第十單元有色金屬及合金引言工業生產中，通常把以鐵為基的金屬材料稱為黑色金屬，如鋼與鑄鐵，把非鐵金屬及其合金稱為有色金屬，如鉛、金、鎳、鋅、鈦、銅等金屬及合金。有色金屬及合金與鋼鐵材料相比，具有許多特殊性能，是現代工業生活中不可缺少的金屬材料。本章重點介紹鋁及鋁合金、銅及銅合金、鈦及鈦合金及軸承合金。輕金屬(密度<4.5g/cm3):Al、Mg、K、Ti等。重金屬(密度>4.5g/cm3):Cu、Ni、Zn、Sn、Pb、Co等。貴金屬：Au、Ag、Pt等。稀有金屬：W、Ti、Mo、V、Nb等。放射性金屬：Ra、Th、U等半金屬：Si、Ge、B等。

模塊一鋁及鋁合金

主要內容1、工業純鋁的特性、用途及分類；2、鋁合金的分類；3、鋁合金的時效強化；4、變形鋁合金；5、鑄造鋁合金。

一、工業純鋁1.性能特點

1）密度較小，約為2.7g/cm3；熔點660℃。面心立方晶格（FCC）；無同素異晶轉變；無磁性。2）具有良好的導電性、導熱性。3）耐腐蝕性好。

4)強度低，塑性好，比強度高；可通過冷變形強化提高強度、硬度。

5）純鋁在低溫下，甚至在超低溫下都具有良好的塑性和韌性，在0～－253℃之間塑性和沖擊韌性不降低。

2.工業純鋁的分類工業純鋁分純鋁(99%﹤wAL﹤99.85%)和高純鋁(wAl﹥99.85%)兩類。純鋁分未壓力加工產品（鑄造純鋁）和壓力加工產品（變形鋁）兩種。純鋁具有一系列優良的工藝性能，易于鑄造，易于切削，也易于通過壓力加工制成各種規格的半成品。根據上述特點，工業純鋁的主要用途為，代替較貴重的銅制作導線、電纜；以及配制鋁合金和做鋁合金的包覆層。3.工業純鋁的牌號鑄造純鋁的牌號由“Z”和鋁的化學元素符號及表明鋁含量的數字組成，如ZAl99.5表示wAl=99.5%的鑄造純鋁；變形鋁的牌號用四位字符體系的方法命名，即用1×××表示，牌號的最后兩位數字表示最低鋁百分含量小數點后兩位數字，第二位的字母表示原始純鋁的改型情況，如為A，表示原始純鋁，若為其它字母，則表示為原始純鋁的改型。如變形鋁1A30表示wAl=99.30%的原始純鋁。鋁是可以回收利用的金屬

二、鋁合金的分類純鋁的強度和硬度很低，不宜做工程結構材料。鋁合金常加入的元素主要有Cu、Mn、Si、Mg、Zn等，此外還有Cr、Ni、Ti、Zr等輔加元素。鋁合金既具有高強度又保持純鋁的優良特性。鋁合金變形鋁合金鑄造鋁合金不可熱處理強化鋁合金可熱處理強化鋁合金變形鋁合金又分為兩類：成分在F點以左的合金，固溶體成分不隨溫度而變，屬熱處理不可強化合金；成分在D～F點之間的合金，固溶體成分隨溫度而變，屬熱處理可強化鋁合金。成分在D點以右的合金，由于有共晶組織存在，適于鑄造，稱為鑄造鋁合金。鑄造鋁合金中有成分隨溫度變化的固溶體，也能用熱處理強化。但距D點越遠，強化效果愈不明顯。三、鋁合金的時效硬化

