第2章機械工程材料2.1常見工程材料概述22.1.2認識平面四桿機構的類型及其判別條件非金屬材料2.1.3鉸鏈四桿機構的性質有色金屬學習目標1.了解鋁及鋁合金的類型、牌號、性能和應用；2.了解銅及銅合金的類型、牌號、性能及應用。試一試觀察家用轎車，下列各部分使用了哪些有色金屬材料：汽車上的散熱器，汽車上的發動機缸體、缸蓋、發動機殼等，汽車上的轉向盤、轉向柱、輪圈等？2.1.2有色金屬工業生產中除黑色金屬以外的其他金屬稱為有色金屬。有色金屬的種類很多，雖然其產量和使用量不及黑色金屬，但由于有色金屬具有某些特殊的性能，如良好的導熱性、導電性及耐腐蝕性，已成為現代工業技術中不可缺少的金屬材料。類型分類標準舉例重有色金屬指比重大于4.5的有色金屬。包括銅、鎳、錮、鉛、鋅、銻、汞、鎘和鉍等。輕有色金屬指比重小于4.5的有色金屬。包括鋁、鎂、鈣、鉀、鍶和鋇等。貴金屬指在地殼中含量少，開采和提取都比較困難，對氧和其它試劑穩定，價格比一般金屬貴的有色金屬。包括金、銀和鉑族金屬等。半金屬一般指硅、硒、碲、砷和硼五種元素。其物理化學性質介于金屬和非金屬之間。

稀有金屬稀有金屬并不是說稀少，只是指在地殼中分布不廣，開采冶煉較難，在工業應用較晚，故稱為稀有金屬。包括鈦、鉬、鎢等。有色金屬的分類常用的有色金屬有鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金和軸承合金等1.鋁及鋁合金純鋁的熔點為660℃，密度為2.72g/cm（是銅的1/3)；導電、導熱性好，僅次于銀和鋼；純鋁在大氣中有良好的耐蝕性．它的塑性好．強度低；鋁及其合金是自然界中儲量最豐富的金屬元素之一，在工業上是僅次于鋼的一種重要金屬，尤其是在機械、電力、航空、航天及日常生活用品中得到廣泛應用。鋁合金按加工方法可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金塑性好，適于壓力加工，并可通過熱處理來強化（其中防銹鋁合金除外）。（1）鋁及鋁合金的牌號分類牌號舉例純鋁其牌號用1

系列表示。牌號的最后兩位數字表示最低鋁百分含量。當最低鋁百分含量精確到0.01%時，牌號的最后兩位數字就是最低鋁百分含量中小數點后面的兩位。牌號第二位字母表示原始純鋁的改型情況。如果第二位字母為A，則表示為原始純鋁；如果是B-Y的其他字母，則表示原始純鋁的改型，與原始純鋁相比，其元素含量略有改變。1A99，表示鋁含量為99%的原始純鋁。變形鋁和鋁合金其牌號采用國際四位數字體系牌號。四位字符體系牌號的第一、三、四位為阿拉伯數字，第二位為英文大寫字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌號的第一位數字表示鋁及鋁合金的組別，見表3-2-3。除改型合金外，鋁合金組別按主要合金元素來確定。牌號的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數字用以標識同一組中不同的鋁合金或表示鋁的純度。6063，表示主要合金元素為鎂與硅的變形鋁合金。鑄造鋁合金其牌號均以“ZL”加三位數字組成，第一位數字表示鋁合金的類別，其中1為鋁硅合金、2為鋁銅合金、3為鋁鎂合金、4為鋁鋅合金，第二、三位數字是順序號。ZL102，表示鋁硅鑄造鋁合金。（2）變形鋁及鋁合金的牌號表示方法（GB/T16474-2011）組別牌號系列純鋁（鋁含量不小于99.00%）1

