第一章 有色金属及其合金

性能好、焊接性能好，
不能进行热处理强化。比纯铝轻。
应用：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. 航空工业中的管道、铆钉等。
压气机叶片
(二) 铸造铝合金
特点：力学性能不如变形铝合金，铸造性能好，用于 生产形状复杂的零件。
根据主要合金元素，铸造铝合金可分为Al-Si、Al-Cu、 Al-Mg、Al-Zn等四类。牌号举例 ZAl Si12 Al- Si系： 代号为ZL1+两位数字顺序号 Al-Cu系：代号为ZL2+两位数字顺序号 Al-Mg系：代号为ZL3+两位数字顺序号 Al-Zn系： 代号为ZL4+两位数字顺序号
物理性能：导电性、导热性、无磁性、形状记忆特 性 化学性能：耐腐蚀
第一节 铝合金及其应用
知识要点 铝合金的强化方式 铝合金的分类及应用
一、纯铝的性能特点及应用：
轻，密度低 → 抗大气腐蚀 → 配置铝合金 包覆材料
导电导热性好 → 导线、电容 加工性能好 → 包装材料
强度低
→不能作为承受载荷的结构材料应用
（1）Al-Si系铸造铝合金
（铸造性能和力学性能配合最佳）
A。简单硅铝明：ZL102（ZALSi12）
组织：a +Si 共晶体 性能：铸造性能好，抗蚀性，耐热性和焊接性较 好，但强度低。<180MPa 用途：形状复杂、受力不大的零件，如仪表外壳
等。
B。复杂(特殊）硅铝明：在
AL—Si基础上加入其它合金元素 （Cu,Mn,Ni,Mg等）→ 强化方式 （时效强化，变质处理）。 性能：铸造性能好，较高的 强度和耐磨性、耐热性,耐腐蚀性 好,线膨胀系数小。 应用：用于制造形状复杂中 等强度的零件，如发动机活塞、 气缸体、风机叶片、液压泵壳体 等（代号ZL109)。
（一） 黄铜
• 以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。 • 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
1.普通黄铜
• 铜与锌的二元合金 称为普通黄铜。 • 加工普通黄铜的牌 号为：H (黄) + 表示
铜平均百分含量的数
字，如H68。

从铜锌合金相图可以看出黄铜有 和+’ 两种组 织,
黄 铜 制 品
• 特殊黄铜强度、耐蚀性比普
通黄铜好，铸造性能改善。
牌号:
H Al 59 - 3
含铝量WAl = 3% 含铜量WCu = 59%
• 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。
应用 ： 加工纯铜：压力加工成板、带、箔、管、棒、线、 型七种形状，用作导电材料、导热及耐蚀器件 和仪表零件； 无氧铜：压力加工成板、带、箔、管、棒、线六 种形状，用作电真空器件及高导电性铜线，抗 氢能力强，不氢脆； 磷脱氧铜：压力加工成板、带、管三种形状，用 作导热及耐蚀器件和仪表零件 银铜：压力加工成板、管、线三种形状，用作导 电材料、导热及耐蚀器件和仪表零件；
鼓风机用密封件(ZL102)及 航空架件(ZL301)
（4）. 铝锌合金 Al-Zn
这类合金的铸造性能好，强度较高，可自然
时效强化；但密度大，耐蚀性较差。
常用代号为 ZL401(ZAlZn11Si7)、 ZL402(ZAlZn6Mg)等. 主要用于制造形状复 杂受力较小的汽车、飞 机、仪器零件。
大型空压机活塞(ZL401)
二、铝合金：
向铝中加入合金元素 → 铝合金 。
常加的合金元素 ：主：Cu,Mg,Si,Zn,Mn等；
微：Ti,Zr,Cr,B等； 作用：固溶强化和第二相强化
1. 铝合金的分类