偶然事件導致的發現1904年德國科學家威爾姆打算觀察熱處理對一種含銅3.5％，鎂0.5％的鋁合金的影響。但處理后的合金并不如所希望的那樣硬化。他把合金隨手扔在了一邊。但幾天后他懷疑自己的試驗，于是決定重做一遍。結果他吃驚地發現幾天前處理過的合金的強度和硬度已經大大增強。他因此而發現時效硬化現象，并制得硬鋁。由于鋁沒有同素異構轉變，所以其熱處理相變與鋼不同。鋁合金的熱處理強化主要是由于合金元素高溫時在鋁合金中有較大的固溶度，且隨溫度的降低而急劇減小并析出第二相所致。固溶處理：把鋁合金加熱到α相區，保溫后在水中快冷，得到單相過飽和的α固溶體，這種處理方式稱為固溶處理或淬火。加熱固溶淬火過飽和時效析出2）背景資料1904年德國A·Welmer發明并獲專利。1916年用于制造飛機。1938年Guinier–Preston建立學說。3)種類自然時效

人工時效1)固溶處理后的鋁合金在室溫下放置或低溫加熱時，強度和硬度會明顯升高，這種現象稱為時效強化。含4%Cu的鋁合金自然時效曲線

4%Cu的Al-Cu合金，加熱到550℃并保溫一段時間后,在水中快冷時,θ相(CuAl2)來不及析出,合金獲得過飽和的α固溶體組織,其強度為Rm＝250MPa。若在室溫下放置,隨著時間的延續,強度將逐漸提高,經4～5天后,Rm

可達400MPa。時效強化效果與加熱溫度和保溫時間有關。溫度一定時，隨時效時間延長，時效曲線上出現峰值，超過峰值時間，析出相聚集長大，強度下降，為過時效。隨時效溫度提高，峰值強度下降，出現峰值的時間提前。含4%Cu的鋁合金在不同溫度下的人工時效曲線回歸自然時效后的鋁合金,在230～250℃短時間(幾秒至幾分鐘)加熱后,快速水冷至室溫時,可以重新變軟。如再在室溫下放置,則又能發生正常的自然時效。這種現象稱為回歸。一切能時效硬化的合金都有回歸現象。自然時效后的鋁合金在反復回歸處理和再時效時強度有所降低。時效后的鋁合金可在回歸處理后的軟化狀態進行各種冷變形。利用這種現象，可隨時進行飛機的鉚接和修理等。

四、變形鋁合金

變形鋁合金包括：

防銹鋁合金：LF+序號

硬鋁合金：LY+序號

超硬鋁合金：LC+序號

鍛鋁合金：LD+序號按GB/T16474─1996規定，變形鋁合金牌號用四位字符體系表示，牌號的第一、三、四位為數字，第二位為字母“A”。牌號中第一位數字是依主要合金元素Cu、Mn、Si、Mg、Mg2Si、Zn的順序來表示變形鋁合金的組別。依其主要合金元素的排列順序分別標示為2、3、4、5、6、7。例如，5A50，表示以鎂為主要合金元素的變形鋁合金，后兩位數字用以標識同一組別的不同鋁合金。