以銅為主要合金元素的鋁合金2

以錳為主要合金元素的鋁合金3

以硅為主要合金元素的鋁合金4

以鎂為主要合金元素的鋁合金5

以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強化相的鋁合金6

以鋅為主要合金元素的鋁合金7

以其他合金為主要合金元素的鋁合金8

備用合金組9

（3）純鋁純鋁的主要性能有：密度小（2.72g/cm3）；導電性好，僅次于金、銀、銅；具有良好的耐腐蝕性；，塑性好，強度、硬度低，有較好的加工工藝性。由于鋁具有這些優良性能，所以廣泛用于制作導線、電器零件、電纜，配制各種鋁合金及要求質輕、導熱、耐腐蝕但強度要求不高的零件。純鋁的應用實例（4）鋁合金由于純鋁的強度低，不宜做承力結構的材料，因此在純鋁中加入適量的銅、鎂、硅、錳等元素即形成了鋁合金。它具有密度小、導熱和塑性好、足夠的強度和良好的抗腐蝕性，且多數可熱處理強化，根據鋁合金的成分及加工成形特點，可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。A變形鋁合金類別牌號用途防銹鋁合金5A02適用于在液體中工作的中等強度的焊接件、冷沖壓件和容器、骨架零件等3A21適用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液體或氣體介質中工作地低載荷零件硬鋁合金2A11適用于要求中等強度的零件和構件、沖壓的連接部件、空氣螺旋槳葉片、局部鐓粗的零件2A12用量最大、適用于要求高載荷的零件和構件2B11主要用作鉚釘材料超硬鋁合金7A03適用于受力結構的鉚釘7A047A09適用于飛機大梁等承力構件和高載荷零件鍛鋁合金2A50適用于形狀復雜和中等強度的鍛件和沖壓件常見變形鋁合金的用途變形鋁合金具有較高的強度和良好的塑性，可通過壓力加工制作各種半成品，可以焊接。主要用作各類型材和結構件，如飛機構架、螺旋槳、起落架等。變形鋁合金可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金等幾類。變形鋁合金的應用實例B鑄造鋁合金用來制造鑄件的鋁合金稱為鑄造鋁合金。常用的鑄造鋁合金包括鋁鎂、鋁鋅、鋁硅、鋁銅等合金。它們有良好的鑄造性能，可以鑄成各種形狀復雜的零件。但塑性差，不宜進行壓力加工。鑄造鋁合金的應用實例2.銅及銅合金銅是人類最早發現的金屬之一，早在史前時代，人們就開始采掘露天銅礦，并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿。分類牌號舉例純銅工業純銅有T1、T2、T3、T4四個牌號，T為銅的漢語拼音字首，后面的數字越大，純度越低，含有的雜質越多。T1，表示一號純銅。黃銅普通黃銅其牌號用“黃”字漢語拼音字首“H”加數字表示，該數字表示平均含銅量的百分數。特殊黃銅的牌號用“H+主加元素的元素符號（鋅除外）+銅含量的百分數+主加元素含量的百分數”來表示。H62，表示含銅量為62%、含鋅量為38%的普通黃銅。HPb59-1，表示含銅量為59%、含鉛量為1%、含鋅量為40%的鉛黃銅。青銅青銅的牌號以“Q”為代號，后面標出主要元素的符號和含量。鑄造銅合金的牌號用“ZCu”及合金元素符號和含量組成。QSn4-3，表示含錫量為4%、含鋅量為3%，其余為銅（93%）的壓力加工青銅。ZCuSn5Pb5Zn5表示含錫、鉛、鋅各約為5%，其余為銅（85%）的鑄造錫青銅。白銅其牌號用“B”加鎳含量表示；三元以上的白銅“B加第二個主加合金元素符號及除銅以外成分數字”表示。B30，表示含鎳量為30%，含銅量為70%的白銅。銅及銅合金的牌號（1）純銅純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅。密度為8.0g/cm．熔點為1083℃。純銅的主要性能有：具有良好的導電性和導熱性，僅次于金、銀，具有極好的塑性及較好的耐腐蝕性，容易進行冷、熱加工。但強度不高，不宜用來制造結構零件，價格高。常用來制造各種導電材料、導熱材料和耐腐蝕性元件及配制各種銅合金。純銅的應用實例（2）銅合金純銅的強度較低，不宜制造結構零件，因此加入合金元素制成銅合金來改善力學性能。銅合金按加工方法可分為加工銅合金和鑄造銅合金。其中黃銅和青銅應用最廣泛。序號類型

組成元素牌號1黃銅（以鋅為主要合金元素的銅基合金）普通黃銅Cu、Zn如H62，“H”為“黃銅”的漢語拼音字首，數字為銅質量分數的百分數鑄造黃銅ZCuZn38,“Z”為“鑄造”的漢語拼音字首，字母和數字為元素符號及質量分數的百分數特殊黃銅Cu、Zn、Sn、Pb、Al、Si、Mn加工鉛黃銅HPb59-1鑄造鉛黃銅ZCuZn33Pb22青銅（鋅以外的其他元素為主的銅基合金）錫青銅Cu、Sn如加工錫青銅QSn4-3、加工鋁青銅QAl7、鑄造錫青銅ZcuSn10Pb5，其中，“Q”為“青銅”的漢語拼音字首鋁青銅Cu、Al鉛青銅Cu、Pb硅青銅Cu、Si鈹青銅Cu、Be3白銅（以鎳為主要合金元素的銅基合金）普通白銅Cu、Ni如Bl9,“B”為“白銅”的漢語拼音字首，數字為鎳質量分數的百分數特殊白銅Cu、Ni、Fe、Mn、Zn如錳白銅BMn3-12銅合金的類型A黃銅以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅具有良好的力學性能，易于加工成形，具有良好的防腐性能及機械加工性能。黃銅一般用于制造耐腐蝕和耐磨零件，如閥門、子彈殼、管件等。根據化學成分不同黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅是銅和鋅的合金。在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的合金稱為特殊黃銅。常加入的合金元素有錫、硅、錳、鉛和鋁等，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅等。普通黃銅的應用實例特殊黃銅的應用實例B青銅除了黃銅和白銅（銅和鎳的合金）外，所有的銅基合金都稱為青銅，它分為錫青銅和無錫青銅。以錫為主要合金元素的銅合金稱為錫青銅。它有很好的力學性能、鑄造性能、耐腐蝕性和減摩性，是一種很重要的減摩材料。主要用于摩擦零件和耐腐蝕零件的制造，如蝸輪、軸