有色金属材料简介

有色金属知识简介

在工业生产中，通常把铁、锰、铬及其合金称为黑色金属，把其他金属及其合金称为有色金属。与钢铁等黑色金属材料相比，有色金属具有许多优良的特性，是现代工业中不可缺少的材料，在国民经济

中占有十分重要的地位，例如，铝、镁、钛等具有相对密度小，比强度高的特点，因而广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等行业；银、铜、铝等具有优良导电性和导热性的材料广泛应用于电器工业和仪表工业；铀、钨、钼、镭、钍、铍等是原子能工业所必须的材料，等等有色金属是国民经济发展的基础材料，航空、航天、汽车、机械制造、电力、通讯、建筑、家电等绝大部分行业都以有色金属材料为生产基础。随着现代化工、农业和科学技术的突飞猛进，有色金属在人类发展中的地位愈来愈重要。它不仅是世界上重要的战略物资，重要的生产资料，而且也是人类生活中不可缺少的消费资料的重要材料。

有色金属定义

定义：狭义上的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的总称。广义的有色金属还包括有色合金。有色合金是以一种有色金属为基体，加入一种或几种其他元素而构成的合金。

有色金属分类

（1）.有色纯金属分为重金属、轻金属、贵金属、半金属和稀有金属五类。

（2）.有色合金，按合金系统分：重有色金属合金、轻有色金属合金、贵金属合金、稀有金属合金等；按合金用途则可分：变形（压力加工用合金）、铸造合金、轴承合金、印刷合金、硬质合金、焊料、中间合金、金属粉末等。

（3）.有色金属按化学成分分类：铝和铝合金材、铜和铜合金材、铅

和铅合金材、镍和镍合金材、钛和钛合金材。按形状分类时，可分为：板、条、带、箔、管、棒、线、型等品种。

（4）.在有色金属中，还有各种各样的分类方法

1.按照比重来分，铝、镁、锂、钠、钾等的比重小于5，叫做“轻金属”（密度小（0.53～4.5g/cm3），化学性质活泼，如铝、镁等. ）

2.而铜、锌、镍、汞、锡、铅等的比重大于5，叫做“重金属”。（一般密度在4.5g/cm3以上，如铜、铅、锌等；）

3.象金、银、铂、锇、铱等比较贵，叫做“贵金属”，

4.镭、铀、钍、钋等具有放射性，叫做“放射性金属”，

5.还有像铌、钽、锆、镥、金、镭、铪、钨、钼、锗、锂、镧、铀等因为地壳中含量较少，或者比较分散，人们又称之为“稀有金属”。表2 专用有色金属合金名称及其代号.

几种常见的有色金属及其合金

铝为银白色轻金属。有延展性。在潮湿的空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝粉和铝箔在空气中加热能猛烈燃烧，并发出炫目的白色火焰，易溶于酸和碱溶液，不溶于水。相对密度 2.70。熔点660℃。沸点2327℃。

（1）比重小、比强度高,纯铝的比重只有 2.72g/cm3，故其合金的比重（约2.5～2.88）也很小，采用各种强化手段后，铝合金可以达到与低合金高强钢相近的强度，因此比强度要比一般高强度钢高的多。

（2）有优良的物理、化学性能铝的导电性好仅次于银、铜和金，在室温时的导电率约为铜的64％。铝资源丰富，成本较低。铝及铝合金有相当好的抗大气腐蚀能力，其磁化率极低，接近于非铁磁性材料。

（3）加工性能良好铝及铝合金（退火状态）的塑性很好，可以冷成形。切削性能也很好。超高强铝合金成形后经热处理，可达到很高的强度。铸造铝合金的铸造性能极好。

由于上述优点，铝及铝合金在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。

铝合金分类

根据铝合金的成分、组织和工艺特点，可将其分为变形铝合金和铸造铝合金两大类。

（1）变形铝合金

定义：变形铝合金是将铝合金铸锭通过压力加工（轧制、挤压、模锻等）制成半成品或模锻件，所以要求有良好的塑性变形能力。

铝合金的强化包括：固溶强化、时效强化、过剩相强化、细晶强化。固溶强化：

纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，造成晶格畸变，阻碍了位错的运动，起到固溶强化的作用，可使其强度提高。

时效强化：

合金元素对铝的另一种强化作用是通过热处理实现的。但由于铝没有同素异构转变，所以其热处理相变与钢不同。铝合金经加热到某一温度淬火后，可以得到过饱和的铝基固溶体。这种过饱和铝基固溶

