第八章 有色金属及其合金

• 少量的铜，特别是银，可提高应力腐蚀抗力，但银昂贵， 工业合金很少采用。
• 锌、镁和铜 在Al-Zn-Mg的基础上加入 铜，形成了Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝，其 强化效果在所有铝合金中最大的，是重 要的航空航天铝合金。
合金中的铜大部分溶入η（MgZn2） 和T（Al2Mg3Zn3）相中，少量溶入α（ Al）中。
• 铜和镁 以铜和镁为主要合金元素，形成Al-CuMg合金系列，即硬铝系列，这是变形铝合金中 十分重要的一类合金。
该系列的合金有两个主要强化相，即 θ(CuAl2)和S(A12CuMg) 。硬铝中以S相的过渡 相强化效果最好，θ相的过渡相强化效果稍次， 合金中同时存在S和θ的过渡相时，强化效果最 大。S相的过渡相还有一定的耐热性。一般说来 ，若按质量计算，Cu:Mg≤2.6时，形成S相； Cu:Mg>2.6时，形成S+θ相或θ相。
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（2）时效强化： 又称沉淀强化。
铝合金经固溶处理（也称淬火）后在室温或较高的
环境温度下，随着停留时间的延长其强度、硬度升高，
塑性和韧性下降的现象。
固溶处理
过饱和固溶体
强、硬度提高
时效
过饱和固溶体分解
强、硬度大幅提高
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（3）过剩相强化
• 如果铝中加入合金元素的数量超过了极限溶解度，则在固溶
• 与固溶体平衡的相为A18Mn5，其热处理强 化作用不明显，故二元Al-Mg合金为热处理 不强化的合金。而A18Mg5相的形态和分布 对合金抗蚀性能有明显的影响，如果沿晶 界呈链状分布，将造成晶问腐蚀和应力腐 蚀开裂；如果呈弥散状态分布于晶内和晶 界，则合金的抗蚀性能明显提高。
• 锰：锰在铝中的固溶度较低，固溶强

Al-Cu-Mg系，它有强烈的时效强化作 用，经时效处理后具有很高的硬度、强度， 同时具有优良的加工工艺性能。含Cu、Mg 量低的硬铝合金，强度低而塑性高，Cu、 Mg量高则强度高、塑性低。
硬铝合金淬火+人工时效，有晶间腐蚀倾 向，故多采用淬火+自然时效。
3、超硬铝合金 LC3、LC4、LC5、LC6、LC9
Al-Zn-Mn-Cu系：
强度达500～700MN/m2，主合金元素是Zn、 Mn、 Cu，同时加入少量的Mg、Cr、Ti。
热处理特点：淬火+人工时效
因为自然时效时间太长50～60天，且自然 时效有较大的应力腐蚀倾向。
4、锻铝合金 LD2、LD5、LD6、LD10
Al-Mn-Si-Cu系合金具有优良的锻造工艺性能。 热处理特点：自然时效很难达到最大的强化
第八章 有色金属及其合金 non-ferrous metal and alloy
本章教学目的：
1、掌握铝合金、铜合金的强化机理及组 织、性能特点
2、熟悉铝合金、铜合金的章重点：1、铝合金的强化机理及组织、性能 2、铜合金的强化机理及组织、性能
本章难点：铝合金、铜合金的强化机理
铸造铝合金
如： ZL102 表示第2号铝硅铸造合金
ZL405 表示第5号铝锌铸造合金
2、变形铝合金的牌号
防锈铝 硬铝 超硬铝 锻铝
LF+顺序号 LY+顺序号 LC+顺序号 LD+顺序号
“LF5” “LY12” “LC4” “LD5”
七、常用铸造铝合金
1、 Al-Si 系铸造铝合金（硅铝明）
a、简单硅铝明
故含氧铜应在氧化性气氛中进行退火、热加工。
缺点：抗蚀性差，热裂倾向大。

