第3章船用非铁金属及其他材料.pdfVIP

第三章 船用非铁金属 目的与要求： 1、理解铝合金的分类及性能要求； 2、理解铜合金的分类与牌号表示方法； 3、理解钛合金的种类及性能 4、了解工程塑料在船舶中的应用 教学重点、难点： 重点介绍船用铝合金、铜合金及钛合金的性能； 引言 非铁金属材料是指钢铁以外的各种金属材料，又 称为有色金属，而把钢铁称作黑色金属。 有色金属及合金具有特殊性能，如高强度、导电 导热性好、耐腐蚀、耐热性高 §3-1、铝及铝合金 一、纯铝 性能特点 1．比重小、强度低 3 铝的比重为2.7g/cm ，仅为钢的三分之一； 强度很低，σ=80～100MPa，但塑性很好。 b 2．物理、化学性能优良 导电导热性能仅次于银、铜、金； 铝表面可生成致密的氧化膜，抗大气腐蚀能力。 3．良好的加工性能 冷变形、切削、铸造、焊接都比较容易。 二、铝合金分类及性能要求 为了提高铝的强度，在纯铝中加入适当的合金元 素（Si、Cu、Mg、Mn），通过固溶强化、时效强化及 弥散强化实现。 （一）铝合金分类 根据成分及工艺特点，分为变形铝合金及铸造 铝合金。 变形铝合金 成分在D点以左的铝合金 加热到高温，可得单相固溶体 该合金塑性较好，适合锻造 不能热处理强化 以F点为界 热处理强化 铸造铝合金 成分在D点以右的铝合金 结晶温度低，有共晶组织存在 该合金流动性好，适合铸造 （二）对船用铝合金的性能要求 除了满足抗腐蚀性、可焊性和加工性能的前提 下，尽可能保证较高的强度。 1．力学性能 （1）屈强比：一般不大于0.8 。 （2）高温强度：加热到100 C前，保持机械性能不变； 加热到250，屈服强度大于60% （3）疲劳强度：平板试样疲劳强度不小于50MPa； 带焊缝试样的疲劳强度不小于40MPa （4）伸长率：不小于10% 2．抗腐蚀性能 具有良好的抗腐蚀强度，尤其是抗海水腐蚀性能。 对于高强度变形铝合金，要求有较好的抗晶间腐蚀和 抗应力腐蚀性能。 3．其他性能 对于热处理不可强化铝合金，应具有良好的可焊性 和加工性； 热处理可强化铝合金，还应具有在热处理中抵抗变 形的能力。 （三）铝合金时效硬化 纯铝无法像钢铁那样进行热处理强化，若采用 冷加工强化，断裂强度可达150-250MPa。故在铝中 加入Si、Cu、Mg、Mn等元素，采用热处理方法——时 效来强化 1．固溶处理 将成分位于D-F之间的合金加热 到α相区，保温后在水中冷却， 获得单相过饱和的α固溶体 ——固溶处理 2．时效 固溶后得到的组织不稳定，容易由分解出的强化相 过渡到稳定状态。在室温下放置或低温加热时，强度 与硬度会随时间的延长而强化——时效（时效硬化） 。 如4%Cu的Al-Cu合金，加热到550 C保温，并在水中快 冷，合金获得α固溶体，强度为250MPa 若在室温放置4～5天后，强度可达400MPa。 时效温度越高，达到最高 硬度所用时间越短，达到的最 高硬度值也越低。 3．回归 。 已经时效硬化的铝合金，在200～250 C短时间加热， 快冷至室温，合金将重新变软恢复塑性，如再在室温下放 置，又能进行正常的时效硬化——回归 （四）船用变形铝合金 船用变形铝合金，分为防锈铝、硬铝、超硬铝、 锻铝。 牌号由四位字符表示，第一位是依合金元素Cu