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1、,铝及铝合金铜及铜合金滑动轴承合金粉末冶金与硬质合金高分子材料陶瓷材料复合材料,第5章 有色金属及非金属,一、铝及其合金,工业纯铝,物理性能：熔点低、密度小、无磁性、导电及导热性能好；化学性能：抗大气腐蚀性好；力学性能：塑性、韧性高，强度、硬度低；工艺性能：易塑性变形，加工性能良好。,性能特点,WAl=99.0099.80%的纯铝，主要用来制作电线、电缆、散热片、配置合金等。,铝合金,分类依据：铝合金相图,铝及其合金牌号表示方法,工业纯铝铝锭牌号,变形铝及其合金牌号,根据“国际牌号注册组织”，采用四位数字或四位字符。,四位数字体系,例如：1070、5056,四位字符体系,例如：1A35、2A1
2、1,铸造铝合金牌号及代号,牌号：,代号：,例如：ZAlSi12ZL102,铝合金的热处理,固溶+时效,固溶处理：加热获得单相固溶体后，在水中快冷，获得单相过饱和固溶体组织。固溶处理后的铝合金强度、硬度并不高，而塑性、韧性较好。,时效处理：固溶处理后的铝合金，在室温或加热时，过饱和固溶 体中会析出第二相，弥散分布于固溶体基体上，起强 化作用随后强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象。分为自然时效和人工时效两种。,变形铝合金,常用的有防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝合金。,防锈铝合金(LF)：Al-Mn系和Al-Mg系合金,性能特点：不能热处理强化，具有很好的耐腐蚀性、适中的强度和优良的塑性。,用途：制造
3、油槽、油箱、导管、生活器皿、各种容器、防锈蒙皮等。,硬铝合金(LY)：Al-Mn-Cu系和Al-Mg-Cu系合金,用途：作中等强度的构件和零件，如铆钉、螺栓、航空工业的一般受力结构件。,性能特点：经固溶时效处理后，具有较高的强度，但耐蚀性不高，构件表面包铝可改善耐蚀性。,超硬铝合金(LC)：Al-Mg-Cu-Zn系合金,用途：作受力大的重要构件及高载荷零件，如飞机大梁、起落架、螺旋桨叶片等。,性能特点：经固溶时效处理后，是室温强度最高的铝合金，但耐蚀性较差，构件表面包铝可改善耐蚀性。,飞机主起落架,锻铝合金(LD)：Al-Mg-Cu-Si系合金,用途：制造形状复杂的中等负荷零件，如压缩机叶片、
4、飞机桨叶等。,性能特点：经固溶时效处理后，力学性能与硬铝合金相当。经软化退火后热塑性和耐腐蚀良好，适合于锻造成形。,铸造铝合金,分为Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系，常用牌号、代号、性能和用途见表5-2。,活塞(裙部为铝硅合金),大型空压机活塞(ZL401),汽缸头（铝铜合金）,二、铜及其合金,工业纯铜,物理性能：密度8.9g/cm3，熔点为1083；良好的导电性、导热性；抗磁性；化学性能：化学性能稳定，在大气、淡水中具有良好的耐腐蚀性能 力学性能：塑性、韧性高，强度、硬度低；工艺性能：易塑性变形，适宜于进行各种冷热加工。,性能特点,未加工产品（铜锭或电解铜）：代号为Cu
5、-1、Cu-2等加工产品：Tu1、Tu2、T1、T2、T3、T4 纯度依次降低,牌号表示方法,用于制造电线、电缆、电刷、铜管、通信器材、导热材料、配置合金等。,用途,铜合金,分类,铜镍合金，良好的塑性、耐蚀性、耐热性，主要用来制作精密机械和仪表中的耐蚀零件、热电偶等，价格高。,1、白铜,铜锌合金，组织、性能与含锌量有关。当Wzn39时，单相固溶体，随锌含量增加，其强度、硬度提高，保持较好塑性，适于冷变形加工；当Wzn39时，+两相组织，使强度升高而塑性下降，适于热变形加工；当Wzn45时，全部为相组织，强度和塑性急剧下降，合金已无使用价值。,2、黄铜,黄铜中锌对组织和力学性能的影响,黄铜牌号表
