第十章有色金属及合金 Non-Ferrous metal 在工业生产中,通常把钢铁材料称为黑色金属,而把其它的金属材料 称为有色金属。 与钢铁等黑色金属材料相比,有色金属具有许多优良的特性,是现代 工业中不可缺少的材料,在国民经济中占有十分重要的地位。例如,铝、 镁、钛等具有相对密度小,比强度高的特点,因而广泛应用于航空、航天 汽车、船舶等行业:银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应 用于电器工业和仪表工业;铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必 需的材料,等等
第十章 有色金属及合金 Non-Ferrous Metal 在工业生产中，通常把钢铁材料称为黑色金属，而把其它的金属材料 称为有色金属。 与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代 工业中不可缺少的材料，在国民经济中占有十分重要的地位。例如，铝、 镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、 汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应 用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必 需的材料，等等
第一节铝及其合金 Aluminum aluminum alloy 、纯铝 纯铝是一种银白色的轻金属,熔点为660℃C,具有面心立方晶格, 没有同素异构转变。它的密度小(只有2729gcm3);导电性好,仅次 于银、铜和金;导热性好,比铁几乎大三倍。纯铝化学性质活泼,在大 气中极易与氧作用,在表面形成一层牢固致密的氧化膜,可以阻止进 步氧化,从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。 纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。纯铝的牌号用 “铝”字汉语拼音字首“L和其后面的编号表示。高纯铝的牌号有LG1 LG2、LG3、LG4和G5,“G”是高字的汉语拼音字首,后面的数字越 大,纯度越高,它们的含铝量在99.85%~99.99%之间。工业纯铝的牌 号有L1、L2、L3、L4、L41、L5、L5-1、和L6。后面的数字表示纯度, 数字越大,纯度越低
第一节 铝及其合金 Aluminum ＆ Aluminum alloy 一、纯铝 纯铝是一种银白色的轻金属，熔点为660℃，具有面心立方晶格， 没有同素异构转变。它的密度小（只有2.72g/cm3）；导电性好，仅次 于银、铜和金；导热性好，比铁几乎大三倍。纯铝化学性质活泼，在大 气中极易与氧作用，在表面形成一层牢固致密的氧化膜，可以阻止进一 步氧化，从而使它在大气和淡水中具有良好的抗蚀性。 纯铝按其纯度分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝。纯铝的牌号用 “铝”字汉语拼音字首“L”和其后面的编号表示。高纯铝的牌号有LG1、 LG2、LG3、LG4和LG5， “G”是高字的汉语拼音字首，后面的数字越 大，纯度越高，它们的含铝量在99.85%～99.99%之间。工业纯铝的牌 号有L1、L2、L3、L4、L4-1、L5、L5-1、和L6。后面的数字表示纯度， 数字越大，纯度越低
二、铝合金的分类 根据铝合金的成分、组织和工艺特点,可以将其分为铸造铝合金 与变形铝合金两大类。 变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工(轧制、挤压、模锻等) 制成半成品或模锻件,所以要求有良好的塑性变形能力 铸造铝合金则是将熔融的合金直接浇铸成形状复杂的甚至是薄壁 的成型件,所以要求合金具有良好的铸造流动性 度 L+a 变形铝合金 铸造铝合金 不能热处理强化 的铝合金 能热处理强 化的铝合金 IF B,% 铝合金分类示意图
二、铝合金的分类 根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可以将其分为铸造铝合金 与变形铝合金两大类。 变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻等） 制成半成品或模锻件，所以要求有良好的塑性变形能力。 铸造铝合金则是将熔融的合金直接浇铸成形状复杂的甚至是薄壁 的成型件，所以要求合金具有良好的铸造流动性。 变形铝合金 不能热处理强化 的铝合金 铸造铝合金 能热处理强 化的铝合金 温 度 Al F B，% 铝合金分类示意图 α+β α L+α D L
对于变形铝合金来说,位于F点以左成分的合金,在固态始终是单相 的,不能进行热处理强化,被称为热处理不可强化的铝合金。成分在F和 D之间的铝合金,由于合金元素在铝中有溶解度的变化会析出第二相,可 通过热处理使合金强度提高,所以称为热处理强化铝合金 铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同,分为A一S系、A-Cu系、 A|-Mg系和A—Zn系四种合金。合金牌号用“铸铝”二字汉语拼音字首 “ZL后跟三位数字表示。第一位数表示合金系列,1为A-Si系合金;2 为ACu系合金;3为A一Mg系合金;4为A-zn系合金。第二、三位数 表示合金的顺序号。如ZL201表示1号铝铜系铸造铝合金,ZL107表示7号 铝硅系铸造铝合金 变形铝合金按照性能特点和用途分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝 四种。防锈铝属于不能热处理强化的铝合金,硬铝、超硬铝、锻铝属于可 热处理强化的铝合金
对于变形铝合金来说，位于F点以左成分的合金，在固态始终是单相 的，不能进行热处理强化，被称为热处理不可强化的铝合金。成分在F和 D之间的铝合金，由于合金元素在铝中有溶解度的变化会析出第二相，可 通过热处理使合金强度提高，所以称为热处理强化铝合金。 铸造铝合金按加入的主要合金元素的不同，分为Al－Si系、Al－Cu系、 Al－Mg系和Al－Zn系四种合金。合金牌号用“铸铝”二字汉语拼音字首 “ZL”后跟三位数字表示。第一位数表示合金系列，1为Al－Si系合金；2 为Al－Cu系合金；3为Al－Mg系合金；4为Al－Zn系合金。第二、三位数 表示合金的顺序号。如ZL201表示1号铝铜系铸造铝合金，ZL107表示7号 铝硅系铸造铝合金。 变形铝合金按照性能特点和用途分为防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝 四种。防锈铝属于不能热处理强化的铝合金，硬铝、超硬铝、锻铝属于可 热处理强化的铝合金
、铝合金的强化 铝合金的强化方式主要有以下几种: 固溶强化 纯铝中加入合金元素,形成铝基固溶体,造成晶格畸变,阻碍了 位错的运动,起到固溶强化的作用,可使其强度提高 时效强化 合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的。但由于铝 没有同素异构转变,所以其热处理相变与钢不同。铝合金经加热到某 温度淬火后,可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶 体放置在室温或加热到某一温度时,其强度和硬度随时间的延长而增 高,但塑性、韧性则降低,这个过程称为时效。在室温下进行的时效 称为自然时效,在加热条件下进行的时效称为人工时效
三、铝合金的强化 铝合金的强化方式主要有以下几种： ❖ 固溶强化 纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了 位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。 ❖ 时效强化 合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的。但由于铝 没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。铝合金经加热到某 一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶 体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增 高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为时效。在室温下进行的时效 称为自然时效，在加热条件下进行的时效称为人工时效