机械工程材料教案(王忠)2008 - 图文

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过时效:时效温度过高或时间过长,使合金软化的这种现象。

铸造铝合金:能发生共晶反应、形成低熔点共晶组织。流动性良好,适宜于铸造成型。

5常用铝合金

命名方法:新国家标准GB/T16474规定了纯铝和变形铝合金的四位数字/字符体系,其中第1位数字代表组别(1~8,表8-3),第2位字符代表,3/4位代表铝的纯度。

表8-3 变形铝合金牌号第1位数字的表示方法 第1位数字 1 2 3 4 5 6 7 8 纯铝 Cu是主要合金元素 Mn是主要合金元素 Si是主要合金元素 Mg是主要合金元素 Mg、Si是主要合金元素,Mg2Si是强化相 Zn是主要合金元素 其他元素为主要合金元素 代表意义 代表牌号 对应的旧牌号 1A99 2A01 2219 3A21 4A11 5A12 5083 6A02 6063 7A04 8A06 8090 LG5 LY1 LY19 LF21 LD11 LF12 LF4 LD2 LD31 LC4 L6 - 主要应用领域:航空航天、电子、仪表、机械等。 第一,2系列铝合金(杜拉铝)

主合金元素:Cu,含有一定量的Mn、Mg。 强化机理:析出的Al2Cu(θ相)、Al2CuMg(S相)。

典型牌号及应用:2A01(LY1)铆钉、2A11(LY11)航空轴/销等。 注意事项:易产生晶间腐蚀。 第二,3系列铝合金

主合金元素:Mn,可加Mg。 强化机理:固溶强化。

典型牌号及应用:3A21(LF21)焊接油箱等。 注意事项:不能时效处理。 第三,4系列铝合金

主合金元素:Si,可加Cu、Zu、Mg。

强化机理:析出的Al2Cu(θ相)、Al2CuMg(S相)、Mg2Si(β相)等。 典型牌号及应用:4A11(LD11)航空发动机活塞等重载荷模锻件。 第四,5系列铝合金

主合金元素:Mg。 强化机理:固溶强化。

典型牌号及应用:5A12(LF12)航空轴、5083(LF4)铆钉。 注意事项:不能时效处理。 第五,6系列铝合金

主合金元素:Mg、Si。 强化机理:析出相。

典型牌号及应用:6A02 (LD2)、6063(LD31)航空结构件。 第六,7系列铝合金

主合金元素:Zn。

强化机理:析出的Al2Cu(θ相)、Al2CuMg(S相)、Zn2Mg(η相)、Al2Mg3Zn3(T相)等

典型牌号及应用:7A04(LC4)飞机大梁等。 注意事项:受热易软化,耐蚀性差。 第七,8系列铝合金

一般工业用铝。

典型牌号及应用:8A06(L6)铆钉等。 第八,铸造铝合金

分类:分成Al-Si、Al-Cu、Al-Mg、Al-Zn系四类。 特点:合金元素含量较高,有适量的低熔点共晶组织。

典型牌号及应用:ZL102仪表零件、ZL201内燃机活塞、ZL301舰船零件、ZL401结构复杂的飞机、汽车零件。

注意事项:一般经热处理使用。

6铜及其合金

铜是产量仅次于铝的有色金属材料。

熔点1083℃,密度8.93g/cm3,面心立方结构。高的导电性、导热性和耐蚀性,在含CO2空气中易生成铜绿(铜碳酸盐)。

强度、硬度低,塑性好。

纯铜玫瑰色,通常形成氧化膜后呈紫红色,故称紫铜。用电解法生产,因而也称之为电解铜。

7纯铜及其牌号、用途

工业纯铜:纯度99.7~99.95%。牌号为T1,T2,T3(GB/T5231),数字越大纯度越低。用作电线、开关、油管、散热器等。

无氧铜:也是工业纯铜,但含氧量极低(0.002%)。牌号TU1,TU2,数字大纯度低。用于制作电真空器件等。

按照加入合金元素,铜合金分成黄铜(Cu-Zn合金)和青铜(Cu-Sn合金)两类。

8黄铜

主合金元素:Zn。可加入Pb、Al、Sn等。Zn含量0~50%。 强化机理:固溶强化、有序化转变。

性能特点:良好的机械性能、较好的耐蚀性能、易于加工成型、价格低廉、色泽美丽。应用最广。

命名方法:H(合金元素)铜含量(-其他元素及含量)(GB/T5231)。 典型牌号及用途:H68复杂冲压件、H80(弹壳黄铜,单一的α固溶体)枪炮弹壳、H96散热器/冷凝器管;HPb63-3汽车/拖拉机/钟表零件;HAl60-1-1蜗轮/轴套/齿轮等;HSn90-1耐高温耐蚀冷凝管等。

9铸造黄铜

命名方法:ZCu合金元素及含量(GB/T1176)。

10青铜

青铜是应用最早的铜合金,因含有δ相使之呈青白色而得名。耐磨性极高、耐蚀性好、充模能力强。

主合金元素:Sn,可加入Al、Si、Pb、Be、Mn等。 第一,变形青铜

命名方法:Q合金元素及含量(GB/T5231)。

典型牌号及用途:QSn4-4-4轴套、QAl5弹簧、QSi3-1蜗轮蜗杆、QBe2高温高速轴承/重载弹簧。 第二,铸造青铜

命名方法:ZCu合金元素及含量(GB/T1176)。 典型牌号及用途:ZCuSn10P1轴瓦等。

11钛及其合金

钛,灰白色轻金属,熔点高(1668℃)、强度高(1400Mpa)、密度小(4.51g/cm3,铜比重的1/2)、良好的低温和高温性能、加工工艺性能良好。

钛有两种同素异构体:α钛(密排六方)、β钛(体心立方)。882.5℃发生同素异构转变。

工业纯钛牌号有TA1、TA2、TA3,数字越大钛含量越低。

变形钛合金按照加入元素对同素异构转变的影响,分成α钛合金、β钛合金和α+β钛合金三类。并命名为TA、TB、TC加上编号,变形钛合金应用最广的是TC类。铸造钛合金则在前加Z。

典型变形钛合金牌号及用途:TC4火箭发动机外壳/航空发动机压气机盘和叶片。

本章小结:本章讲述了铜、铝、钛三种有色金属,同样遵循“成分-组织-性能-应用”的主

线,讲授时应适当辅以实例,让学生能建立比较牢固的联系。否则,会因为内容间的逻辑联系松散而影响教学效果。

本章作业:自教材P263中选取。

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