金的硬度和强度恢复到接近新固溶处理状态的水平，这种现象称为回归。经过回归处理的合金在室温下放置一段时间，硬度和强度重新上升，其水平与直接自然时效后的接近。,应用：零件的修复和矫形，应用回归处理使零件得到较好的塑性，修复和矫形后再进行自然时效而获得使用要求的性能。,3、回归处理,第二节 铜及铜合金,一、纯铜（紫铜）,物理化学性能：,优良的导热性和导电性,(,仅次于银居第二位,),较高的抗蚀性，色泽美观，具有抗磁性,。,力学性能：,强度不高,硬度较低,塑性好。,应用：,纯铜主要用于配制铜合金，制作导电、导热材料及耐蚀器件等。,分类：,根据杂质含量，工业纯铜分为：,T1, T2, T3, T4,。数字越大，纯度越低。,热脆,冷脆,第二节 铜及铜合金 一、纯铜（紫铜）热脆,1.,铜的合金化,（,1,）固溶强化,原理：,纯铜,+,合金元素（,Zn,、,Al,、,Sn,、,Mn,、,Ni,等）,固溶体,晶格畸变,阻碍,位错运动,提高强度,。,（,2,）时效强化,原理：,铍、钛等合金元素在固态铜中，溶解度随温度的降低而降低，在室温下形成过饱和固溶体，具有时效强化效果。,（,3,）过剩相强化,原理：,铜中加入元素超过最大溶解度后，会出现少量,过剩相，可提高强度。,二、铜合金概述,1.铜的合金化（1）固溶强化原理：纯铜+合金元素（Zn、Al,2.,铜合金的分类及编号,根据加入,合金,元素,的不同分,黄铜,(brass)-,以,锌为主,加元素。,由于其呈黄色,故名黄铜。,白铜,（,white copper,）,-,以,镍为主,加元素,。,由于它银光闪闪而得名。,青铜,（,bronze,）,-,指,除黄铜和白铜以外,的铜合金,。,由于其呈青色,故名青铜。,加工普通黄铜的牌号为：,H +,铜平均百分含量,，如,H68,。,加工特殊黄铜的牌号为：,H+,主加元素符号,(Zn,除外,)+,铜平均百分含量,+,主加元素平均百分含量,如,HPb59-1,。,加工青铜的牌号为：,Q +,主加元素符号及其平均百分含量,+,其他元素平均百分含量,如,QSn4-3(,含,4%Sn,、,3%Zn),。,编号,铸造铜合金的牌号为：,ZCu +,主加元素符号及平均百分含量,+,其他元素符号及平均百分含量,，如,ZCuZn38,。,2.铜合金的分类及编号根据加入合金黄铜(brass)-以锌,三、黄铜,以,锌,为主要合金元素的铜合金。,黄铜按化学成分可分为,普通黄铜,和,特殊黄铜,。,按工艺可分为,加工黄铜,和,铸造黄铜,。,黄铜铸件,黄铜棒,三、黄铜黄铜铸件黄铜棒,1,、普通黄铜,即铜锌二元合金。,Zn,的主要作用,:,强度、硬度和塑性,，,改善铸造性能。,w,Zn,30%,32%,时，强度和塑性,；,当,w,Zn,32%,时，塑性,，但强度还在,，在,w,Zn,=45%,附近达到最大值。,当,w,Zn,45,时，强度和塑性都很低，合金已无使用价值。,因此，,工业用黄铜锌的质量分数均在,46%,以下。,能否时效强化？,1、普通黄铜wZn 30%32%时，强度和塑性；能否时,普通黄铜的显微组织,单相黄铜（,）,两相黄铜（,+,）,普通黄铜的显微组织 单相黄铜（） 两相黄铜（ +）,单相黄铜塑性好,。,常用牌号有,H80,、,H70,、,H68,。,适于制造冷变形零件，如弹壳、冷凝器管等。,两相黄铜热塑性好,强度高,。,常用牌号有,H59,、,H62,。,适于制造受力件，如垫圈,、,弹簧、导管、散热器等。,冷凝器管,汽车机油泵衬套,单相黄铜塑性好。冷凝器管汽车机油泵衬套,2,、特殊黄铜,在普通黄铜的基础上加入,Al,、,Mn,、,Sn,、,Si,、,Pb,等元素形成特殊黄铜。一般能提高强度。,黄铜制品,常用牌号有,HPb63-3,、,HAl60-1-1,、,HSn62-1,、,HFe59-1-1,、,ZCuZn38Mn2Pb2,、,ZCuZn16Si4,等。,主要用于船舶及化工零件，如冷凝管、齿轮、螺旋桨、轴承、衬套及阀体等。,耐蚀性，铸造性能,切削性能,2、特殊黄铜黄铜制品常用牌号有HPb63-3、HAl60-1,四、青铜,除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。,常用青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜。,青铜制品,司母戊鼎,四、青铜青铜制品司母戊鼎,1,、锡青铜,以,锡,为主加元素的铜合金，锡含量一般为,314%,。,锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小 。