第三章金属材料讲义.ppt

应用广泛的金属材料 金属Na的能带结构 形成填隙型固溶体的条件 1827年，德国化学家维勒以铝土矿和熔融的钾反应，得到少量的铝，1854年法国化学家德维尔又以铝土矿和熔融的钠反应，也得到少量的铝。由于钾和钠均极难制得,所以,当时其价格比黄金还要昂贵。 在各种航天器上也大量使用铝合金，目的自然是减轻其自重，以能携带更多的科学实验仪器。我国第一颗人造地球卫星东方红I号”的外壳，就是全部用铝合金制成的 ① 低合金硬铝：Mg、Cu含量较低, 塑性好, 强度低。采用固溶处理和自然时效提高强度和硬度，时效速度较慢。主要用于制作铆钉，常称铆钉硬铝。 ②标准硬铝：合金元素含量中等，强度和塑性属中等水平。 ③ 高合金硬铝：合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及变形加工性能较差。用于制作航空模锻件和重要的销、轴等零件。 超硬铝合金为Al-Mg-Zn-Cu系合金, 含有少量的铬和锰。锌、铜、镁与铝形成固溶体和多种复杂的第二相(例如MgZn2、Al2CuMg、AlMgZnCu等)，合金经固溶处理和人工时效后，可获得很高的强度和硬度，是强度最高的一类铝合金。 锻铝合金为Al-Mg-Si-Cu或Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。合金的元素种类多但用量少，有良好的热塑性、铸造性能和锻造性能，并有较高的机械性能。 这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件，通常要进行固溶处理和人工时效。 铝的发现与应用为人类生活做出了很大贡献。但近年来的研究表明，过量的铝元素进入人体后，给人造成诸如痴呆、骨痛、贫血、甲状腺功能降低、胃液分泌减少等疾病。而对脑组织及智力的损害更为严重。 1970年，美国杜诺德博士用AAS法分析了健康人与衰老者的脑组织中铝的含量，结果是后者是前者的4倍。 1755年，英国D.BLACK正式确定镁的存在； 1808年，英国H.DAVY制得镁汞齐； 1828年，法国A.BUSSY用钾还原制得纯镁； 1930年，德国ALDER工厂将镁合金用于汽车零件； 1936年，苏联将镁合金用于飞机零件； 第一次世界大战期间，镁合金大量用于军事上； 第二次世界大战期间，镁合金用量激增。战后镁合金主要用于汽车上； 20世纪70年代镁合金应用出现回落； 20世纪80年代由于能源危机，镁合金的应用开始回升，并有了长足的进步。 从1998年到2000年在汽车上的镁合金用量： 北美由5.93万吨增至7.85万吨； 欧洲由1.68万吨增至2.68万吨； 日本由0.63万吨增至0.73万吨。 西方目标：在每辆轿车上用镁合金30~40Kg。 西方汽车商已把单量轿车用镁合金零件的多少作为衡量汽车科技含量的重要指标。 大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其是采用压铸工艺生产。压铸工艺生产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。 通过控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐蚀等综合性能优良的镁合金铸件。 我国是镁资源大国和生产大国，但不是镁强国 镁合金曲轴发动机左、右箱体盖； 镁合金曲轴发动机后盖； 镁合金前、后轮毂； 镁合金后扶手； 镁合金锁扣。 钛的密度小，为4.5g/cm3,熔点高，为1668℃； 钛的强度相当于优质钢，比强度高，热膨胀系数很小，在加热和冷却过程中产生的热应力小； 钛的导热性差，磨擦系数大，因而切削、磨削加工性能和耐磨性能差； 钛在大气、高温气体以及中性、氧化性及海水等介质中具有极高的耐蚀性；钛在不同浓度的硝酸、铬酸以及碱溶液和大多数有机酸中也有良好的耐蚀性，但氢氟酸对钛有很大的腐蚀作用。 工业纯钛由于其比强度高、耐热性好、抗腐蚀性能优异等优点，是航空、船舶、化工等工业中常用的一种α-Ti合金，其板材和棒材可以制造350℃以及下工作的零件，如飞机蒙皮、隔热板、热交换器等。 工业用钛合金按其退火组织可分为α、β和 α+β三大类，分别称之为α钛合金、β钛合金和α+β钛合金。 钛中加入钼、铬、钒等 β 稳定化元素得到 β 钛合金。?钛合金有较高的强度、优良的冲压性能。适于制造压气机叶片、轴、轮盘等重载的回转件，以及飞机构件等。 利用钛重量轻的特点，可用它来替代钢制部件，不仅使飞机的强度增大，且可使其自重大大降低。同时也就增加了飞机的载重量,节约了燃料。目前时速在3320千米、高度近10万米、有效载重达100吨的“巨无霸”飞机,钛的用量都在其机身的93%以上。 钛是一种纯性金属，也就是说,因为钛的耐腐蚀性、稳定性高，使它在和人长期接触以后也不影响其本质，所以不会造成人的过敏，被人们称为“亲生物金属”。由于钛的密度与人骨相近，所以,钛在医学上有着独特的用途。医学上“钛骨”就如真的骨头一样，甚至可以用钛制人造骨头来代替