吉林大学工程材料课件――第八章 有色金属材料
23页1、第八章有色金属及合金,通常把铁及其合金(钢、铸铁)称为黑色金属材料,而把非铁金属及其合金称为有色金属材料。 与黑色金属相比,有色金属具有许多优良特性,例如铝、镁、钛及其合金具有密度小,比强度高的特点,在飞机,汽车制造等工业中应用十分广泛;又如银、铜、铝及其合金的导电性导热性好,是电器,仪表工业不可缺少的材料。虽然有色金属 使用量少,在机械制造业中仅占4.5%左右,但它是现代工业中不可缺少的材料。,主要用途:电线、电缆,4、抗大气腐蚀好,其表面有一层致密的氧化膜。,3、面心立方晶格,强度低(b=80-100MPa), 塑性好(=80%),可以通过压力加工成各种型材,与其面心立方晶体有关。,2、导电性和导热性好,仅次于银、铜、金居第四位。,特性: 1、熔点低,比重小。熔点为660.4 密度 2.72,第一节 铝及其合金 一、工业纯铝,牌号:工业纯铝牌号有 L1 L2 . L7 数字大纯度低 工业高纯铝牌号有L0 L00 高纯铝 L01 L02 L04 数字大纯度高。,二、铝合金及 强化方法 (一)概述,1、合金化 在纯铝中加入Si 、Cu、Mg、Zn、Mn等元素,经热处理可使强度比纯铝提高
2、34倍。,2、铝合金状态图(一般式) 共同特点是:基本相都是铝基 固溶体和 共晶体。其中 为固溶体或化合物。,3、铝合金的分类及特性 根据加工工艺特性和合金元素含量可分为两大类。 即,变形铝合金和 铸造铝合金。 变形铝合金:具有良好的塑性,可进行锻造、轧制、挤压等压力加工。 铸造铝合金:流动性好,宜铸造,不宜压力加工。,铝合金一般相图,1、热处理强化 强化方法:固溶处理时效强化。,固溶处理:将合金加热到溶解度曲线以上某一温度,得到单一的固溶体组织,然后在水中迅速冷却,使第二相来不及析出,形成过饱和固溶体。这种处理的方法称固溶处理。,时效强化:固溶处理的合金在较低温度下随时间的延长发生进一步强化的现象(强度和硬度上升)称时效硬化或时效强化。,(二)铝合金强化方法,以铝铜合金为例,,获得过饱和的固溶体。其强度可以达到250MN/m2。 时效强化:固溶处理的合金随时间的延续而发生进一步强化的现象称时效硬化或时效强化。例如:固溶处理的合金,如果在室温放置4-5,例如4%Cu的铝合金加热到相区 中某一温度,经过一段时间保温,使获得单一的固溶体组织,然后投入水中快速淬火,使次生相CuAl2 来不及
3、从中析出,时效过程:分四个阶段:,第一阶段,形成GP1区,溶质原子的富集,引起晶格畸变,位错受阻,强度提高。,第二阶段,形成GP11,Gp区有序化,随着原子的进一步富集,原子有序的排列起来,成分结构接近CuAl2,称“,与母相共格,引起晶格进一步畸变,位错进一步受阻,强度进一步提高。,第三阶段,形成过渡相,溶质原子继续富集,化学成分逐渐达到CuAl2的化学成分,部分与母相脱离共格联系,晶格畸变减轻,对位错阻碍减少,合金趋向软化。,第四阶段,相形成与长大,形成稳定的CuAl2。与母相完全脱离共格联系,晶格畸变大为减轻,强化效果显著减弱,合金发生软化,这种现象称“过时效“。,实际上,时效过程不一定全部包括以上四个阶段,自然时效只有一二阶段,人工时效只能观察到三、四阶段。,自然时效:在室温下进行的时效称自然时效(强度可以达到400 MN/m2), 人工时效:在加热条件下进行的时效称人工时效(100200C)。 人工时效的效果不如自然时效效果好,但时间短。,例:含4Cu的铝合金,固溶强化后强度为250MPa自然失效后(45天)达到400MPa。,强化机理: 在铝的 过饱和 固溶体晶格内形成溶质
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