,Cu-Sn,相图,锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸和氨水中的耐蚀性较差。,1、锡青铜Cu-Sn相图锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机,常用牌号有,QSn4-3,、,QSn6.5-0.4,、,ZCuSn10Pb1,等。,主要用于耐蚀承载件,如弹簧、轴承、齿轮轴、蜗轮、垫圈等。,锡青铜管,船用青铜软管快速接头阀,(,锡青铜阀体、阀盖,),常用牌号有QSn4-3、QSn6.5-0.4、ZCuSn10,2,、铝青铜,以,铝,为主加元素的铜合金，铝含量为,511%,。,强度、硬度、耐,大型水力发电设备中的抗磨环,磨性、耐热性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性能好，但焊接性能差。,常用牌号有,QAl5,、,QAl7,、,ZCuAl8Mn13Fe3Ni2,等。,主要用于制造船舶、飞机及仪器中的高强、耐磨、耐蚀件，如齿轮、轴承、蜗轮、轴套、螺旋桨等。,2、铝青铜大型水力发电设备中的抗磨环 磨性、耐热性及耐,3,、铍青铜,以,铍,为主加元素的铜合金，铍含量为,1.72.5%,。,具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电性、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。,铍青铜制品,常用牌号有,QBe2,、,QBe1.7,、,QBe1.9,等 。,用于重要的弹性件、耐磨件，如精密弹簧、膜片，钟表的齿轮和发条，被称为“有色弹性材料之王 ”。,3、铍青铜铍青铜制品常用牌号有QBe2、QBe1.7、QBe,第三节 钛及钛合金,一、工业纯钛,纯钛密度小，熔点高；,882.5,发生同素异构转变：,纯钛比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好。但化学稳定性差。,-Ti,（,bcc,）,-Ti,（,hcp,）,美,F-22,战机约,36%,重量的零件用钛合金制造,第三节 钛及钛合金 一、工业纯钛 -Ti（bcc ）,纯钛主要用于,350,以下工作、强度要求不高的零件，如石油化工用热交换器、反应器，海水净化装置及舰船零部件。,钛管换热器,钛制蒸馏塔,牌号,：,TA1TA4,纯钛主要用于 350以下工作、强度要求不高的零件，如石油化,二、钛合金,利用,Me,对,-Ti,或,-Ti,的稳定作用，改变,、,相的组成，从而控制性能。,钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度、再结晶温度和耐热性。,合金元素对钛同素异构转变温度的影响,稳定元素，如,Al,、,C,、,N,、,O,、,B,稳定元素，,如,V,、,Mo,、,Fe,、,Mn,、,Cr,中性元素，,如,Sn,、,Zr,二、钛合金钛合金几乎都含有铝。铝能提高钛合金的强度、比强度、,按退火组织，钛合金可分为三类：,型钛合金,（牌号：,TA+,顺序号）,型钛合金,（牌号：,TB +,顺序号）,+,型钛合金,（牌号：,TC +,顺序号）,按退火组织，钛合金可分为三类：,1,、,型钛合金,主加元素为铝,，还有锡、硼等。,不能热处理强化,，通常在退火状态下使用，组织为单相,固溶体。,强度低于另两类钛合金，但高温强度、低温韧性及耐蚀性优越。,常用牌号有,TA5,、,TA7,等。,主要用于制造,500,以下工作的零件，如飞机压气机叶片、导弹的燃料罐、超音速飞机的蜗轮机匣及飞船上的高压低温容器等。,钛合金泵,-Ti,合金组织,1、型钛合金常用牌号有TA5、TA7等。 钛合金泵-Ti,2,、,型钛合金,加入元素有钼、铬、钒、铝等。,经淬火加时效处理后，组织为,相基体上分布着细小的,相粒子。,强度高，成形性好，但耐热性和抗氧化性差，且冶炼工艺复杂，难于焊接，应用受到限制。,钛合金眼镜架,型钛合金主要有,TB1,、,TB2,。,主要用于,350,以下工作的结构件和紧固件,如飞机压气机叶片、轴、弹簧、轮盘等。,2、型钛合金钛合金眼镜架型钛合金主要有TB1、TB2。,3,、,+,型钛合金,加入的合金元素有铝、钒、 钼、 铬等。,可进行热处理强化，强度高，塑性好，具有良好的热强性、耐蚀性和低温韧性。,以,TC4,应用最广、用量最大，其经过淬火加时效处理后，组织为,+,+,时效析出的针状,。