有色金属及非金属课件

教,学,重,点,1、铝合金的分类、牌号、热处理、性能及应用。,2、常用黄铜和青铜的牌号，性能及用途。,3、硬质合金的分类；牌号，及应用。,4、工程塑料和复合材料的定义、特性、分类。,教,学,难,点,1、铝,合金的固溶时效强化方法,。,2、根据零件的使用需要，正确选用合适的,有色金属材料牌号。,3、粉末冶金材料（含硬质合金）的性能特,点及应用。,4、工程塑料化学名称较难记忆。,本章重点与难点,一、铝及其合金,（一）工业纯铝,铝及其合金是航空工业中的主要结构材料，是有色金属中应用最广泛的结构材料。,纯铝呈银白色，是一种轻金属，面心立方晶格、无同素异晶转变，熔点低、密度小，具有优良的加工工艺性能、电导性、热导性和耐大气腐蚀能力。,其牌号用l表示。最后两位数字表示铝的最低百分含量，第二位字母表示原始纯铝的改型情况，如lA35。,工业纯铝是WAl=99.0099.80%的纯铝，主要用来制作电线、电缆、散热片、配置合金等。,（二）铝合金,1、铝合金的分类与牌号,1）铝合金的分类,分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。,变形铝合金又分为不能热处理强化的铝合金和能热处理强化的铝合金。,2）铝合金的牌号,(1)变形铝合金牌号。采用四位字符或四位数字牌号，铝合金的牌号用29系列表示。第一位数字：铝合金的组别；第二位字母：原始合金的改型情况，A为原始合金，BY为原始合金的改型合金。最后两位数字：区分同一组中不同的铝合金。例：5A02。,(2)铸造铝合金牌号。用“Z+Al+元素符号+数字”表示。数字是主加合金元素百分含量。例：ZAlSi9Mg。,2、铝合金的热处理,固溶处理和时效。,固溶处理是,将能热处理强化的铝合金加热至高温单相区，经保温第二相溶解形成单相固溶体后，迅速水冷至室温，得到过饱和的固溶体的工艺。,时效是,将经固溶处理后的铝合金，在室温或加热到一定的温度，其性能随时间发生变化的现象。,铝合金经固溶处理后，强度和硬度不会明显升高，塑性会显著提高。但这种组织是不稳定的，经时效处理，强度和硬度显著升高，塑性下降。,3、变形铝合金,防锈铝合金,硬铝合金,超硬铝合金,锻铝合金,4、铸造铝合金,Al-Si系铸造铝合金(硅铝明),Al-Cu系铸造铝合金,Al-Mg系铸造铝合金,Al-Zn系铸造铝合金,二、铜及其合金,（一）,工业纯铜,纯铜呈玫瑰红色，表面形成氧化铜膜后，为紫红色，故俗称紫铜。其,熔点1083，密度为8.96 g/cm3，面心立方晶格、无同素异晶转变，良好的电导性、热导性、耐蚀性、抗磁性和加工工艺性能。,工业纯铜的代号用“T”加顺序号表示，共有T1、T2、T3、T4四个牌号。序号越大，纯度越低。,纯铜主要用于制作电线、电缆、导热材料及配置合金。,（二）铜合金,铜合金分为黄铜、青铜和白铜。,白铜是铜镍合金，主要用来制作精密机械和仪表中的耐蚀零件、热电偶等，价格高。,1、黄铜,（铜锌合金）,(1)普通黄铜的组织和性能。,当Wzn32时，形成单相固溶体，随锌含量增加，其强度、硬度提高，保持较好塑性，适于冷变形加工；,当Wzn32时，组织中出现硬而脆的相，使强度升高而塑性下降，适于热变形加工；,当 Wzn45时，全部为相组织，强度和塑性急剧下降，合金已无使用价值。,还具有较好的耐蚀性和较好的铸造性能。,(2)普通黄铜的牌号、性能及用途。,压力加工黄铜的牌号用“H+数字”表示。如H68。,铸造普通黄铜的牌号表示方法与铸造铝合金相同。,单相黄铜H68，有较高的强度，冷、热变形能力，较好的耐蚀性，用于制造形状复杂、耐蚀的零件。,双相黄铜H62，有较高的强度，可进行热变形加工，广泛用于制作热轧、热压零件或由棒材经机加工制造各种零件。,铸造普通黄铜ZCuZn38，具有铸造性能好，组织致密，主要用于一般的结构件和耐蚀零件。,2、特殊黄铜,在普通黄铜中加入其他合金元素的黄铜。,加入的合金元素有铅、锡、铝、硅、锰、铁、镍等，以改善切削加工性、提高耐蚀性、铸造性能和力学性能等。,压力加工特殊黄铜的牌号用“H+主加合金元素符号+铜的百分含量-合金元素的百分含量”表示，例：HPb59-1。