四）、聚甲醛（简称POM） 1、性能 具有优良的物理、化学、机械性能和耐磨性。 2、用途：用来制造轴承、齿轮、泵的叶轮、风机叶 片等。
塑料简易鉴别法参考下表
二、橡胶及其制品
橡胶是一种高分子化合物（分天然和合成橡胶两 大类）。
常用橡胶制品、性能及用途见下表
润滑材料
一、磨损及润滑机理
一）、磨损机理 动摩擦是两个物体在相对运动中摩擦。 滑动摩擦是一个物体在另一个物体上相对 滑动时所产生的摩擦。 例如：活塞在汽缸里的摩擦，滑动轴承。 滚动摩擦是一个物体在另一个物体上相对 滚动时所产生的摩擦。 例如：滚动轴承内的摩擦。
8）、抗氧安定性--- 油品抵抗氧化作用的能力，一般 以油品氧化后的沉淀物和酸值表示。 主要检测汽轮机油和压缩机油。 9）、水分--- 水会破坏油膜，使油乳化变质，水和酸 作用将加大腐蚀。 10）、腐蚀试验--- 用一定尺寸的铜片，浸入100℃的 油中，保持3小时，根据金属表面的颜色及其斑点数 来判断。 11）、残碳--- 润滑油中的不饱和碳氢化合物，在高温 空气不足的情况下，发生蒸发，分解和缩合作用后， 所生成的焦黑色残留物质。 判断润滑油的积碳，设备磨损速度，管路是否可 能出现堵塞等。 12）、抗乳化度--- 在规定条件下，油与水混合后形成 的乳化液，经过静置达到完全分离的时间。
2、常用润滑脂的主要特性及选用
1）、钙基润滑脂---用动植物油钙皂稠化中等粘度的机 械油而制成的，它的特点是抗水性强，遇水不乳化， 所以水泵轴承一般选用钙基脂。 使用温度：1#、2#钙基脂 -5--55℃ 3#、4#钙基脂 -5--60 ℃ 5#钙基脂 -5--65 ℃ 2）、钠基润滑脂--- 用动植物油钠皂稠化中等粘度的 机械油而制成的，它的特点是抗水性差，但是抗磨抗 压能力强。 使用温度：0--110℃

第八章有色金属及其合金习题解答8-1变形铝合金和铸造铝合金是怎样区分的？热处理能强化铝合金和热处理不能强化铝合金是根据什么确定的?答：1、两者依相图进行区分，会发生共晶转变的是铸造铝合金，加温后可得到单固溶体的是变形铝合金。

2、铝合金其固溶体的溶解度不随温度而变化，故不能用热处理方法强化，称为不能用热处理强化合金；铝合金其固溶体的溶解度随温度而变化，可用热处理方法强化，称为能用热处理强化合金。

8-2 试述各种变形铝合金的特性和用途。

答：列表进行阐述和比较：8-3 铸造铝合金中哪种系列应用最广泛? 用变质处理提高铸造铝合金性能的原理是什么?答：应用最广的是铝硅系铸造铝合金，其代号为ZL101。

变质处理的原理是：是在合金浇注前，向液态合金中加入占合金的质量分数为2％～3％的变质剂(2／3的氟化钠和1／3的氯化钠的混和物) 以细化共晶组织，从而显著提高合金的强度和塑性(强度提高30％～40％，伸长率提高1％～2％)的一种方法。

8-4 铝合金的强化措施有哪些? 铝合金的淬火与钢的淬火有什么不同?答：铝合金强化措施有形变强化、固溶-时效、变质处理。

铝合金的淬火是将能热处理强化的变形铝合金加热到某一温度，保温获得均匀一致的α固溶体后，在水中急冷下来，使α固溶体来不及发生脱溶反应。

这样的热处理工艺称为铝合金的固溶处理。

经过固溶处理的铝合金，在常温下其α固溶体处于不稳定的过饱和状态，具有析出第二相，过渡到稳定的非过饱和状态的趋向。

由于不稳定固溶体在析出第二相过程中会导致晶格畸变，从而使合金的强度和硬度得到显著提高，而塑性则明显下降。

这种力学性能在固溶处理后随时间而发生显著变化的现象称为“时效强化”或“时效”。

而钢淬火后则需进行回火。

8-5 什么是黄铜? 为什么黄铜中的锌含量不大于45％?答：黄铜是指铜-锌合金。

黄铜中的锌含量超过45%，将会产生脆性，使合金性能变坏，所以黄铜中的锌含量不大于45%。

8-6 什么是锡青铜？它有何性能特点? 为什么工业用锡青铜的锡含量为3％～14％?答：以锡为主加元素的铜合金为锡青铜。