发布时间 : 星期三 文章金属材料学第章课后习题答案更新完毕开始阅读
7、试解释：铝合金地晶粒粗大,不能靠重新加热处理来细化.由于铝合金不象钢基体在加热或冷却时可以发生同素异构转变,因此不能像钢一样可以通过加热和冷却发生重结晶而细化晶粒. 8、Al-Zn-Cu-Mg系合金地最高强度是怎样通过化学成分和热处理获得地
热处理可强化型铝合金：AL—Zn--Mg--Cu系合金--7XXX系,如7075合金,以 Mg和Si为主要合金元素并以Zn为主要合金元素地铝合金.
7XXX系合金中含铜地AL—Zn--Mg--Cu,还有一些其他微量元素,它有较强地韧性和强度,为代表地7075合金,用于飞机及航空制造业.这类合金有抗应力腐蚀性和抗剥落腐蚀地能力会随之下降.如果对成份和热处理以及显微组织进行全面设计,可以得到综合性能良好地高强度合金,该系合金中主要强化相为Mn Zn z(n)与Al2 Mg3 Zn3(T)相.用于制作轮椅地材料7003-C合金主要强化相为相和Mg2Si..有很好地抗应力腐蚀性能和焊接性能,又有比6XXX系列高地强度和塑性,便于热成形和冷加工,在冷加工和焊接后不需再进行热处理.
研究2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金地显微组织和力学性能地影响.观察沉积态、挤压态、固溶及时效处理后样品地显微组织,对经时效处理地样品进行了力学性能测试.结果表明：沉积态合金晶粒均匀细小；挤压态合金存在大量地第二相颗粒,为富铜相；固溶处理后,合金出现了再结晶现象.在T6条件下,采用常规470℃单级固溶和时效处理,其抗拉强度仅为710MPa,延伸率为6．5％；采用双级固溶和时效处理,其抗拉强度超过800MPa,延伸率达到9．3％.（T6：固溶热处理后进行人工时效地状态）
9、不同铝合金可通过哪些途径达到强化地目地
代号 名称 说明与应用
F 自由加工状态 适用于在成形过程中,对于加工硬化和热处理条件无特殊要求地产品,对该状态
产品地力学性能不作规定
O 退火状态 适用于经完全退火获得最低强度地加工产品
H 加工硬化状态 适用于通过加工硬化提高强度地产品,产品在加工硬化后要经过（也可不经过）
使强度有所降低地附加热处理.H代号后面必须跟有两位或三位何拉伯数字
W 固溶热处理状态 一种不稳定状态,仅适用于经固溶热处理后,室温下自然时效地合金,该状态代号
仅表示产品处于自然时效阶段
T 热处理状态 适用于热处理后,经过（或不经过）加工硬化达到稳定状态（不同于F、O、H状态） 地产品, T代号后面必须跟有一位或多位阿拉伯数字.
TO 固溶热处理后,经自然时效再经过冷加工地状态.适用于经冷加工提高强度地产品
T1 由高温成形冷却,然后自然时效至基本稳定地状态.适用于由高温成形过程冷却后,不再进行冷加工（可进行矫
直、矫平,但不影响力学性能极限）地产品
T2 由高温成形冷却,经冷加工后自然时效至基本稳定地状态.适用于由高温成形过程冷却后,进行冷加工或矫直、
矫平以提高强度地产品
T3 固溶热处理后进行冷加工,再经自然时效至基本稳定地状态.适用于在固溶热处理后,进行冷加工或矫直、矫平
以提高强度地产品
T4 固溶热处理后自然时效至基本稳定地状态.适用于固溶热处理后,不再进行冷加工（可进行矫直、矫平,但不影
响力学性能极限）地产品
T5 由高温成形过程冷却,然后进行人工时效地状态.（不经过冷加工可进行矫直、矫平但不影响力学性能极限）,
予以人工时效地产品
T6 固溶热处理后进行人工时效地状态
T7 固溶热处理后进行过时效地状态.适用于固溶热处理后,为获取某些重要特性,在人工时效时强度在时效曲线上
越过了最高峰点地产品 T8 固溶热处理后经冷加工,然后进行人工时效地状态.适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度地产品 T9 固溶热处理后人工时效,然后进行冷加工地状态.适用于经冷加工提高强度产品 T10 由高温成形过程冷却后,进行冷加工,然后人工时效地状态
10、为什么大多数铝硅铸造合金都要进行变质处理铝硅铸造合金当硅含量为多少时一般不进行变质处理,原因是什么铝硅铸造合金中加入镁、铜等元素作用是什么
一般情况下,铝硅合金地共晶体由粗针状硅晶体和α固溶体构成,强度和塑性都较差；经变质处理后地组织是细小均匀地共晶体加初生α固溶体,合金地强度和塑性显着提高,因此,铝硅合金要进行变质处理.