1.防銹鋁合金主要是Al-Mn和Al-Mg系合金。Mn的主要作用是提高鋁合金的耐蝕能力，并起到固溶強化作用。Mg也可起到強化作用，并使合金的比重降低，其制成品比純鋁還輕。防銹鋁合金鍛造退火后是單相固溶體，抗腐蝕能力高，塑性好。這類鋁合金不能進行時效硬化，屬于不能熱處理強化的鋁合金，但可冷變形加工，利用加工硬化，提高合金的強度。常用來制造需彎曲、冷拉或沖壓的零件，如管道、容器、飛機油箱、鉚釘、飛機行李架等。常用的Al-Mn系合金有LF21（3A21），其抗蝕性和強度高于純鋁，用于制造油罐、油箱、管道、鉚釘等需要彎曲、沖壓加工的零件。常用的Al-Mg系合金有LF5（5A05），其密度比純鋁小，強度比Al-Mn合金高，在航空工業中得到廣泛應用，如制造管道、容器、鉚釘及承受中等載荷的零件。衛星天線（LF21）2.硬鋁合金硬鋁合金主要是2000系Al-Cu-Mg系合金，還含有少量的Mn。各種硬鋁合金都可以進行時效強化，屬于可以熱處理強化的鋁合金，亦可進行變形強化。飛機翼梁(腹板為硬鋁合金)合金中的Cu、Mg是為了形成強化相θ相及S相。Mn主要是提高合金的耐蝕性，并有一定的固溶強化作用，但Mn的析出傾向小，不參與時效過程。少量的Ti或B可細化晶粒和提高合金強度。硬鋁主要分為三種：低合金硬鋁，合金中Mg、Cu含量低；標準硬鋁，合金元素含量中等；高合金硬鋁，合金元素含量較多。①低合金硬鋁LY1、LY10等,Mg、Cu含量較低,塑性好,強度低。采用固溶處理和自然時效提高強度和硬度，時效速度較慢。主要用于制作鉚釘，常稱鉚釘硬鋁。形加工性能良好，時效后切削加工性能也較好。主要用于軋材、鍛材、沖壓件和螺旋漿葉片及大型鉚釘等重要零件。②標準硬鋁LY11等，合金元素含量中等，強度和塑性屬中等水平。退火后變強化的鋁合金，亦可進行形變強化。合金中的Cu、Mg可形成強化相及s相;Mn主要提高抗蝕性,并起一定固溶強化作用,因其析出傾向小,不參與時效過程;少量鈦或硼可細化晶粒,提高合金強度③高合金硬鋁LY12、LY6等，合金元素含量較多，強度和硬度較高，塑性及變形加工性能較差。用于制作航空模鍛件和重要的銷、軸等零件。美F-117隱身戰斗機

(所用材料大部分是鋁合金)高比強鋁合金機翼硬鋁也存在著許多不足之處，一是耐蝕性差，特別是海水等環境中；二是焊接性較差、固溶處理的加熱溫度范圍很窄，這對其生產工藝的實現帶來了困難。所以在使用或加工硬鋁時應予以注意，對于板材可包覆一層高純鋁，通常還要進行陽極氧化處理和表面涂裝，為提高其耐蝕性一般采用自然時效。

3.超硬鋁合金

超硬鋁合金為7000系Al-Zn-Mg-Cu系合金，并含有少量的Cr和Mn。Zn、Cu、Mg與Al可以形成固溶體和多種復雜的第二相，通過時效強化和形成的強化相,使鋁合金達到最高的硬度和強度。這類合金是室溫強度最高的鋁合金，經固溶處理和時效后，其強度達680MPa，其比強度已相當于超強度鋼，故名超硬鋁。常用的有LC4、LC6、LC9等。超硬鋁合金疲勞性能較差，耐熱性和耐蝕性也不高；表面通常包覆鋁鋅合金，零構件也要進行陽極化防腐蝕處理；一般采用淬火+人工時效的熱處理強化工藝。用于制造工作溫度較低、受力大的重要結構件，如飛機蒙皮、壁板、大梁、起落架部件等。747-400使用了強度更高的鋁合金，這使其重量減輕了約4200磅（1900公斤），并疲勞壽命也被延長。這些在757和767飛機上使用的合金材料被用到747-400的機翼蒙皮、桁條和下面翼梁弦等部位。7000系合金的原型為ESD超硬鋁,添加微量元素和改進熱處理技術后,其工藝性和斷裂韌性得到改善,為世界各國所選用,這段發展小史頗為有趣。1916年,德國齊柏林式飛艇艦隊襲擊倫敦被擊墜多艘,這種硬式飛艇以硬鋁為骨架。日本住友公司通過海軍之手,輾轉弄到一塊長約20厘米的V形殘骸碎片。1920年,日本開始工業化生產硬鋁。太平洋戰爭日本海軍的主力戰斗機。生產年1939年是日本紀年2600年，因此被稱為零式戰斗機，正式名稱是「零式艦上戰斗機」簡稱零戰。0式戰機設計成功一個關鍵因素是日本住友金屬公司當時合成了一種超級鋁合金，日本稱50風金屬，這種鋁合金比鋼還硬，因為有了這種金屬0式戰機設計時就采用了很細的飛機框架，并且敢于在上面鉆孔減重。此外鉚釘尺寸也非常小，在能保證戰機強度的情況下大大減輕了飛機重量，如果沒有住友金屬的這種鋁合金，0式戰機根本生產不出來的。因為有了超硬鋁合金，對飛機主桁梁進行革新，其抗拉強度好，耐疲勞強度更好，而且機體重量極輕，空重（21型）僅1570千克。零式的性能優勢最大來源就是輕，特別輕，翼載極小，完全彌補了發動機動力的不足，而且保證了極大的續航力。4.鍛鋁合金鍛鋁合金為Al-Mg-Si-Cu系和Al-Cu-Mg-Ni-Fe系合金。因具有良好的熱塑性,主要用作形狀復雜的鍛件，故名。鎂和硅可形成強化相Mg2Si；銅可以改善熱加工性能，并形成強化相Cu4Mg5Si4Al。合金中的元素種類多但用量少，具有良好的熱塑性和良好的鍛造性能，并可通過固溶處理和人工時效來提高鋁合金的力學性能。鍛鋁合金大都在淬火，人工時效狀態下使用。在淬火后應立即進行人工時效，否則降低強化效果。牌號有LD5、LD7、LD10等。這類合金主要用于承受重載荷的鍛件和模鍛件，通常要進行固溶處理和人工時效。