,3、+型钛合金以TC4应用最广、用量最大，其经过淬火加时,+,型钛合金主要用于制造,400,以下工作的飞机压气机叶片、火箭发动机外壳、火箭和导弹的液氢燃料箱部件及舰船耐压壳体等。,人工关节,飞机压气机叶片,+型钛合金主要用于制造400以下工作的飞机压气机叶片、,三、钛合金的热处理,1,、,退火,消除应力退火（,450650,，空冷）,再结晶退火（,750800,，空冷）,2,、,淬火和时效,用于,和,+,钛合金的强化热处理,淬火工艺：,760,950,，,560min,，水冷,时效工艺：,450,550,，几几十小时，空冷,三、钛合金的热处理1、退火淬火工艺：760950， 5,第四节 轴承合金,轴承合金：,制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金。,轴承支撑着轴，当轴旋转时，轴瓦和轴发生强烈的摩擦，并承受轴颈传给的周期性载荷。,一、概述,与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。,（,bearing alloy,）,第四节 轴承合金 轴承合金：制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐,轴承合金的性能要求：,足够的强韧性,，以承受轴颈施加的交变冲击载荷。,较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性,，以防止轴与轴瓦之间咬合。,较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性,，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。,有良好的工艺性,，,易制造且价格便宜。,轴承合金的性能要求：,轴承合金的组织：,在软的基体上，弧立地分布着硬质点，属于此组织的有,锡基,和,铅基,轴承合金（,巴氏合金,）。,在较硬的基体分布着软的质点，属此有铜基及铝基轴承合金。,轴瓦,轴承合金的组织：轴瓦,是以锡为主并加入少量,锑、铜,等元素组成的合金，熔点较低。,二、锡基轴承合金,(,黑色,基体,+,白亮块状,（,SnSb,）,+,星状,Cu,3,Sn,或,Cu,6,Sn,5,),ZSnSb11Cu6,合金的显微组织,是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低。二、锡,锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温度不超过,150,，价格高。,巴氏合金轴瓦,广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。,锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系,三、铅基轴承合金,是以铅为主，加入少量锑、锡、铜等元素的合金。,ZPbSb16Sn16Cu2,合金的显微组织,(,+,),共晶基体,+,方块状,SnSb+,针状,Cu,3,Sn,铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，高温强度好，有自润滑性。,常用于低速、低载条件下工作的设备，如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。,三、铅基轴承合金ZPbSb16Sn16Cu2合金的显微组织铅,锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生产上常采用离心浇注法，将它们镶铸在低碳钢轴瓦上，形成一层薄而均匀的内衬，成为双金属轴承。,表面保护层,减磨层,镍栅层,轴承合金,衬背,锡基和铅基轴承合金强度比较低，为提高其承载能力和使用寿命，生,1.,铜基轴承合金,铅青铜：,ZCuPb30,，成分为,30%Pb,其余为,Cu,。可制造大载荷、高速度的重要轴承，例如航空发动机、高速柴油机的轴承。,锡青铜：,ZCuSn10P1,，成分为,10%Sn,、,1%P,其余为,Cu,。适于制造中速、中载下工作的轴承，如电动机、泵上的轴承,。,四、其他轴承合金,2.,铝基轴承合金,典型牌号,：,ZAlSn6Cu1Ni1,。,性能：,密度小，导热性好，疲劳强度高，价格低廉。,应用：,广泛用于高速、高负荷条件下工作的轴承，如重,型汽车、拖拉机、内燃机的轴承。,1. 