材料分类概论(空军).ppt

材料分类概论• 材料是人类的基本生产资料，生产、 生活、工程建设和武器装备．一刻也 离不开材料人类社会的初期划分就 是用材料来划分的如旧石器时代、新 石器时代、青铜器时代、铁器时代等 材料的发现、使用和改进标志着人 类社会的进步和发展1．材料的基本分类• 金属材料•黑色金属和合金 •有色金属（非铁金属）和合金： •金属基复合材料 •金属功能材料 •金属的表面处理 • 非金属材料•普通非金属材料 •有机高分子材料 •聚合物复合材料 •有机表面涂料2金属材料• 前言•有金属光泽，通过自由电子导电，有良好的导热和导电性能的材料 •金属材料术语解释： •固溶体 •相 相变 相图 • 结晶 共晶 •面心立方 体心立方 密集六方 •晶体结构 •合金与合金成分 •弥散硬化，加工硬化 相变硬化 •钢铁材料的牌号取名： A3钢 20钢 45号钢 16Mn 18Cr2Ni4W3黑色金属• 纯铁 • 铸铁 • 碳钢 • 合金钢 • 锰 • 铬4铁碳平衡图和合金的作用5铁基固溶体• 铁基固溶体 • α-Fe ＝ γ-Fe ＝ δ-Fe • A3 (910℃) A4(1390℃) • α-Fe：铁素体 体心立方结构 • γ-Fe：奥氏体 面心立方结构 • α-Fe：马氏体 体心立方结构（碳的过饱和固溶体） • 贝氏体6钢铁的合金元素• 合金元素 • B、C、N、Al、 Si、 P、 S、 Ti、 • V 、Cr、 Mn、 Co、 Ni、 Cu、 • Zr、 Nb、 Mo、 La、 Ta、 W• 通过扩大或改变相变特性，强化晶界，细 化晶粒，弥散硬化等改善和提高钢铁的机 械、抗腐蚀等性能7钢铁材料的分类：• 按照所含成分分类： •低碳钢（A3，20等） 中碳钢 （45号钢） 高碳钢 （T8） 低合金 钢 合金钢 铸铁 （灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、可锻铸铁等）• 按照用途分类：•工程结构钢 （碳素工程结构钢 高强度低合金钢 ）机械制造结构钢 （弹簧钢 阀门钢 （4Cr14Ni14W2Mo）工具钢（高速工具钢W18Cr4V ）冷作模具钢 热作模具钢） 不锈耐蚀钢 耐热钢和耐热合金 • 按照合金元素分类：碳钢、锰钢、硅钢、铬钢、钒钢等 • 按照金属的固溶体状态分类•铁素体钢、 奥氏体钢、马氏体钢、双相钢、弥散硬化钢。

8钢铁材料的分类• 按照结晶结构分类：珠光体、索氏体、屈氏体 来氏体 低碳马氏体 奥 氏体 非晶态 纳米晶 • 按照热处理工艺分类：退火钢 调质钢 淬火钢 渗碳钢 渗氮钢9工程结构钢•碳素工程结构钢：按照屈服强度分为5级Q195 Q215 Q235 Q255 Q275 根据含硫和磷量分为A B C DS四级Q215 Q275只有AB两级 Q275没有分级别 •高强度低合金钢 例如16Mn 345MPa屈服强度 •微合金钢 •低碳贝氏体和马氏体钢 14MnMoV •机械制造结构钢 •调质钢 （淬火 回火钢） •碳素调质钢：45钢 •低合金调质钢：40Cr 45Mn2 40MnB 42MnMo •高合金超高强度结构钢10工具钢和模具钢• 碳素工具钢：T7～T13 • 低合金工具钢：95SiCr CrWMn • 高速工具钢： W18Cr4V W12Cr4V4Mo• 冷作模具钢： Cr12 Cr12MoV Cr6WV • 热作模具钢： 5CrMnMo 5CrNiMo11不锈耐蚀钢耐大气腐蚀不锈钢（马氏体）：0Cr13，1Cr13，2Cr13等不锈耐酸钢（奥氏体不锈钢）：0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 0Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9 Ti铁素体不锈钢：0Cr17Ti 在硝酸和有机酸（除乙酸、醋酸和草酸 外）良好的耐蚀性（容易发生晶间腐蚀和应力腐蚀 ）12耐热钢和耐热合金• 奥氏体耐热钢： • （Cr18Ni9）• 固溶强化型奥氏体不锈钢 （1Cr14Ni19W2NbB， 1Cr18Ni14Mo2Nb）• 金属间化合物沉淀强化耐热钢： GH32（A-286）钢 用来制作喷气发动机，可在850度下长期工作。