,铸造特殊黄铜的牌号表示方法与铸造铝合金相同，例：ZCuZn16Si4。,3、青铜,（1）锡青铜,以锡为主要添加元素的铜基合金。,常用锡青铜一般Wsn314，其中压力加工锡青铜Wsn7%。,锡青铜的耐磨性好、无磁性和冷脆现象，可用于制作轴承、轴套等耐磨零件及弹簧等弹性元件。,锡青铜的铸造收缩率小，用于铸造形状复杂、致密性要求不高，耐磨、耐蚀的零件。,（2）无锡青铜,是含铝、铍、硅、铅、锰等合金元素的铜基合金。主要有：铝青铜、铍青铜等。,三、轴承合金简介,1）轴承合金的性能和组织特点,轴承支承轴进行工作，会与轴颈产生摩擦。为减少轴承对轴颈的磨损，对轴承合金有如下要求：,较高的抗压强度和疲劳强度，适当的硬度；,摩擦系数小、表面能储存润滑油，耐磨性好；,良好的抗蚀性、热导性和较小的膨胀系数；,良好的磨合性；,加工性能好，原料来源广，价格便宜。,组织特点:软基体上分布硬质点或硬基体上分布软质点。,用来制造滑动轴承内衬或轴瓦的合金，称为滑动轴承合金（又称巴氏合金）。,2）常用轴承合金简介,锡基轴承合金（锡基巴氏合金）,铅基轴承合金（铅基巴氏合金）,铜基轴承合金,铝基轴承合金,1、粉末冶金的工艺与特点,四、粉末冶金材料简介,1）粉末冶金工艺,制粉 筛分与混合 压制成形 烧结 后处理。,2）粉末冶金的,特点,粉末冶金与一般的熔炼铸造相比，有以下特点：,（1）能生产具有特殊性能的材料和制品。,（2）无切屑或少切屑的精密加工。,但金属粉末成本高、模具费用高、制品大小和形状受到一定限制、制品的韧性和强度较差。,2、粉末冶金材料,简介,含油轴承材料,摩擦材料,铁基结构材料,铁基结构材料是,以碳钢或合金钢粉末为主要成分，用粉末冶金法制作结构零件用的材料。具有精度较高、表面质量好，省工时、省材料、生产率高，制品多孔可浸润滑油，减摩、减振、消声。广泛用于制作各类零件。,3、硬质合金的性能特点,性能特点：,1）硬度高、耐磨性好、热硬性好；,2）抗压强度和弹性模量高；,3）良好的耐蚀性和抗氧化性；,4）抗拉强度低，难以切削加工制成形状复杂的整体刀具。,硬质合金是以碳化钨、碳化钛等难熔、高硬度碳化物的粉末为主要成分，加入作为黏结剂的金属钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。,4、常用的硬质合金,1）常用硬质合金的分类、主要成分与牌号,（1）钨钴类硬质合金,主要成分是碳化钨（WC）和粘结剂钴（Co）。,牌号用“YG+数字”表示，例：YG15。,（2）钨钛钴类硬质合金,主要成分是碳化钨、碳化钛（TiC）和粘结剂钴。,牌号用“YT+数字”表示，例：YT15表示。,（3）通用硬质合金,主要成分是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化铌）和粘结剂钴。,牌号用“YW+数字”表示，例：YW1。,（4）钢结硬质合金,主要成分是TiC或WC等碳化物和黏结剂碳钢或合金钢。,2）常用硬质合金的性能与应用,（1）钨钴类硬质合金,碳化钨的含量越高，粘结剂钴的含量越低，则合金的硬度、耐磨性、红硬性越高，抗弯强度和韧性越低。适宜于加工脆性材料（如铸铁等）。,（2）钨钛钴类硬质合金,由于碳化钛的加入，提高了硬度、耐磨性和热硬性，但抗弯强度和韧性有所下降。同时，在合金表面形成一层氧化钛薄膜，切削时不易粘刀。适于加工韧性材料（如钢等）。,（3）通用硬质合金,因含碳化钽（或碳化铌），有利于提高抗弯强度、硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化能力。可用来加工铸铁和各种钢材。,（4）钢结硬质合金,性能介于高速钢和硬质合金之间，并可进行切削加工、锻造、热处理、焊接。适用于制造各种形状复杂的整体刀具、模具和耐磨零件。,5、硬质合金的应用,(1)切削加工用硬质合金。,(2)模具用硬质合金。,(3)硬质合金量具。,(4)耐磨零件用硬质合金。,(5)矿山用硬质合金。,五、高分子材料,1、高分子材料的基础知识,(1)概念,高分子材料是指以高分子化合物为主要组成物的材料。