铜基轴承合金铅青铜：ZCuPb30，成分为30%Pb,第五节 镁及镁合金,一、纯镁,银白色金属，熔点,648.80,，比锡稍硬；,密度小,（,1.74g,cm,3,） ，比热和膨胀系数较大（超过铁的一倍，也高于铝），而弹性模量,43GPa,在常用航空金属中是最低的；,室温和低温时塑性较低,（,hcp,），易发生脆性断裂，但高温,(150225),下的塑性较好（棱柱面也参与滑移），可进行各种形式的热变形加工；,抗蚀性能差。,镁在空气中形成的氧化膜很脆，不致密，防护性很差。在潮湿大气、淡水、海水及绝大多数酸、盐溶液中易受腐蚀。,注：镁中主要杂质是铁、镍（,耐蚀性）,第五节 镁及镁合金 一、纯镁注：镁中主要杂质是铁、镍（耐,二、镁合金,合金元素用以改善力学性能、耐蚀性及耐热性。,主要有：,Al,、,Zn,、,Mn,、,Zr,、,RE,其中,Al,、,Zn,为时效强化主要元素（,Zn,效果不如,Al),；,Mn,可提高耐蚀性和耐热性；,Zr,可细化晶粒，净化合金；,RE,可提高耐热性（,Nd,综合作用最佳）。,镁铝二元合金相图,二、镁合金镁铝二元合金相图,三、镁合金的热处理,Mg,中原子扩散速度慢，淬火放在静止或流动空气即可固溶。,绝大多数镁合金对自然时效不敏感。,T1,变形加工后，直接人工时效,T2,退火 消除铸件及加工硬化的残余应力,T4,淬火 提高,b,T6,淬火（空冷）,+,人工时效,s, ,T61,热水中淬火,+,人工时效 提高强化效果,注：须防止零件加热中氧化、燃烧,保持中性气氛,三、镁合金的热处理,四、镁合金的分类、牌号及应用,1,、分类和牌号,2,、应用,（,a,）,Mg,合金密度低即比重,，在航空航天减重，汽车减重、油耗,（,b,）比强度高、减震性能,，抗冲击性能,电子器件，电磁屏蔽能力,，散热好,变形,Mg,合金,英文字母,+,数字,+,英文字母,铸造,Mg,合金,ZMg+,主要合金元素符号及百分含量,最主要的合金组成元素代号（如,A,代表铝，,Z,代表锌，,M,代表锰，,K,代表锆，,E,代表稀土）,标识代号，用以标识各具体组成元素相异或元素含量有微小差别的不同合金,四、镁合金的分类、牌号及应用变形Mg合金 英文字母+数,摩托车曲轴箱盖,脚踏板,高压电器零件,手机外壳,AJ62,用于德国宝马,6,缸发动机,摩托车曲轴箱盖脚踏板高压电器零件手机外壳AJ62用于德国宝马,美国的,B-36,轰炸机使用大量的镁合金轧板；全机重量,162,，,767,公斤，使用,5,555,公斤镁板、,700,公斤镁合金锻件及,300,公斤之镁合金铸件。,有“全镁合金飞机”之称的,Arado 196,德国军机,使用镁板,5,555,公斤”之,B-36,轰炸机,航空上应用较多的变形镁合金如,ZK61M,，,AZ91,；铸造镁合金如,ZMgAl8Zn,。,常用来制作飞机蒙皮、翼肋、油箱、发动机罩等。飞机刹车毂、增压机匣、操纵杆等。,美国的B-36轰炸机使用大量的镁合金轧板；全机重量162，7,第六节 粉末冶金材料,(,powder metallurgy material,),粉末冶金：,把金属或非金属粉末混合均匀，然后压制成型，并在高温下烧结强化来制造零件或金属材料的方法。,一、概述,粉末的制备,压制,粉末冶金的,主要工序：,烧结,后处理,后处理：烧结之后，在整形模中进行整形、精压,-,提高制品的精度和表面质量。,第六节 粉末冶金材料(powder metallurgy,二、硬质合金,（,carbide alloy,）,定义,：,是由硬质基体和粘结金属组成。硬质基体为高熔点碳化物，粘结金属以钴为主。,应用：,硬质合金为一种优良的工具材料，主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。,特点：,硬度高,(HRA8693),热硬性好,(,可达,9001000),耐磨性优良,分类：,常用的有金属陶瓷硬质合金和钢结硬质合金。,二、硬质合金（carbide alloy）定义：是由硬质基体,1.,金属陶瓷硬质合金,K,类硬质合金（,钨钴类,）,组成：,由,WC,和,Co,组成,P,类硬质合金（,钨钛钴类,）,组成：,由,WC,、,TiC,和,Co,组成。,M,类硬质合金（,钨钛钽（铌）类,）,组成,：,添加,TaC,或,NbC,取代部分,TiC,2.,钢结硬质合金,定义：,是以一种或几种碳化物为硬化相，以碳钢或合金钢粉末为粘结剂，经配料、混合、压制而成的粉末材料。,应用：,应用于形状复杂的刀具，如麻花钻头，铣刀等。,Co,量越高（碳化物量越低），则强度、韧性越高，硬度、耐磨性越低。,1.金属陶瓷硬质合金K类硬质合金（钨钴类）P类硬质合金（钨钛,