铝合金一般具有有限固溶型共晶相图。
共晶点
合金元素
不能热处理强化铝合金 变形铝合金 1. 铝合金的分类 （D以左） 铸造铝合金 （D以右）
（三） 青铜
• 除黄铜和白铜外的其他铜合金 统称为青铜。
青铜制品
• 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). • 常用青铜有锡青铜、铝青铜、 铍青铜、硅青铜、铅青铜等。
（1）锡青铜 • 是以锡为主加元素的铜合金，
锡含量一般为3~14%。
具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。
纯铝的牌号：四位字符（以1开头，第二位表示
纯铝的成分状况，第三、四位表示铝的质量分数
小数点后两位数。）
第二位A、B或0—9 A---原始纯铝，B---改型后 0---铝中杂质极限含量无特殊控制 1---9 对一种或几种杂质极限含量有特殊控制 1A99 1070 1145
分别称单相黄铜和两相黄铜。
黄铜的牌号
( Z ) H 90
含铜量 WCu = 90%
黄铜
铸造
• 单相黄铜塑性好。 • 常用牌号有H80、H70、 H 68。 • 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。
Cu-Sn相图
• 锡青铜铸造流动性差，铸件密
度低，易渗漏，但体收缩率在
有色金属中最小 。
• 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。
锡青铜锭
Q
Sn10 – 1
其它合金元 素含量为1% 主加元素锡其含 量为WSn = 10% 青铜
• 常用牌号有QSn4-3、
卫星天线 （LF2）
（2）铝铜合金（又称硬铝）LY +序号
成分：AL—Cu—Mg—(Mn) 元素作用： Cu,Mg:形成强化相（CuAL2,CuMgAL2）,时 效强化。 Mn提高抗腐蚀性能；固溶强化； 性能：强度较高，塑性好，可时效强化。 低合金硬铝，如LY1，L10等，主要用于制作铆钉； 标准硬铝，如LY11(2A11)主要用于制作中等负荷的结构零件；
3：锰（Mn) 为主要合金元素的铝合金 4: 硅（Si）为主要合金元素的铝合金 5：镁（Mg）为主要合金元素的铝合金 6：镁和硅（Mg/Si)为主要合金元素的铝合 金 7: 锌（Zn）为主要合金元素的铝合金
其它字母表示改型合金 第三、四位：区 分同一组的不同 合金。无特殊意 义
3A21
2A11
• GB 3190-82中的旧牌号仍 可继续使用，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
配置铜合金；
二、铜合金：
加入元素：Zn,Sn,AL,Mn,Ni,Fe,Be,Ti,Si,Cr 等； 分类：按化学成分分：黄铜、青铜、白铜； 按生产方式分：（压力）加工产品 铸件
铜管
铜与黄铜带
黄铜 : Cu – Zn 铜合金的分类 白铜 : Cu – Ni 青铜 : 除黄铜和白 铜外的所有 铜合金。
能热处理强化铝合金
2 铝合金的强化方式 变形强化（加工硬化）对合金进行冷变形，能增
加其内部的位错密度，阻碍位错运动，提高合金强度。 这对不能进行热处理强化的铝合金提供了强化的途径 和方法。
变质处理（细晶强化）：适合铸造铝合金在铝合金
中添加微量元素细化组织提高铝合金力学性能(既提 高强度又改善塑性)。 固溶强化： 是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。
应用:200—300度工作的 零件如导风叶轮或静叶片
（3）. 铝镁合金 Al-Mg
这类合金的耐蚀性好，强度高，密度小；但铸造 性能差,耐热性低。 常用代号为ZL301(ZAlMg10)、 ZL303(ZAlMg5Si1) 等. 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。
第二节 铜及铜合金
在金属材料中，铜及其合金的应用范
围仅次于钢铁。在非铁金属材料中，铜的
产量仅次于铝。
一. 纯铜
1) 纯铜的性质：
① 外观呈紫红色,故又称紫铜；
② 相对密度为8.9,熔点为1083℃；
性能：无磁性 优良的导电性和导热性， 在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐蚀性。塑 性好。 优良的加工性 工业纯铜：含有0.1—0.5%杂质的铜。 （Pb,Bi,---热脆 O,S,P---冷脆 ）。 分类与代号： 加工纯铜:T1 ,T2 , T3 :数字越大纯度越低。 无氧铜:TU0 ,TU1,TU3 氧含量不大于0.003% 磷脱氧铜:TP1,TP2 含磷较高0.004---0.04% 银铜: TAg0.1 含少量银0.06%--0.12%
铝 合 金 制 品 铝合金波纹管
锻铝合金：
LD +序号
铝是可以回收利用的金属
（1）铝锰合金（防锈铝合金） LF+序号
成分：AL—Mn（主）－Mg
Mn,Mg的作用： 提高抗腐蚀性能及塑 性，固溶强化 性能：单相固溶体抗蚀性高，塑性好，，焊接性 能好，不能热处理强化， 可冷变形强化。 应用：油箱、 油管（罐）、 铆钉（3A21）等。
活塞(裙部为铝硅合金)
ZL102的铸态组织
未变质处理 经变质处理
Al-Si铸造铝合金
（2）. 铝铜合金 Al-Cu
这类合金的耐热性好，强度较高；但密度 大，铸造性能、耐蚀性能差，强度低于Al-Si 系合金。 常用代号有ZL201 (ZAlCu5Mn)、ZL203 (ZAlCu4) 等。
汽缸头
含铜不低于4%, 可以热处理
(二)、白铜：Cu---Ni合金，Ni为主要元素；
组织：单相a固溶体； 强化方式：固溶强化，形变强化； 代号： B+镍的平均百分含量↓ 性能：冷热加工性能和耐蚀性好 。 应用：精密机械，仪表中零件和冷凝器、热 交换器、蒸馏器等 分类： 普通白铜和特殊白铜。