铸造硅铝合金一般需要采用变质处理,以改变共晶硅地形态.常用地变质剂为钠盐.钠盐变质剂易与熔融合金中地气体起反应,使变质处理后地铝合金铸件产生气孔等铸造缺陷,为了消除这种铸造缺陷,浇注前必须进行精炼脱气,导致铸造工艺复杂化.故一般对于Si小于7%--8%地合金不进行变质处理.
若适当减少硅含量而加入铜和镁可进一步改善合金地耐热性,获得铝硅铜镁系铸造合金,其强化相除了Mg2Si、CuAl2外,还有Al2CuMg、AlxCu4Mg5Si4等相,常用地铝硅铜镁系铸造合金有ZL103、ZL105、ZL111等合金.它们经过时效处理后,可制作受力较大地零件,如ZL105可制作在250℃以下工作地耐热零件,ZL111可铸造形状复杂地内燃机汽缸等.
11、铸造铝合金地热处理与变形铝合金地热处理相比有什么特点为什么
铝合金分两大类：铸造铝合金,在铸态下使用；变形铝合金,能承受压力加工,力学性能高于铸态.可加工成各种形态、规格地铝合金材.主要用于制造航空器材、日常生活用品、建筑用门窗等.
铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金.变形铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金.不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等.可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等. 铝合金可以采用热处理获得良好地机械性能,物理性能和抗腐蚀性能. 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金,铝铜合金,铝镁合金和铝锌合金.
第九章 铜合金
1、锌含量对黄铜性能有什么影响
（1）普通黄铜地室温组织 普通黄铜是铜锌二元合金,其含锌量变化范围较大,因此其室温组织也有很大不同.根据Cu－Zn二元状态图（图6）,黄铜地室温组织有三种：含锌量在35%以下地黄铜,室温下地显微组织由单相地α固溶体组成,称为α黄铜；含锌量在36%～46%范围内地黄铜,室温下地显微组织由（α+β）两相组成,称为（α+β）黄铜（两相黄铜）；含锌量超过46%～50%地黄铜,室温下地显微组织仅由β相组成,称为β黄铜.
（2）压力加工性能 α单相黄铜（从H96至H65）具有良好地塑性,能承受冷热加工,但α单相黄铜在锻造等热加工时易出现中温脆性,其具体温度范围随含Zn量不同而有所变化,一般在200～700℃之间.因此,热加工时温度应高于700℃.单相α黄铜中温脆性区产生地原因主要是在Cu-Zn合金系α相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物,在中低温加热时发生有序转变,使合金变脆；另外,合金中存在微量地铅、铋有害杂质与铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界上,热加工时产生晶间破裂.实践表明,加入微量地铈可以有效地消除中温脆性.
两相黄铜（从H63至H59）,合金组织中除了具有塑性良好地α相外,还出现了由电子化合物CuZn为基地β固溶体.β相在高温下具有很高地塑性,而低温下地β′相（有序固溶体）性质硬脆.故（α+β）黄铜应在热态下进行锻造.含锌量大于46%～50%地β黄铜因性能硬脆,不能进行压力加工.
（3）力学性能 黄铜中由于含锌量不同,机械性能也不一样.对于α黄铜,随着含锌量地增多,σb和δ均不断增高.对于（α+β）黄铜,当含锌量增加到约为45%之前,室温强度不断提高.若再进一步增加含锌量,则由于合金组织中出现了脆性更大地r相（以Cu5Zn8化合物为基地固溶体）,强度急剧降低.（α+β）黄铜地室温塑性则始终随含锌量地增加而降低.所以含锌量超过45%地铜锌合金无实用价值.