,(2)高分子材料的合成聚合反应,加成聚合反应（加聚反应）,缩合聚合反应（缩聚反应）,(3)高分子材料的分类,按工艺性质分为塑料、橡胶、胶黏剂及纤维四类；,按聚合反应分为加聚物和缩聚物；,按高聚物的主链结构分为碳链、杂链和元素高聚物。,2、工程塑料,塑料是以树脂为主要组分，加入一些能改善使用性能和工艺性能的添加剂而制成的一种高分子材料。,（1）塑料的,性能,特点,1）质量轻、比强度高；,2）对酸、碱等介质的抗腐蚀能力强；,3）良好的电绝缘性能；,4）优良的减摩性、耐磨性和自润滑性；,5）消声、减振性好；,6）成形加工性好、方法简单、成本低、生产率高。,塑料的强度、硬度不及金属材料高，耐热性和热导性差、膨胀变形大、蠕变大、易老化等。,（3）常用塑料的性能与用途（见表5-9）,（2）塑料的分类,按树脂在加热和冷却时所表现的性能分为热塑性塑料和热固性塑料。,按使用范围分为通用塑料和工程塑料。,塑料的成形方法及加工方法,3、橡胶,（1）橡胶的分类 按生胶来源分天然橡胶与合成橡胶。,（2）橡胶材料的组成,生胶 未经硫化的橡胶。对橡胶性能起决定性作用的主要成份。,硫化剂 起固化剂作用，提高弹性和强度。,软化剂 起增加橡胶的塑性，降低其硬度作用。,填充剂 起增加橡胶制品的强度，降低成本作用。,A、天然橡胶 主要用于制造轮胎和不要求耐油、耐热的胶带、胶管等。,B、合成橡胶 用量最多的是丁苯橡胶，普遍用于制造汽车轮胎、胶带、胶管等。,（3）橡胶的特性,1)高弹性,2)一定的强度,3)耐磨性好,还具有良好的绝缘性、隔音性和吸振能力、一定的耐蚀性，最大的缺点是老化。,（4）橡胶的用途,橡胶用于制作：密封件，减振防振件，传动件，运输胶带，各种轮胎，,电线，电缆和电工绝缘材料。,4、复合材料,（1）复合材料的分类,1）按基体材料划分为非金属基体和金属基体两类。,2）按复合形式划分为纤维增强复合材料、层叠复合材料、颗粒复合材料等。,3）按性能划分为结构复合材料和功能复合材料等。,复合材料是指用人工的方法将一种或几种材料均匀地与另一种材料结合而成的多相材料。复合材料的组成分为基体材料和增强材料。,（2）纤维增强复合材料的性能,1）比强度和比模量高,2）抗疲劳性能好,3）减振性能好,4）高温性能好,5）化学稳定性好,6）成形工艺简单,（3）常用的复合材料,纤维增强复合材料、层叠复合材料、颗粒复合材料等。,常用复合材料的名称、性能与用途见表5-10。,5、胶粘剂,（1）胶接的特点,具有胶接接头应力分布均匀、接头光滑平整、能胶接各种材料、密封性好、胶接工艺简单、胶粘剂质量轻等优点。但胶接接头强度低于母材、使用温度低、易老化等。,（2）胶粘剂的分类,1）按胶粘剂化学成分分类,无机胶粘剂，主要有磷酸型、硼酸型和硅酸型。,有机胶粘剂，分为天然胶黏剂和合成胶黏剂（树脂型、橡胶型、混合型）。,2）按胶粘剂的主要用途分类,分为非结构胶、结构胶、密封胶、导电胶、耐高温胶、耐低温胶、医用胶等。,（3）常用胶粘剂,合成胶粘剂，由基料和适量的添加剂组成。常用的有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、氯丁橡胶、丁腈橡胶等。常用合成胶黏剂的种类、性能与用途见表5-12。,6、陶瓷,（1）陶瓷的分类,1）按使用原料分,分为普通陶瓷和特种陶瓷。,2）按用途不同分,分为日用陶瓷和工业陶瓷。,工业陶瓷又分为工程结构陶瓷和功能陶瓷。,陶瓷是以天然硅酸盐或人工合成的无机化合物为原料，用粉末冶金法生产的由金属和非金属的无机化合物构成的多晶固体材料。,（2）陶瓷的性能,1）力学性能,室温弹性模量高于金属，硬度远大于金属，抗压强度高于铸铁。但抗拉强度低、脆性大。,2）热性能,熔点高于金属，耐高温、热硬性高、热膨胀系数和导热系数低于金属。抗热振性能比较差。,3）化学性能,陶瓷的组织结构非常稳定，具有很好的耐腐蚀能力。,4）电性能,具有较好的绝缘性能。,（3）常用的陶瓷材料,普通瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等，见表5-11。,