金属材料及热处理---06-有色金属材料篇1.pptVIP

中南大学材料科学与工程学院 概述 金属材料习惯上可分为有色金属和黑色金属（钢铁）； 有色金属及其合金种类很多，但产量小，总产量也远远小于钢铁的产量； 有色金属及其合金有特殊的性质，成为现代工业不可替代的材料（Al、Ti、Mg、Cu、Au、Ag、Ni、Co、Zn、Pb、Mo、W、Zr、Hf等等） 这里，主要介绍Al、 Cu、Ti、Ni、Co 、Mg。 Zr、V、 Cr、Ti、 B、 Be，有时也包括Mn ，溶解度小，随温度变化大，可作辅加元素，起细晶、补充强化、提高再结晶温度（以Mn最明显）、提高耐热性、产生组织强硬化效应、改善抗蚀性（Be影响表面）等作用； 微量地加Ag、加Sc、加RE等是目前铝合金微合金化的研究方向； Fe 、 Si通常在铝合金中为杂质，但在Al-Mg-Si、Al-Cu-Mg-Fe-Ni、Al-Si(IM) 中例外。 (相对而言的概念、不应有时，有了且有害，即为杂质) 科技发展打破这个合金设计的框架，Rapid solidification，Mechanical alloying 等，出现了Al-Fe-V-Si、Al-Fe-Ce、Al-Cr-Zr-Mn、Al-Zr-V-Ti等合金。 1.3 铝及铝合金简介 （一）纯铝 纯铝具有密度小、导电导热性好、加工工艺好、耐蚀性好等优点，但强度低，故，它多用于电线电缆以及强度要求不高的用具或器皿。（工业纯的、高纯的亦用于科研配置合金） 纯铝中的主要杂质为Fe、Si（Fe+Si1.0%） Fe、Si固溶于铝晶格，导致晶格畸变，导电、导热、耐蚀性变差； Fe、Si与Al形成Al12Fe3Si（网状、骨骼状，FeSi ） 、Al8Fe2Si（网状） 、Al9Fe2Si2（脆、针状，FeSi） 、Al13Fe4 （针状）、Si（块状） ，导致铝的强度提高，塑性、导电性、耐蚀性下降；铸造性能下降，有裂纹倾向(防止：Fe+Si0.6%时，FeSi，包晶多有利于形核； Fe+Si0.6%时，FeSi，共晶多有利于铸造)。 纯铝可分为工业纯铝和高纯铝 工业纯铝（Al大于99.0%， L1(99.85%), L2, L3, L4, L5, L6(98.8%) ） 高纯铝（Al大于99.93%，L01(99.93%), L02, L03, L04(99.996%) ） （二）防锈铝 （Al-Mn）（耐蚀铝合金） （二）防锈铝 （Al-Mg） 与Al-Mn系同属于防锈铝，热处理不可强化合金 合 金：与Al-Mn系相比，产量少，牌号多 除课本表2-4中所列出的外，还有LF12、LF13、F14、LF33、LF43等，其中最典型的有LF2（AA5052）、LF3（AA5054）、LF6 （AA5083）、LF11（AA5456）等。 成分特点：通常，Mg大于5%，需加Ti、V，以细晶；大于6%，需加Be，以提高氧化膜致密度，或防止Na脆。 相 组 成：α+β（Al3Mg2或Al8Mg5 ）；另外，还有Mg2Si、Al6(Mn,Fe) 性 能：比铝轻，抗蚀性、可焊性好，强度高于Al-Mn系，抛光性好（可做工艺品）。 用 途：承力不大的容器、抗蚀可焊的结构件，如油管、油箱和笔帽等；高Mg的可以用作承力件。 问题有三： （1）Al3Mg2的偏聚问题 从相图来看，可以强化，但Al3Mg2 易于晶界处析出，呈网状，尤其是Mg大于3.5%（大多数Al-Mg合金Mg量都大于3.5%），故不可强化。Al3Mg2 晶界处析出，导致晶界腐蚀抗力下降，应力腐蚀能力增大，对于高Mg者尤其如此，需防止。热处理时增加一道冷变形，Al3Mg2可于位错、亚晶界处析出，可均匀化。 （2）高Mg者的氧化膜致密度下降问题 表面不再为致密的Al2O3膜，含有MgO， 致密度下降， 需加Be（微量，PPM量级），以提高表面氧化膜的致密性。 （3）Na脆的问题 铝合金熔炼常采用Na盐（NaAlF6+NaCl+KCl的混合熔剂），NaAlF6 和NaCl会和Mg反应，产生游离Na，这将导致材料严重脆性。防治方法：i、选择不含Na的熔剂；ii、加0.0002%Be（铍）或 0.004%Sb （锑）或0.02%Bi（铋） （三）硬 铝 Al-Cu-Mg(-X)系铝合金，热处理可强化合金；大多可自然时效，如要高温使用，可人工时效。 合 金： 牌号多，其中最典型的有LY11（AA2017）、LY12（AA2024）、LY16 （AA2219）等。 成 分 特 点： 除了Cu、Mg外，Fe小于0.5-0.7%，Si小于0.5%，还需加0.5-1.0Mn，以中和Fe的不利影响，提高耐蚀性。 相 组 成： α+θ（Al2Cu）和/或S（Al2CuMg ）；在非平衡条件下，还有Al3Mg2