有色金屬及合金

銅及銅合金

純銅

性質：呈紫紅色，又稱紫銅，熔點為1083℃，密度8.9g/cm3面心立方晶格結構性能特點：（1）良好的導電、導熱性，僅次于銀居第二位；（2）塑性好，鑄造性能好，可冷熱壓力加工；（3）較高的抗蝕性，如大氣、水中不受腐蝕；（4）具有抗磁性；（5）減摩性耐磨性好；（6）色澤美觀。工業純銅分類：代號T1、T2、T3、T4，數字越大、雜質含量越高、純度越低氧含量小于等于0.003%無氧銅（TU1,TU2)銅線抗氫）應用純銅不宜制造受力構件，主要用于制造電線、電纜、電子元件、散熱器和配制合金。純銅和銅合金的低溫力學性能很好，是制造冷凍設備的主要材料雜質元素鉍或鉛：容易與銅形成低熔點共晶，造成銅的熱脆；鉍或銻等：與銅的原子尺寸相差大，容易引起鉍或銻在銅晶界處偏聚，產生強烈的晶界脆化傾向。氧元素：含氧銅在氫氣還原時，易裂紋。銅合金（加入合金元素）

合金元素的溶解度當合金元素與銅原子尺寸差別很大時，溶解度一般較小

合金元素的固溶強化效果

（見右圖）溶質元素對銅基固溶體在室溫臨界分切應力的影響銻錫金鋅銦溶質元素對銅導電性的影響溶質元素對銅導熱性的影響銅合金銅合金分類：黃銅（銅鋅合金）：普通黃銅、特殊黃銅、鑄造黃銅青銅（銅錫合金）：錫青銅、無錫青銅白銅（銅鎳合金）：結構白銅、電工白銅

黃銅黃銅含鋅量與銅的性能關系黃銅α：Zn在Cu中的置換固溶體，具有很大的溶解度，FCC，塑性好。β：以電子化合物CuZn為基的固溶體，BCC，塑性好。當溫度低于456~468℃以下時，轉變為有序固溶體β′，硬而脆。γ：以電子化合物Cu5Zn8為基的固溶體，復雜立方（γ黃銅結構），塑性較差。當溫度低于270℃以下時，轉變為有序固溶體γ′，硬而脆。黃銅的腐蝕與預防黃銅的腐蝕分為電化學腐蝕（脫鋅）和應力腐蝕。脫鋅：是指鋅在中性鹽溶液中發生選擇性水解。可加入微量的砷（0.02～0.06％）加以防止。應力腐蝕：冷變形后的黃銅在張應力、腐蝕介質NH3、SO2和濕空氣的聯合作用，發生腐蝕。應力腐蝕的防止：1）去應力退火；2）表面鍍鋅或鎘；3）在黃銅中加入少量的Si和微量的砷可減小自裂傾向。錫青銅Q＋主加元素符號＋主加元素含量（＋其他元素含量）壓力加工錫青銅錫含量<10%CuSn5Pb5Zn5儀表中的耐磨、耐蝕零件，以及彈性零件鑄造錫青銅含錫量一般為10%～14%ZCuSn10Zn2用于制造閥、泵殼、齒輪、蝸輪除了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金外觀多為棕綠色，通稱為青銅錫青銅α：Sn在銅中的置換固溶體，有較大溶解度，FCC，塑性好。β：以電子化合物Cu5Sn為基的固溶體，在586℃發生共析轉變β→（α+γ），BCC，塑性好。γ：以電子化合物Cu31Sn8為基的固溶體，在526℃發生共析轉變γ→（α+δ），復雜立方（γ黃銅結構），硬而脆。δ：在350℃發生共析轉變δ→（α+ε），其他同上ε：以電子化合物Cu3Sn為基的固溶體，HCP，極硬而脆。錫青銅當Sn﹤5~6%時，α固溶體，強度和塑性較高；當Sn﹥5~6%時，出現δ相，使塑性降低；當Sn﹥20%時，δ過多，強度和塑性急劇降低。因此，一般加入3~14%Sn，其中，壓力加工錫青銅﹤5~7%Sn，鑄造錫青銅10~14%Sn位于欒川縣老君山老子文化苑，用360噸錫青銅鑄造，像高38米，通高59米，是我國目前最大的老子銅像無錫青銅（鋁青銅、鉛青銅、錳青銅、硅青銅）含鋁量性能小于5%強度很低5%～7%塑性最好10%左右強度最高應用：制造齒輪、軸套、蝸輪等在復雜條件下工作的高強度抗磨零件以及彈簧和其他高耐蝕性的彈性零件鋁青銅鋁青銅α：Al在銅中的置換固溶體，溶解度較大，FCC，強度和塑性較高。β：以電子化合物Cu3Al為基的固溶體，在565℃發生共析轉變β→（α+γ2），BCCγ2：以電子化合物Cu32Al19為基的固溶體，硬而脆。當Al﹤5~7%時，α固溶體，強度、塑性較好；當Al﹥7%時，塑性急劇降低；當Al﹥10%時，出現脆性γ2，強度和塑性都顯著降低。鈹青銅

銅合金性能最好的一種銅合金，唯一可固溶強化的銅合金；具有很高的強度、彈性、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性，良好的導電、導熱性，無磁性、受沖擊時不產生火花，還具有良好的冷、熱加工和鑄造性能；常用代號：QBe2、QBe1.9等；用途：用于制造重要的精密彈簧、膜片等彈性元件，高速、高溫、高壓下工作的軸承等耐磨零件，防爆工具等。