体放置在室温或加热到某一温度时，其强度和硬度随时间的延长而增高，但塑性、韧性则降低，这个过程称为时效。在室温下进行的时效称为自然时效，在加热条件下进行的时效称为人工时效。

过剩相强化：

如果铝中加入合金元素的数量超过了极限溶解度，则在固溶处理加热时，就有一部分不能溶入固溶体的第二相出现，称为过剩相。在铝合金中，这些过剩相通常是硬而脆的金属间化合物。它们在合金中阻碍位错运动，使合金强化，这称为过剩相强化。在生产中常常采用这种方式来强化铸造铝合金和耐热铝合金。过剩相数量越多，分布越弥散，则强化效果越大。但过剩相太多，则会使强度和塑性都降低。过剩相成分结构越复杂，熔点越高，则高温热稳定性越好。

细晶强化：

铝合金中添加微量合金元素使铝合金固溶体基体和过剩相组织细化，以提高铝合金机械性能，这是细晶强化。

铜及铜合金

（一）铜及铜合金性能特点

纯铜程紫色，故又称紫铜，具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。

纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的耐腐蚀性。

二、黄铜

以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。

黄铜按化学成分可分为普通黄铜和特殊黄铜

按工艺可分为加工黄铜和铸造黄铜

1.普通黄铜

铜于锌的二元合金称为普通黄铜，牌号命名为：H（黄）+表示铜平均百分含量的数字，如H68

2.特殊黄铜

在普通黄铜的基础上加入Al、Fe、Si、Mn、Pb、Sn、Ni等元素形成的黄铜。特殊黄铜的强度、耐蚀性比普通黄铜好，铸造性能改善。

三、青铜

除黄铜和白铜外的其他铜合金统称为青铜。常用的青铜有锡青铜、铝青铜、铍青铜、硅青铜、铅青铜。

1.锡青铜

是以系为主加元素的铜合金，锡含量一般为3-14%。

锡青铜铸造流动性差，铸件密度低，易渗漏，但体积收缩率在有色金属中最小

锡青铜耐蚀性良好，在大气、海水及无机盐溶液中的耐蚀性比纯铜和黄铜好，但在硫酸、盐酸、氨水中的耐蚀性较差。

2.铝青铜

以铝为主加元素的铜合金，铝含量为5-11%。

强度、硬度、耐磨性及耐蚀性高于黄铜和锡青铜，铸造性好，但

焊接性差。

3.铍青铜

以铍为主加元素的铜合金，铍含量为1.7-2.5%.

具有高的强度、弹性极限、耐磨性、耐蚀性，良好的导电、导热性、冷热加工及铸造性能，但价格较贵。

4、白铜

以镍为主要合金元素的铜合金。分为普通白铜和特殊白铜

具有较高的耐蚀性和抗腐蚀疲劳性能及优良的冷热加工性能。

锌白铜、锰白铜、铝白铜等。

特殊黄铜的耐蚀性、强度和塑性高，成本低。

钛及钛合金

（一）工业纯钛

纯钛密度小，熔点高。比强度高，塑性、低温韧性和耐蚀性好（二）、钛合金

纯钛加入合金元素形成钛合金。钛合金几乎都含有铝，铝能提高钛合金的强度、比强度和再结晶温度。

1 优点：

（1）结构致密，组织改善，性能提高，强、硬、韧度俱高。（2）少、无切削加工，材料利用率高。由于提高了金属的力学性能，在同样受理和工作条件下，可以缩小零件的截面尺寸，减轻重量，延长使用寿命。

（3）可以获得合理的流线分布（金属塑变是固体体积转移过程）。（4）生产效率高。多数压力加工方法，特别是轧制、挤压、，金属连续变形，且变形速度很高，所以生产率高。

2 缺点：

（1）一般工艺表面质量差（氧化）。

（2）不能成型形状复杂件（相对）。

（3）设备庞大、价格昂贵。

（4）劳动条件差（强度大、噪音大）。

有色金属的热处理

热处理在金属材料及其制品的生产过程中的主要作用：

1．改善工艺性能，保证下一道工序的顺利进行。例如均匀化退火可以改善热加工性能，中间退火可以改善冷加工性能。

2．提高使用性能，充分发挥材料的潜力。例如航空工业中广泛应用的LY12硬铝，经过淬火和时效处理后，抗拉强度可以从196MPa提高至392-490MPa。

热处理过程：加热---保温---降温冷却。

有色金属及其合金最常用的热处理方法

热处理方法包括：退火、固溶处理（淬火）、时效、变形热处理、化学热处理。

学院：艺术设计学号：10076314 姓名：李学庆