文档介绍：第八章非铁金属材料钢铁以外的金属材料称为非铁金属材料或有色金属。×103kg/m3的称为轻有色金属;×103kg/m3的称为重有色金属。常用的有:铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金和轴承合金等一、纯铝纯铝是银白色金属,熔点660℃,,面心立方晶格,无同素异晶转变。是自然界出量最丰富的金属元素。1、铝及其合金具有以下优良的性能1),仅为铁的1/3,是一种轻型金属,飞机的主框架要选用铝合金。2)导电、导热性好,仅次于铜、银3)具有较好的抗大气腐蚀能力(能形成Al2O3氧化膜)4)具有较好的加工工艺性能。它的塑性好,可以冷、热变形加工,还可以通过热处理强化,提高铝的强度。第一节铝及其合金2、纯铝的牌号、用途纯铝的牌号:旧牌号:L1、L2、L3 …(数字越大纯度越低)新牌号:用l×××表示。最后两位数字表示铝的最低百分含量,第二位字母表示原始纯铝的改型情况,如lA35。1070、1060、1050 …(60表示铝的最低质量分数中小数点后面的两位ωAl=%)纯铝主要用于制作电线、电缆、散热和换热器件,以及强度要求不高的耐蚀容器、用具等。二、铝合金的分类铝中加入合金元素(如Si、Cu、Mg、Zn等),配制成各种成分的铝合金。变形铝合金,是指合金经熔化后浇成铸锭,再经压力加工(锻造、扎制、挤压等)制成板材、带材、棒材、管材、线材以及其它各种型材,要求具有较高的塑性和良好的工艺成型性能。铸造铝合金,则是将熔融的合金液直接浇入铸型中获得成型铸件,要求合金应具有良好的铸造性能,如流动性好、收缩小、抗热裂性高。铝合金的分类形变铝合金铸造铝合金不能热处理强化铝合金能热处理强化铝合金铝合金相图大都具有二元共晶相图的特点。相图上可以直接划分变形铝合金和铸造铝合金的成分范围。D是理论分界线。低于D 点的合金,加热时均能形成单相固溶体组织,塑性好,适于压力加工,划归为变形铝合金。成分位于D点右侧的合金熔点低,结晶时发生共晶反应,固态下具有共晶组织,塑性较差,但流动性好,适于铸造,划归为铸造铝合金。变形铝合金又分为可热处理强化和不可热处理强化两类,凡成分在F点左侧的合金,不能进行热处理强化,即不可热处理强化的铝合金。成分在F、D点之间的铝合金,即属于可热处理强化的铝合金。三、铝合金的强化途径铝合金种类不同,其强化原理、途径则不同。2、可热处理强化变形铝合金这类变形铝合金不但可变形强化,还能够通过热处理进一步强化,工艺是先固溶强化,然后时效处理合金元素加入纯铝之后,形成铝基固溶体,导致晶格发生畸变,增加了位错运动的阻力,由此提高铝的强度。但是组元之间常常具有相似的物理化学性能和原子尺寸,晶格畸变程度低,固溶强化效果不高。因此,铝的强化不能单纯依靠合金元素的固溶强化作用。1、不可热处理的变形铝合金在固态范围内加热、冷却无相变,因而不能热处理强化,其常用的强化方法是冷变形,如冷轧、压延等工艺。时效强化时效强化又称沉淀强化。是指类似F、D之间成分的铝合金经固溶处理(铝合金加热到单相区保温后,快速冷却得到过饱和固溶体的热处理操作称为固溶处理,也称淬火)后在室温或较高的环境温度下,随着停留时间的延长其强度、硬度升高,塑性和韧性下降的现象。1)室温放置过程中发生的时效称为自然时效;2)合金在加热条件下发生的时效称为人工时效。铝合金的时效强化与钢的淬火、回火根本不同。铝合金固溶处理后虽然得到的也是过饱和固溶体,但强度、硬度并未得到提高,在随后的过饱和固溶体发生分解的过程中出现时效现象。铝合金的时效强化与其在时效过程中所产生的组织有关。以Al—4%Cu合金为例。该合金在室温时的平衡组织为α+CuAl2(CuAl2即为平衡相θ),加热到固相线以上,第二相CuAl2完全溶入α固溶体中,淬火后获得在铝中的过饱和固溶体。又自发分解的倾向,当给予一定温度与时间条件时便要发生分解。包括以下四格阶段:Al—4%Cu合金时效的基本过程可以概括为:合金淬火→过饱和α固溶体→形成铜原子富集区(GP[Ⅰ]区)→铜原子富集区有序化(GP[Ⅱ]区)→形成过渡相θ′→析出平衡相θ(CuAl2)+平衡的α固溶体。时效温度越高,原子的活动能力越强,达到峰值时效所需的时间越短,峰值硬度较低温时效的低,时效后的强化效果越明显。1)时效初期铜原子偏聚于α固溶体的{100}晶面上,形成铜原子富集区,称为GP[Ⅰ]区。2)随着时间的延长或温度的提高,在GP[1]区的基础上铜原子进一步偏聚,称为GP[Ⅱ]。GP[Ⅱ]区可视为中间过渡相,常用θ″表示,使合金得到进一步强化。3)随着时效过程的进一步发展,铜原子在GP[1]区继续偏聚,形成过渡相θ′,α晶格畸变减轻,合金的硬度开始下降。4)时效后期,过渡相θ′完全从母相α中脱溶,形成平衡相θ,使合