当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.4有色金属及其合金 > 有色金属及其合金（1）
同学们好
下面我们学习第三章的第四大节
有色金属及其合金
有色金属及其合金的种类很多
我们在这里只介绍一些
重要的常用的有色金属及其合金
我们先介绍第一种铝及其合金
我们先看一下铝的特点
第一个特点是密度小
比强度高
纯铝它的密度
只有每立方厘米2.7克
约为铁的三分之一
铝合金密度小
强度与低合金高强钢接近
所以比强度
比一般高强钢要高的多
第二个特点
是有优良的物理化学性能
铝的导电性很好
仅次于银 铜 金
它在室温时的导电率
约为铜的64%
铝及其合金有相当好的
抗大气腐蚀的能力
铝的磁化率极低
接近于非铁磁性材料
第三铝的加工性能非常好
铝及其合金在退火状态下
它的塑性很好
可以冷成形
切削加工性能也很好
铝合金可以通过热处理
来显著提高其强度
铸造铝合金的铸造性能非常好
铝及其合金在电气工程
航空 宇航工业
一般工业和轻工业中
都有广泛的用途
我们先学习纯铝
纯铝分为两个大类
第一类为高纯铝 它的牌号以L开头
如L01 L02 L03 L04等
它的纯度为99.93%至99.99%
在它的牌号中
牌号数越大纯度越高
它主要用于科学研究
和制作电容器等等
第二为工业纯铝
工业纯铝的牌号为1060
1050 1100等
它的纯度为98.0%至99.9%
主要用于制作铝箔 包铝和电线
电缆 器皿 焊条 装饰材料
反光板 热交换器
和配制合金等等用途
第二类为铝合金
铝合金具有较高的强度
良好的加工性能
制造承受较大载荷的
机器零件和构件
铝合金又可以分为变形铝合金
和铸造铝合金两大类
我们看这一个铝合金的相图
在D点左侧为变形铝合金
右侧为铸造铝合金
变形铝合金在加热时
它能够得到单相的固溶体组织
塑性好 适于变形加工
所以称为变形铝合金
在变形铝合金中
以相图上F点为分界线
在F点的左侧升温时
不发生相变
所以称为不可相变强化的铝合金
在F点至D点之间
加热时可以获得单相的组织
冷却时可以获得双相的组织
所以位于这个成分区间的合金
称为可热处理强化的铝合金
可以进行固溶时效强化
第二类为铸造铝合金
铸造铝合金是指相图中
D点右侧发生共晶反应的
这一类铝合金
它的流动性较好
适合于铸造生产
所以称为铸造铝合金
我们再学习铝合金的时效
铝合金的时效
先要进行固溶处理
将成分位于相图中D点至F点
之间的合金加热到单相的α相区
获得单相的固溶体
然后迅速水冷
在室温下得到过饱和的α固溶体
这样一种处理方式
我们称之为固溶处理
在固溶处理以后
快速冷却到室温时
我们获得的是过饱和的固溶体
通过析出强化相
它的强度和硬度会得到提高
这样一种使强度和硬度提高
并析出第二相的这样一个过程
称为时效或者叫时效硬化
时效分为自然时效和人工时效
所谓自然时效是在室温下
自然放置进行的一种时效过程
所谓人工时效是使
加热到一定的温度保温
进行的时效过程
我们看这是铝铜合金的相图
我们以含铜量为4%的
铝铜合金为例
将其加热到550度保温后
然后快冷
这个时候它的第二相θ相
来不及析出
合金获得过饱和的α固溶体组织
这个时候它的强度为310兆帕
但我们把它在室温
放置一段时间以后
随着时间的增加
它的强度会逐渐增加
利用经过4到5天后
它的抗拉强度
可以达到430兆帕
合金发生时效的条件是
合金在高温时
能够形成均匀的固溶体
固溶体的溶质的溶解度
随温度降低时会显著降低
在不同条件下进行时效
它的时效效果是不一样的
我们看这张图
这是铝铜合金的时效曲线图
我们先看看把它放置到200度
进行人工时效
我们看这是时效以后
它的抗拉强度
随着时效时间的变化曲线
你会发现在半天的时候
它的抗拉强度达到峰值
然后随着时效时间的增加
会逐渐的降低
我们再看看在150度进行时效时
你会发现它到一天左右的时候
它的强度达到峰值
将近420兆帕
然后逐渐下降
我们再看进一步降低时效温度
到100度时
你会发现到两天的时候
它的强度达到峰值
即超过420兆帕
然后逐渐的缓慢的
随着时效时间的增加而下降
如果说你在室温下
进行时效的时候你会发现
在3至4天左右的时候
它达到峰值
抗拉强度达到约430兆帕
而且随着时间的增加
它的降低是非常之缓慢的
如果说你到零下5度
进行时效的时候
你会发现它要到7天左右的时候
才能达到380兆帕
如果说你到负50度
进行时效的时候你会发现
它的强度仅有缓慢的增加
而增加的幅度很小
所以可以看出随着时效
温度的不同
它的强化效果是不一样的
时效的速度也是不一样的
这主要与原子的扩散有关
三 回归
自然时效以后的铝合金
在230度到250度的短时加热后
快速水冷至室温时
它会重新变软
这样一种现象叫做回归
并且它在室温下
又能发生自然时效
这样一种效应
可以用来将我们的铝合金变软
以利于冷加工
例如铝合金铆钉
可以通过这样一种处理以后
然后进行铆接
然后进行自然时效
使它的硬度增加
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