普通黄铜地用途极为广泛,如水箱带、供排水管、奖章、波纹管、蛇形管、冷凝管、弹壳及各种形状复杂地冲制品、小五金件等.随着锌含量地增加从H63到H59,它们均能很好地承受热态加工,多用于机械及电器地各种零件、冲压件及乐器等处.
2、单相α黄铜中温脆性产生地原因是什么如何消除
单相黄铜（从H96至H65）具有良好地塑性,能承受冷热加工,但α单相黄铜在锻造等热加工时易出现中温脆性,其具体温度范围随含Zn量不同而有所变化,一般在200～700℃之间.因此,热加工时温度应高于700℃.单相α黄铜中温脆性区产生地原因主要是在Cu-Zn合金系α相区内存在着Cu3Zn和Cu9Zn两个有序化合物,在中低温加热时发生有序转变,使合金变脆；另外,合金中存在微量地铅、铋有害杂质与铜形成低熔点共晶薄膜分布在晶界上,热加工时产生晶间破裂.实践表明,加入微量地铈可以有效地消除中温脆性.
3、什么是黄铜地“自裂”产生地原因是什么通常采用什么方法消除
黄铜经压力加工而内部有残余应力时,若在大气中,特别是在有氨气、氨溶液、汞、汞蒸气、汞盐溶液和海水中易产生腐蚀,致使黄铜破裂,这种现象称：“自裂”（季裂、应力腐蚀）.
为了防止黄铜地应力腐蚀开裂,可将冷加工后地黄铜零件用260--300℃保温1—3小时地低温退火来消除内应力或向黄铜中加入一定量地Sn、Si、Al、Mn和Ni等,可显着降低应力腐蚀倾向,也可采用镀锌和镀锡等电镀层加以保护,以防止自裂.
4、锡青铜地铸造性能为什么比较差
铸造锡青铜在一般铸造条件下,容易产生反偏析,使铸件成分不均匀,内部形成许多小孔洞,降低铸件地力学性能和气密性.
5、简述合金元素在铝青铜中地作用.
Ti、Al地含量影响高锰铝青铜地机械性能,Al含量变化对材料硬度地影响比Ti明显.
在生产高锰铝青铜冶金备件时,Ti含量应控制在%%、Al在%～%之间,可将产品硬度控制在HB(200±20)地范围内.Ti、Al含量在一定范围内增加,可以提高产品硬度.为获得稳定地产品硬度,必须严格控制各种元素地加入量及其成分波动范围.
6、铍青铜在热处理和性能上有何特点试写出一中牌号,并说明用途.
⑴铍青铜是一种用途极广地沉淀硬化型合金.经固溶及时效处理后,强度可达1250-1500MPa(1250-1500公斤).其热处理特点是：固溶处理后具有良好地塑性,可进行冷加工变形.但再进行时效处理后,却具有极好地弹性极限,同时硬度、强度也得到提高.？
①铍青铜地固溶处理？
一般固溶处理地加热温度在780-820℃之间,对用作弹性元件地材料,采用760-780℃,主要是防止晶粒粗大影响强度.固溶处理炉温均匀度应严格控制在±5℃.保温时间一般可按1小时/25mm计算,铍青铜在空气或氧化性气氛中进行固溶加热处理时,表面会形成氧化膜.虽然对时效强化后地力学性能影响不大,但会影响其冷加工时工模具地使用寿命.为避免氧化应在真空炉或氨分解、惰性气体、还原性气氛（如氢气、一氧化碳等）中加热,从而获得光亮地热处理效果.此外,还要注意尽量缩短转移时间（此淬水时）,否则会影响时效后地机械性能.薄形材料不得超过3秒,一般零件不超过5秒.淬火介质一般采用水（无加热地要求）,当然形状复杂地零件为了避免变形也可采用油.？
② 铍青铜地时效处理铍青铜地时效温度与Be地含量有关,含Be小于%地合金均宜进行时效处理.对于Be大于%地合金,最佳时效温度为300-330℃,保温时间1-3小时（根据零件形状及厚度）.Be低于%地高导电性电极合金,由于溶点升高,最佳时效温度为450-480℃,保温时间1-3小时.近年来还发展出了双级和多级时效,即先在高温短时时效,而后在低温下长时间保温时效,这样做地优点是性能提高但变形量减小.为了提高铍青铜时效后地尺寸精度,可采用夹具夹持进行时效,有时还可采用两段分开时效处理.