6、示方法,普通黄铜,特殊黄铜,铸造黄铜,牌号表示方法与铸造铝合金相同,例如：ZCuZn16Si4,黄铜的性能：色泽美观，对海水与大气有良好的耐腐蚀性，加工性能好。,常用牌号及应用 H80、H92：艺术装饰品、纪念章、镀层、散热器等；H68：冷冲压管、套类零件，如弹壳、冷凝器管等；H62：工业上应用较多，散热器、油管、垫片、螺 钉、弹簧等。,种类：普通青铜(锡青铜)；特殊青铜(无锡青铜：铝青铜、铍青铜、铅青 铜、锰青铜、硅青铜等)。,3、青铜,牌号表示方法,压力加工青铜,铸造青铜牌号表示方法同铸造黄铜如ZCuPb30,锡青铜的性能：比黄铜的强度、硬度和耐磨性好，力学性能与锡含量有关。,锡青铜的应用
7、：主要用于耐磨、耐蚀及弹性元件，如滑动轴承、弹簧、蜗轮、丝杠螺母等。,三、滑动轴承合金,用来制造滑动轴承内衬或轴瓦的合金。,滑动轴承特点：与滚动轴承相比，与轴颈接触面积大、承受载荷均匀、工作平稳、无噪声、维修方便等。,各类轴瓦,足够的抗压强度和抗疲劳性能，适当的硬度；良好的减摩性（摩擦系数要小）；良好的储备润滑油的功能、良好的磨合性；良好的导热性和耐蚀性；良好的工艺性能；,性能要求,软基体上分布硬质点；硬基体上分布软质点。,组织,锡基、铅基、铜基、铝基轴承合金。,常用轴承合金,1、锡基与铅基轴承合金（巴氏合金）,牌号表示方法,锡基轴承合金：性能好、价格昂贵。用作重要轴承，如发动机、汽轮机等高速
8、轴承。铅基轴承合金：价格便宜、性能比锡基合金稍差。常用作中等载荷的低速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴轴承及电动机轴承等。,特点及应用,2、铜基轴承合金（主要有锡青铜和铅青铜）,ZCuSn10Pb1（锡青铜）高的强度，适用于受力较大的中速轴承，如电动机、泵、金属切削机床轴承等。ZCuPb30（铅青铜）较高的疲劳强度、导热性能，摩擦系数低，适于高压 高速轴承，如航空发动机、高速柴油机轴承等。,3、铝基轴承合金（常用牌号ZAlSn6Cu1Ni1）,密度小、导热性好、疲劳强度高、耐腐蚀性好，价格低，应用于高速重载的汽车、拖拉机、柴油机轴承。,四、粉末冶金与硬质合金,制粉 筛分与混合 压制成形 烧结 后处理
9、。,粉末冶金工艺,可生产普通熔炼方法无法生产的特殊性能材料和制品；是一种无切屑或少切屑的精密加工，可省材料、省工 时、减少设备、降低成本；缺点是金属粉末成本高，模具费用高，制品大小和形 状受到一定限制，制品的韧性和强度较差。,粉末冶金特点,含油轴承材料。用于制作中速、轻载、的轴承。多孔材料。用于制造过滤器、多孔电极、灭火装置等。结构材料。用于制作各类零件。摩擦材料。用于制造离合器和制动器。工模具材料。包括硬质合金、粉末冶金高速钢等。可 用于制造切削刀具、模具和零件的坯件。电磁材料。包括电工材料和磁性材料，用于制造各种 转换、传递、储存能量和信息的磁性器件。高温材料。包括粉末冶金高温合金、难熔金
10、属和合金、金属陶瓷、弥散强化和纤维强化材料等。,粉末冶金材料按用途分为7类,硬质合金,组成,碳化钨、碳化钛等碳化物粉末+粘结剂钴,硬度高、耐磨性好、热硬性好；良好的耐蚀性和抗氧化性；抗压强度和弹性模量高；抗拉强度低，难以切削加工制成形状复杂 的整体刀具。,性能特点,切削用硬质合金。模具用硬质合金。地质、矿山用硬质合金。耐磨零件用硬质合金。,硬质合金分类,切削工具用硬质合金牌号,五、高分子材料,高分子材料是以高分子化合物（分子量一般大于 5000）为主要组成的材料。,塑料,塑料的组成：主要是合成树脂和添加剂。,塑料的分类,塑料的性能特点,质量轻、比强度高；对酸、碱等介质的抗腐蚀能力强；良好的电绝
