金属学与热处理第2版 教学课件 作者 崔忠圻 覃耀春 主编 第十三章.pptVIP

第二节 钛及钛合金 第十三章 有色金属及合金 第三节 铜及铜合金 第四节 轴承合金 第一节 铝及铝合金 第一节 铝及铝合金 纯铝导电性和导热性良好，仅次于银和铜。室温导电率约为纯铜导电率的65%，按单位质量的导电能力计算，其导电能力是铜的二倍。因此，大量用Al代替Cu制作导线。 铝由于在其表面能形成致密的Al2O3保护膜，因而在空气或其他介质中具有良好的耐蚀性。纯度越高，铝的耐蚀性越好。 铝具有面心立方结构，塑性高、强度低，因此纯铝和许多铝合金可以进行各种冷、热加工，能轧制成很薄的铝箔和冷拔成极细的丝，焊接性能亦良好。经冷变形或热处理可以显著提高纯铝及其合金的强度。 一、铝及铝合金的性能特点及分类编号 铝及铝合金的性能特点及分类编号 根据国家标准GB/T16474—1996规定，变形铝及铝合金可直接引用国际四位数字体系牌号。未命名为国际四位数字体系牌号的变形铝及铝合金，应采用四位字符牌号命名。两种编号方法的第一位为阿拉伯数字，表示铝及铝合金的组别。 （一）形变强化 纯铝及不可热处理强化的铝合金，如Al-Mg、Al-Si和Al-Mn等合金，通常只能以退火或冷作硬化状态使用。冷作硬化可使简单形状的工件强度提高，塑性下降。经冷作硬化的铝合金，需进行再结晶退火，以达到消除加工硬化和获得细小晶粒的目的。 二、铝合金的强化 铝合金的强化 可热处理强化的铝合金中，如Al-Cu、Al-Cu-Mg、Al-Mg-Si等铝合金，Cu、Mg、Si等元素与Al能形成CuAl2、Mg2Si、Al2CuMg等金属化合物（强化相）。这些强化相在铝中有较大溶解度，且随温度下降而显著减小。因此，过饱和固溶体由于强化相在脱溶过程中的某些中间状态具有特殊晶体结构，而使铝合金得到强化。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工艺叫固溶处理。过饱和固溶体在室温放置或加热到某一温度保温，随着时间延长，其强度和硬度升高，塑性和韧性下降的现象叫做沉淀强化或时效硬化。 （二）沉淀强化 铝合金的强化 纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，起固溶强化作用，可使其强度提高。Al-Cu、Al-Mg、Al-Si、Al-Zn、Al-Mn等二元合金一般都能形成有限固溶体，并且均有较大的溶解度，因此具有较大的固溶强化效果。 对于不可热处理强化或强化效果不大的铸造铝合金和变形铝合金，可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金的力学性能。 （三）固溶强化和细晶强化 （一）不可热处理强化的变形铝合金 这类铝合金主要包括Al-Mn系和Al-Mg系合金。因其主要性能特点是具有优良的耐蚀性，故称为防锈铝合金。此外这类合金还具有良好的塑性和焊接性，适宜制造需深冲、焊接和在腐蚀介质中工作的零、部件。 三、变形铝合金 变形铝合金 工业上得到广泛应用的可热处理强化变形铝合金不是二元合金，而是成分更复杂的三元系和四元系合金。主要有Al-Cu-Mg系、Al-Cu-Mn系合金（硬铝）；Al-Zn-Mg系、Al-Zn-Mg-Cu系合金（超硬铝）；Al-Mg-Si系、Al-Mg-Si-Cu系合金（锻铝）。这些合金主要通过时效硬化提高强度。 （二）可热处理强化的变形铝合金 铸造铝合金除要求必要的力学性能和耐蚀性外，还应具有良好的铸造性能，为此铸造铝合金比变形铝合金含有较多的合金元素，可形成较多低熔点共晶体以提高流动性，改善合金的铸造性能。 四、铸造铝合金 第二节 钛及钛合金 Ti的性质与其纯度有关，纯度越高，硬度和强度越低。用Mg还原TiCl4制成的工业纯钛叫做海绵钛（镁热法钛），其纯度可达99.5%；用TiI4分解生产的钛（碘化法钛）属于高纯度钛，其纯度高达99.9%。 Ti在固态下具有同素异晶转变。在882.5℃以下为α-Ti，具有密排六方晶格，在882.5℃以上直至熔点为β-Ti，具有体心立方晶格。 一、纯 钛 钛有α-Ti（密排六方）和β-Ti（体心立方）两种晶体结构。钛合金化的主要目的就是利用合金元素对α-Ti或β-Ti的稳定作用，改变α和β相的组成，从而控制钛合金的性能。 工业钛合金的主要合金元素有Al、Sn、Zr、V、Mo、Mn、Fe、Cr、Cu及Si等。 二、钛的合金化 （一）α钛合金 α钛合金的主要合金元素是α稳定元素Al，主要起固溶强化作用，在500℃以下能显著提高合金的耐热性。但Al含量wAl＞6%后会出现有序相Ti3Al而变脆，因此，钛合金中的Al含量wAl很少超过6%。α钛合金有时也加入少量β稳定元素，因此α钛合金又分为完全由单相α组成的α合金和β稳定元素含量w小于2%的类α合金。α钛合金不能通过热处理强化，通常在退火或热