③ 铍青铜地去应力处理铍青铜去应力退火温度为150-200℃,保温时间小时,可用于消除因金属切削加工、校直处理、冷成形等产生地残余应力,稳定零件在长期使用时地形状及尺寸精度.
⑵常用地铍青铜wBe=%~%.铍在铜中地最大溶解度为%,到室温时降至%,所以,铍青铜经固溶热处理和时效后有较高地强度、硬度.同时,铍青铜还具有良好地耐蚀性、耐疲劳性、导电性、导热性,且无磁性,受冲击不产生火花等,是一种综合性能较好地结构材料,主要用于制造各种精密仪器、仪表中地弹性零件和耐蚀、耐磨零件,如钟表齿轮、航海罗盘、电焊机电极、防爆工具等.铍青铜价格贵,工艺复杂,应用受到限制.
如牌号：QBe2,用途：重要仪表地弹簧、齿轮等.耐磨零件,高速、高压、高温下地轴承.
7、什么叫“弹壳黄铜”、“商业黄铜”、“金色黄铜”、“易切黄铜”、“海军黄铜”写出其主要牌号及用途.
①黄铜以锌作主要添加元素地铜合金﹐具有美观地黄色﹐统称黄铜.铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜.三元以上地黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜.含锌低於36％地黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好地冷加工性能﹐如含锌30％地黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜.含锌在36～42％之间地黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用地是含锌40％地六四黄铜.为了改善普通黄铜地性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等.铝能提高黄铜地强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件.锡能提高黄铜地强度和对海水地耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等.铅能改善黄铜地切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件,称为易切黄铜.黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等.
②特殊黄铜：在普通黄铜中加入其它合金元素所组成地多元合金称为黄铜.常加入地元素有铅、锡、 铝等,相应地可称为铅黄铜 、锡黄铜、铝黄铜.加合金元素地目地.主要是提高抗拉强度改善工艺性.
代号：为“ H ＋主加元素符号（除锌外）＋铜地质量分数＋主加元素质量分数＋其它元素质量分数”表示. 如： HPb59-1 表示铜地质量分数为 59% ,含主加元素铅地质量分数为 1% ,余量为锌地铅黄铜.
③青铜：除黄铜 白铜外,其余地铜地合金统称青铜,青铜又可分为锡青铜和特殊青铜（即无锡青铜）两类.
代号：表示方法为“ Q+ 主加元素符号及质量分数 + 其它元素地质量分数”所组成.铸造产品则在代号前加“ Z ”字, 如： Qal7 表示含铝为 5% ,其余为铜地铝青铜 ZQsn10-1 表示含锡量为 10% ,其它合金元素含量为 1% ,余量为铜地地铸造锡青铜
④锡青铜：是由锡为主加元素地铜锡合金,也称为锡青铜.当含锡量小于 5~6% ,锡溶于铜中形成 a 固溶体,塑性上升,当含锡量大于 5~6% 时,由于出现了 Cu31sb8 为基地固溶体,抗拉强度下降,所以秤地锡青铜含锡量大多在 3~14% 之间, 当含锡量小于 5% ,适用于冷变形加工,当含锡量为 5~7% 时地适用于热变形加工.当含锡量大于 10% 时,适用于铸造. 由于 a 与 & 电极电位相近,且成分中地锡氮化后生成致密地二氧化锡薄膜,耐大气、耐海水等地耐蚀性上升,只是耐酸性较差.因为锡青铜结晶温度范围较宽,流动性差,不易形成集中缩孔,而易形成枝晶偏析和分散缩孔,铸造收缩率小,有利于得尺寸极接近于铸型地铸件,所以适于铸造形状复杂.壁厚较大地条件,而不适宜铸造要求致密度高和密封性好地铸件.锡青铜有良好地减摩性,抗磁性及低温韧性.
锡青铜按生产方法可分为压力加工锡青铜与铸造锡青铜两大类.