鍛鋁合金適于制造航空及儀表工業中各種形狀復雜、要求中等強度、高塑性和耐熱性的鍛件、模鍛件，如各種葉輪、框架或高溫條件下（200～300℃以下）工作的零件，如內燃機的活塞及汽缸等。壓氣機葉片五、鑄造鋁合金鑄造鋁合金主要有：1.分類和編號1.鑄造鋁–硅合金2.鑄造鋁–銅合金3.鑄造鋁–鎂合金4.鑄造鋁–鋅合金Al-Si系：代號為ZL1+兩位數字順序號Al-Cu系：代號為ZL2+兩位數字順序號Al-Mg系：代號為ZL3+兩位數字順序號Al-Zn系：代號為ZL4+兩位數字順序號ZL***表示合金順序號

表示合金系列1-Si2-Cu3-Mg4-Zn鑄造鋁合金鑄造鋁合金的牌號表示法如下：ZAlSi7Mg；Z漢語拼音”鑄”字的第一個大寫字母，Al─鋁的元素符號，Si─硅的元素符號，7─硅的質量分數，Mg─鎂的元素符號。2.常用鑄造鋁合金Al-Si鑄造鋁合金通常稱為鋁硅明，含11%～13%Si的簡單硅鋁明（ZL102）鑄造后幾乎全部是共晶組織，具有優良的鑄造性能(熔點低、流動性好、收縮小)。（1）鋁—硅系合金變質處理在一般情況下，ZL102的共晶體由粗針狀硅晶體和α固溶體構成,強度和塑性都較差。澆鑄前向合金液中加入占合金重量2%～3%的變質劑(常用鈉鹽混合物:2/3NaF+1/3NaCl)以細化合金組織,顯著提高合金的強度及塑性。這種處理方法即是變質處理。經變質處理后的組織是細小均勻的共晶體加初生α固溶體,獲得亞共晶組織是由于加入鈉鹽后，鑄造冷卻較快時共晶點右移的緣故。

ZL102的鑄態顯微組織未變質處理

經變質處理

加入其他合金元素的鋁硅鑄造合金稱復雜(或特殊)硅鋁明。Al-Si系鑄造鋁合金的鑄造性能好，具有優良的耐蝕性、耐熱性和焊接性能。活塞(裙部為鋁硅合金)用于制造飛機、儀表、電動機殼體、汽缸體、風機葉片、發動機活塞等。美國：A356中國：ZAlSi7MgA⑵Al-Cu系鑄造鋁合金這類合金的耐熱性好，強度較高；但密度大，鑄造性能、耐蝕性能差。汽缸頭常用代號有ZL201(ZAlCu5Mn)、ZL203(ZAlCu4)等。主要用于制造在較高溫度下工作的高強零件，如內燃機汽缸頭、汽車活塞等。(3)Al-Mg系鑄造鋁合金這類合金的耐蝕性好，強度高，密度小；但鑄造性能差,耐熱性低。常用代號為ZL301(ZAlMg10)、ZL303(ZAlMg5Si1)等.主要用于制造外形簡單、承受沖擊載荷、在腐蝕性介質下工作的零件，如艦船配件、氨用泵體等。鼓風機密封件等(ZL102、301)(4)Al-Zn系鑄造鋁合金這類合金的鑄造性能好，強度較高，可自然時效強化；但密度大，耐蝕性較差。大型空壓機活塞(ZL401)常用代號為ZL401(ZAlZn11Si7)、ZL402(ZAlZn6Mg)等.主要用于制造形狀復雜受力較小的汽車、飛機、儀器零件。

