《工程材料》 课程教学设计VIP专享VIP免费

课程名称：《工程材料》第周，第讲次摘要授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】1.熟悉纯铝及常用铝合金的成分、牌号、性能与用途；2.熟悉纯铜及常用铜合金的分类、牌号、性能及用途；3.熟悉常用的轴承合金。【重点】1.铝及铝合金的特性、分类与牌号及铝合金的强化；2.铜及铜合金的特性、分类与牌号；3.轴承合金的性能与牌号；【难点】铝合金的热处理特点；铝合金的牌号与强化、铜合金分类与牌号。内容【本讲课程的引入】工业生产中，通常把以铁为基的金属材料称为黑色金属，如钢与铸铁，把非铁金属及其合金称为有色金属，如铅、金属、镍、锌、钛、铜等，金属及合金。有色金属及合金与钢铁材料相比，具有许多特殊性能，是现代工业生活中不可缺少的金属材料。重点介绍铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金及轴承合金。【本课程的内容】第一节铝及其合金铝及其合金在工业上是仅次于钢的一种重要金属，尤其是要航空、航天、电力工业及日常生活用品中得到广泛的应用。一工业纯铝1.铝及铝合金的性能特点（1）密度小，熔点低，导电性、导热性好，磁化率低。纯铝的密度2.72g/cm3，仅为铁的1/3，熔点为660.4℃，导电性仅次于Cu、Au、Ag。铝合金的密度也很小，熔点更低，但导电、导热性不如纯铝、铝及铝合金的磁化率极低，属于非铁磁材料。（2）抗大气腐蚀性能好铝和氧的化学亲和力大，在大气中，铝和铝合金表面会很快形成一层致密的氧化膜，防止内部继续氧化。但在碱和盐的水溶液中，氧化膜易破坏，因此不能用铝及铝合金制作的容器盛放盐和碱溶液。（3）加工性能好，比强度高，纯铝为面心立方晶格，无同素异构转变，具有较高的塑性（δ=30～50%，ψ=80%），易于压力加工成型，并有良好的低温性能，纯铝的强度低，σn=70Mpa，虽经冷变形强化，强度可提高到150～250Mpa，但也不能直接用于制作受力的结构件，而铝合金通过冷成型和热处理，其抗拉强度可达到500～600Mpa，相当于低合金钢的强度，比强度高，成为飞机的主要结构材料。2．用途：广泛用于制造电线、电缆、散热器、器皿用具等。3．牌号：工业纯铝依据纯度有7个牌号，分别为L1～L7，顺序号越大，纯度越低，其纯度分别为99.7%99.6%99.5%……。铝含量大于99.93%叫高纯铝，其有5个牌号，分别为LG1～LG5，顺序号越大，则纯度越高，例LG5铝含量大于99.996%。为增加铝的强度，通常加入Cu、Si、Mg、Mn、Zn等元素而制成铝合金。二铝合金（一）铝合金的分类铝合金都有如图9-1所示的一般相图。成分在D点以左的合金，加热到固溶线DF以上，将会得到单相的α固溶体，塑性很好，适于压力加工，故合金含量小于D点的铝合金叫做：图9-1铝合金状态图的一般类型1．形变铝合金：此种合金亦可分为两类：不能热处理强化的铝合金：成分在F点以左的合金，因其成分不随温度的变化而变化，故不能借助于热处理进行强化；能热处理强化的铝合金：成分在D-F之间的合金，其α固溶体的成分随温度而变化，故可借助于固溶强化提高其强度。2．铸造铝合金：成分位于D点以右的合金，由于有共晶组织存在，流动性好，不能热处理强化能热处理强化AlWM×100%F形状合金温度℃α+ML铸造合金L+αα适于铸造，故称为铸造铝合金。铸造铝合金也有成分随温度而变化的α相，故也能用热处理加以强化，但距D点越远，合金中的α相的相对含量越少，强化效果越不明显。（二）铝合金的热处理1．铝合金的热处理特点：固溶处理：将可热处理强化的铝合金加热到α单相区某一温度，得到单相α固溶体，随后水冷，获得单相过饱和固溶体α组织的一种处理工艺。上述工艺亦即铝合金的淬火，但其和钢的淬火不同，高碳钢淬火后，强度、硬度立即提高，而塑性则急剧下降；铝合金淬火后，强度和硬度并不高，塑性仍很好。时效强化：淬火后的铝合金放置在低于固溶线以下的某一温度，随时间的延长，其强度、硬度显著提高，而塑性下降，此谓之时效强化。例如含铜4%的铝合金：平衡状态下：σb=180～200MPaδ=18%淬火后：σb=240～250MPaδ=20～22%室温下放置4～5天：σb=420MPaδ=18%时效形式有两种：自然时效和人工时效。（1）铝合金的时效强化将成分位于D～F之间的合金加热到固态溶解度线DF以上某...