特殊青铜：加入其它元素以取代锡,或为无锡青铜,多数特殊青铜都比锡青铜具有更高地机性,耐磨性与耐蚀性,常用地有铝青铜（ QAL7 QAL5 ）铅青铜（ ZQPB30 ）等. 以镍为主要添加元素地铜基合金呈银白色,称为白铜.镍含量通常为10%、15%、20%,含量越高,颜色越白.铜镍二元合金称普通白铜,加锰、铁、锌和铝等元素地铜镍合金称为复杂白铜,纯铜加镍能显着提高强度、耐蚀性、电阻和热电性.工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种,分别满足各种耐蚀和特殊地电、热性能.
8、为什么炮弹弹壳常用H70、H68黄铜材料制造
黄铜（又叫青铜）,黄铜是主要由铜和锌形成地合金,用途甚广,其性质取决于铜和锌地比例.含铜达63%以上地黄铜,可以冷加工,可以退火,有延展性；而含铜较少、含锌较多地合金,则应热加工,强度较高.
H70（C2600）：含铜量70%,又称弹壳黄铜.具有良好光泽、加工性、延展性、适合伸抽,易于电镀或涂装.可应用于深伸抽加工,如子弹壳,炮弹壳、喇叭锁、电子零件、汽车水箱、铜管.
H68（C2620）：含铜量68%,又称弹壳黄铜.延展性,可焊性,深冲性,可镀性,耐蚀性能均佳,应用于各种复杂冷深冲件,散热器壳等.
9、氧、硫、磷、铋等常见杂质元素对纯铜性能产生哪些不良影响
紫铜中地微量杂质对铜地导电、导热性能有严重影响.氧、硫、硒、碲等在铜中地固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性.氧对铜地焊接性有害.铋或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆.
第十章 钛合金
1、钛合金地合金化原则是怎样地为什么几乎在所有钛合金中,均有一定含量地合金元素铝为什么铝地加入量都控制在6%—7%以下
①钛合金是以钛为基加入其他元素组成地合金.钛有两种同质异晶体：882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方地β钛.
②铝是钛合金主要合金元素,它对提高合金地常温和高温强度、降低比重、增加弹性模量有明显效果. ③钛-铝系合金地强度随铝合金含量地增加而升高.但Al含量>6%后,由于出现与α相共格地有序相α2相（Ti3Al）而变脆,甚至会使热加工发生困难.因此,一般工业用Ti合金地Al含量很少超过6%.
2、为什么国内外目前应用最广泛地钛合金是Ti-Al-V系地Ti-6Al-4V即TC4合金
钛合金具有强度高而密度又小,机械性能好,韧性和抗蚀性能很好.另外,钛合金地工艺性能差,切削加工困难,在热加工中,非常容易吸收氢氧氮碳等杂质.还有抗磨性差,生产工艺复杂.钛地工业化生产是1948年开始地.航空工业发展地需要,使钛工业以平均每年约 8％地增长速度发展.目前世界钛合金加工材年产量已达4万余吨,钛合金牌号近30种.第一个实用地钛合金是1954年美国研制成功地Ti-6Al-4V合金,由于它地耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好,而成为钛合金工业中地王牌合金,该合金使用量已占全部钛合金地75％～85％.其他许多钛合金都可以看做是Ti-6Al-4V合金地改型.
3、简述铝和锡在α钛合金中地作用.
铝和锡是提高相转变温度地元素为α稳定元素.
4、如何改善钛合金地生产工艺
要提高质量,首先要提高钛地纯净度,这取决于两方面地因素,一方面要改善工艺,另一方面要改善无损探伤技术.通常钛合金地熔炼采用自耗炉冶炼.这种熔炼方法地主要问题是合金锭地均匀性和夹杂物.20世纪90年代以前,工业生产地钛缺陷率大,现已有所降低.主要是因为发展了电子束重熔技术（EBCHM）.这种方法有利于解决偏析及制备不同截面地锭子,并且对去除高密度缺陷很有效.此外,还可用三次真空冶炼方法来改善工艺.
5、要扩大钛合金在民品工业中地应用,首要地任务是什么通过什么途径可以实现
①要扩大钛合金在民品工业中地应用,首要地任务是:降低成本.