11、缘性能；优良的减摩性、耐磨性和自润滑性；消声、减振性好；成形加工性好、方法简单、成本低、生产率高。；塑料的强度、硬度不及金属材料高，耐热性和热导 性差、膨胀变形大、蠕变大、易老化等。,常用塑料,聚乙烯PE、聚氯乙烯PVC、聚酰胺PA、聚碳酸脂PC、ABS、酚醛塑料PF，等等。其性能和用途见表5-9。,PE药品包装,聚苯乙烯板,尼龙12挤管,聚酰胺PA,ABS插座、电器外壳,PC电脑外壳,塑料成形方法,注射成形,吹塑成形,挤压成形,压制成形,橡胶,橡胶分类,生胶+配合剂（硫化剂、硫化促进剂、增塑剂、填充剂、防老化剂等）,橡胶组成,高的回弹性，良好的耐磨性、电绝缘性、隔音性和吸振能力、一定的强度和
12、耐腐蚀性，缺点是易老化。,橡胶的性能,橡胶的用途,用于制作：密封件，减振防振件，传动件，运输胶带，各种轮胎，电线、电缆和电工绝缘材料。,各种橡胶制品,六、陶瓷材料,按原料分为普通陶瓷和特种陶瓷,陶瓷分类,普通陶瓷：采用天然硅酸盐矿物，如长石、粘土和 石英等烧结而成。按用途又分日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。,特种陶瓷：采用高纯度人工合成的原料，并具有某 些特殊性能。按成分有氧化物、氮化物、碳化物等。按用途分为高温、耐磨、耐酸、光学、磁性陶瓷等。,刚度最好、硬度最高，耐高温，热硬性高，热膨胀系 数和导热系数低于金属，良好的电绝缘性和很好的耐 腐蚀能力。但抗拉强度低，脆性大，抗热振性能
13、较差。,陶瓷特性,普通瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷等，其性能与用途见表5-11。,常用陶瓷,日用陶瓷工艺品、器皿,建筑陶瓷（面砖、卫浴、幕墙）,化工陶瓷,绝缘陶瓷件,陶瓷刮皮器刀片,金刚石刀具,七、复合材料,复合材料是由两种或两种以上性质不同的物质组成的 多相材料。其组成分为基体材料和增强材料。,定义,按基体材料划分为树脂基、陶瓷基、金属基等复合材料。按复合形式划分为纤维增强复合材料、层叠复合材料、颗粒复合材料等。,分类,比强度和比模量、抗疲劳性能好、减振性能好、高温 性能好、化学稳定性好、成形工艺简单。,纤维增强复合材料的性能,玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）、碳纤维增强塑料、层叠复合材
14、料、颗粒复合材料等，其性能和用途见表5-10。,常用复合材料,玻璃纤维增强聚乙烯产品,玻璃钢不锈钢复合管,碳纤维增强塑料齿轮,夹层复合材料火车车厢,八、胶黏剂,胶接接头应力分布均匀、接头光滑平整、能胶接各种材料、密封性好、胶接工艺简单、胶粘剂质量轻等优点。但胶接接头强度低于母材、使用温度低、易老化等。,胶接的特点,按胶粘剂的主要用途分类分为非结构胶、结构胶、密封胶、导电胶、耐高温胶、耐低温胶、医用胶等。,胶黏剂的分类,按胶粘剂化学成分分类无机胶粘剂，主要有磷酸型、硼酸型和硅酸型。有机胶粘剂，分为天然胶黏剂和合成胶黏剂（树脂型、橡胶型、混合型）,常用的有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、氯丁橡胶、丁腈橡胶等，其性能与用途见表5-12。,常用胶黏剂,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