白銅B30表示含30%Ni的簡單白銅，是常用的鎳幣材料；BMn40-1.5表示含40%Ni和1.5%Mn的復雜白銅，又可稱為錳白銅，俗稱“康銅”以鎳為主要合金元素的銅合金，外觀為白色鎳與銅可無限互溶，即形成無限固溶體，隨著溶質原子的增加，合金的硬度、強度、電導率上升，而塑性、電阻溫度系數下降鋁及鋁合金純鋁性質：銀白色，熔點:660℃，面心立方晶格;工業上使用的純度為99%~99.99%性能特點：密度小，為2.7g/cm3

，僅為鐵的1/3；導電、導熱性較高，居第四位；抗大氣腐蝕性好，生成Al3O2，與大氣隔絕，但不耐酸、堿和鹽。塑性好，可壓力加工成各種型材無鐵磁性，即磁化率極低。主要用途：替代貴金屬制電線，配制各鋁合金及制要求質輕、導熱或耐大氣腐蝕但抗拉強度要求不變的器具。高純鋁：1A99、1A97、1A93、1A90、1A85純鋁：分為非壓力加工產品（鑄造純鋁）和壓力加工產品（變形純鋁）

鑄造純鋁牌號變形純鋁牌號:

工業純鋁分類：高純鋁和純鋁Z鋁元素符號鋁含量1改型情況鋁含量鋁合金的分類

鋁合金的分類變形鋁合金（D以左）鑄造鋁合金（D以右）不能熱處理強化鋁合金能熱處理強化鋁合金常用鋁合金及應用

變形鋁合金牌號：四位字符（2A20）第一位為數字，表示鋁合金組別；第二位：A/(0)原始合金；第三、四位：區分同一組的不同合金。分類：

①防銹鋁（鋁錳合金）

②硬鋁（鋁銅合金）

③超硬鋁合金（鋁鋅合金）

④鍛鋁合金（鋁鎂合金）鑄造鋁合金

鑄造鋁合金代號：用“ZL＋3位數字”表示：第一位數字表示合金類別（1－鋁硅系、2－鋁銅系、3－鋁鎂系、4－鉛鋅系），后兩位為順序號。順序號不同，成分不同，如“ZL102”表示2號鑄造鋁硅合金。

ZALSi12(牌號）鋁合金的強化

變形強化（加工硬化）：

對不能熱處理強化的防銹鋁合金施以冷壓力加工，產生加工硬化而強化

變質處理（細晶強化）：適合鑄造鋁合金

固溶強化：

鋁合金都有，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶體。

時效強化：

可熱處理強化鋁合金鋁合金淬火后在室溫或者較低溫度下加熱保溫一段時間，隨時間延長其強度硬度顯著增加的現象，稱為時效強化。鈦及鈦合金工業純鈦銀白色，密度小，熔點高（1725℃），導熱性差塑性好，強度低，易加工成形耐腐蝕性好882.5℃~熔點為體心立方晶格（β-Ti）；882.5℃以下為密排六方晶格（α-Ti）牌號：TA0、TA1、TA2和、TA3應用：航空、航天、船舶鈦及鈦合金鈦合金分類：α合金（TA)、β合金(TB)、α+β合金(TC)α合金α相固溶體組成的單相合金；耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強；典型牌號是TA7，成分為Ti-5Al-2.5Sn。其使用溫度不超過500℃，主要用于制造導彈的燃料罐、超音速飛機的渦輪機匣等。鈦及鈦合金鈦合金β合金α+β合金β相固溶體組成的單相合金：高強度，熱穩定性差；β鈦合金的典型牌號是TB1，成分為Ti-3Al-13V-11Cr，一般在350℃以下使用，適于制造壓氣機葉片、軸、輪盤等重載的回轉件，以及飛機構件等。雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進行熱壓力加工；典型牌號是TC4，成分為Ti-6Al-4V，適于制造在400℃以下長期工作的零件，或要求一定高溫強度的發動機零件，以及在低溫下使用的火箭、導彈的液氫燃料箱部件等?；瑒虞S承合金（用于制造軸瓦及內襯的合金）

軸承合金性能的要求適當的硬度足夠的塑性、韌性，高的抗拉強度和疲勞強度低的摩擦系數、良好的減摩性，耐磨性好良好的導熱性、較小的膨脹系數，防止咬合良好的耐蝕性軸承合金的組織在軟的基體上，弧立地分布著硬質點（占15~30%）

屬于此組織的有錫基和鉛基軸承合金在較硬的基體（其硬度低于軸頸的硬度）分布著軟的質點

屬此有銅基及鋁基軸承合金鉛基軸承合金（鉛基巴氏合金）鉛銻+錫、銅成本低、高溫強度好、親油性好、有自潤滑性，適用于潤滑較差的場合。但耐蝕性和導熱性不如錫基軸承合金，對鋼背的附著力也較差以錫為主，并加入少量銻和銅摩擦系數小，對軸頸的磨損少，硬度低、順應性和嵌鑲性好，抗腐蝕性高，對鋼背的粘著性好?？蛊趶姸容^差，且隨著溫度升高機械強度急劇下降，最高運轉溫度一般應小于110℃錫基軸承合金鋁基軸承合金密度小、導熱性好、抗疲勞強度高、價格低廉，用于高速、高負荷下工作的軸承Al-20Sn-1Cu

疲勞強度高，耐熱性、耐磨性和耐蝕性均良好

wSb＝4%