镍基合金 ：Cr20Ni80 K3 K17 900度以上用于喷气发动机 13有色金属• 轻金属（铝、镁、锂、铍等） • 重金属，如镍、铜、锌、铅、铬、汞等 • 贵金属：金、银、铂、铑、钌、钯等 • 稀有金属：、钛、锆、钒、钨、钼等 • 类金属：铀、钍等14600LαL + α 铝和铝合金0Al 10 20 30 378 ( 镁w%)铝固溶体15铝合金中的合金元素• 合金元素：Zn Mg Cu Li Mn Si Cr V Cd Ti Zr Ca• 沉淀硬化相 ：θ- CuAl2 s- Al2CuMg η-MgZn2 δ-ALli• 过剩相：16变形铝合金• 非热处理强化变形铝合金： • 铝锰防锈铝 LF21 铝镁防锈铝 LF2， LF3 • 热处理强化变形铝合金硬铝（镁、锰合金成分）LY1， LY2， LY 6 LY10 LY11 LY 12 • 锻铝（镁、硅）LD 10 •超硬铝（锌镁铜）LC3、LC4、LC6、LC10、LC1217铝合金• 铝锂合金： • 特点是重量比其他铝合金轻6%到8%，弹性摸量增大6%。

• 8090-CP271, 8091 2091-CP274, CP276, X2020, • 快速凝固铝合金：非晶态 • 烧结铝粉： • 铸造铝合金 铝硅和铝硅镁 ： •（ZL104， ZL105，ZL111） 铝铜（ZL203）铝镁（ZL301）18镁合金 • 镁合金的合金元素：镉（无限溶解） 铝（12.6%） ，锌（6.2%） • 镁合金 • 变形镁合金• 镁锌锆系（MB15）镁锰系（MB1） 镁稀土系 镁钍系• 耐热合金 • 镁锂合金 • 快速凝固镁合金 铸造镁合金19铜合金• 工业纯铜 • 黄铜（铜锌合金） • 二元黄铜 • 多元黄铜 • 铝黄铜 • 铜锌形状记忆合金 • 锡黄铜 • 铅黄铜20铜合金（青铜）• 青铜（青铜是铜与锡、铝、铍、硅、锰、铬、镉、锆和钛 组成的合金的统称） • 二元锡青铜 • 多元锡青铜 • 锡磷青铜 • 锡锌青铜 • 二元铝青铜 • 多元铝青铜 • 铍青铜 • 其他青铜 • 硅青铜、锰青铜等21铜合金（白铜）• 白铜（以镍为主要合金元素的铜合金）• 结构白铜： • 铜镍二元合金为普通白铜 （B10，B20，B30）• 电工白铜：（热电偶用）• 康铜（锰白铜） 考铜（含镍锰白铜）B0.6白铜22钛合金 • α-钛合金：Ti-8Al-1Mo-1V，IMI685（Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.25Si）2Sn- 4Mo-0.5Si) • α+β钛合金：IMI318（Ti-6Al-4V）IMI550（Ti-4Al-2Sn-4Mo-0.5Si) • β-钛合金：Ti15.3(Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al） • 近β钛合金Ti-10.2.3(Ti-10V-2Fe-3Al)23金属基复合材料• 由连续的金属与合金基体和增强体构成的 材料。

增强体一般是具有高强度、高摸量 、高韧性、热冲击敏感性低、表面缺陷低 、导电导热性好的非金属材料、如碳纤维 、硼纤维基体金属有铝、镁、钛、钢、 铜等24铝基复合材料长纤维增强铝基复合材料 • 铝硼复合材料 1100Al-Bw ：航天器、卫星、空间站的结构件 • 铝碳（石墨）复合材料： 可用于人造卫星抛物面天线，红外发射镜等 • 铝碳化硅复合材料 飞机、导弹的机构件 短纤维增强铝基复合材料 • 用于柴油机活塞、缸体 • 晶须和颗粒增强复合材料 • 用于制造导弹和航天器的构件、飞机尾翼平衡器等25金属基复合材料• 镁基复合材料• 钛基复合材料26金属功能材料• 磁性合金 软磁合金 ： 工业纯铁 Fe-Si合金 硅钢片 铁基软磁合金 Fe-Ni系软磁合金 纳米晶软磁硬磁合金 ： ALNICO永磁合金 稀土永磁 纳米晶多相永磁27金属功能材料电性合金 • 导电合金： 铝和铝合金 铜和铜合金 复合导电材料 超导合金 精密电阻合金 • 电热合金• 热电偶合金28金属功能材料• 热膨胀、弹性与减振合金 • 热膨胀合金：低膨胀合金 定膨胀合金 • 弹性合金：高弹性合金 （形变强化18-8型 弥散强化 Ni35CrTiAl奥氏体 相变强化2Cr13 3Cr13 4Cr13） • 恒弹性合金 Fe-Ni系 Co-Fe系 Fe-Mn系 铌合金 Nb-Ti • 减振合金 阻尼 • 复相型减振合金 铸铁 • 强磁性减振合金Fe-Cr-Al合金（Silentalloy） • 位错型减振合金 Mg-Zr（Kixi）合金 • 孪晶型减振合金 Mn-Cu37-Al4-Fe3-Ni2(sonoston)29金属功能材料• 形状记忆合金 • 钛镍与铜基形状记忆合金 • 铁基形状记忆合金• 储氢材料 • 340公斤的合金可以储氢400立方米 30金属材料的表面处理• 电镀 • 磷化 • 氧化 • 金属喷涂 • 氮化 渗碳 渗硼 • 物理气相沉积 电子束注入 • 冷作加工 喷丸31。