模塊二銅及銅合金

一、純銅的特性

純銅為紫紅色,常稱紫銅。密度為8.96g/cm3，熔點為1083.5℃，面心立方晶格,無同素異晶轉變。純銅導電性、導熱性極佳，銅合金的導電、導熱性也很好。銅及銅合金對大氣和水的抗蝕能力很高。但在海水中耐蝕性差。銅是抗磁性物質。強度低，硬度低。塑性很好，純銅有的強度不高（Rm=230～240MPa），硬度很低(40～50HBW),塑性很好（A=40％～50%）。冷塑性變形后，可以使銅的抗拉強度Rm提高到400～500MPa，但伸長率急劇下降到2%左右。加工工藝性好，具有優良的焊接性等。純銅的強度低，不宜直接用作結構材料。

純銅分類、用途及牌號分末加工產品（銅錠、電解銅）和加工產品（銅材）兩種。末加工產品的代號有Cu-1、Cu-2兩種。加工產品代號有T1、T2、T3、T4三種。代號中數字越大，表示雜質含量越多，導電性越差。主要用于制作各種導電材料、導熱材料及配制各種銅合金。壓力加工純銅的表示方法

T+順序號

TU+順序號

TU+P

工業純銅

無氧銅

脫氧銅

脫氧劑P

T1~T4TU1、TU2TUP磷脫氧銅

TUMn錳脫氧銅

二、銅合金分類按化學成分可分為：（一）黃銅Cu-Zn（二）青銅除黃銅和白銅外的幾乎所有的銅合金（三）白銅Cu-Ni

純銅中加入Zn、Sn、Al、Mn、Ni、Fe、Be、Ti、Zr等合金元素制成銅合金。銅合金既保持了純銅優良的性能，又有較高的強度。以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅按化學成分可分為普通黃銅和特殊黃銅。按工藝可分為加工黃銅和鑄造黃銅。

黃銅鑄件黃銅棒三、黃銅1.黃銅的牌號普通黃銅：H90、H80、H70、H68、H62、H59；其中數字是銅的含量；特殊黃銅：HSn62-1、HPb59-1、HMn55-1；前面的數字是銅的含量，后面的數是第三種元素的含量，余量是鋅；壓力加工黃銅H90含銅量WCu=90%黃銅HAl59-3含銅量WCu=59%含鋁量WAl=3%鑄造黃銅的牌號前加字母“Z”，例如ZCuZn38，表示鋅的質量分數為38%的鑄造黃銅。鑄造黃銅普通黃銅是銅鋅二元合金，其退火組織可以是單相α或雙相α+β’,并分別稱為單相黃銅和雙相黃銅。

2.普通黃銅(1)單相黃銅

wZn＜32%時，室溫組織為單相α固溶體，α相是鋅溶于銅中的固溶體，塑性好，適宜冷、熱加工。適于制作冷軋板材、冷拉線材、管材及形狀復雜的深沖零件。

(2)雙相黃銅當

wZn=39～45%時，室溫下的組織為α+β’。在實際生產條件下，當wZn＞32%時，即出現α+β’組織。β’相是以電子化合物CuZu為基的固溶體，在室溫下較硬脆，但加熱到456℃以上時，卻有良好的塑性，故含有β’相的黃銅適宜熱壓力加工。廣泛用來制作電器上要求導電、耐蝕及適當強度的結構件，如螺栓、螺母、墊圈、彈簧及機器中的軸套等，有商業黃銅之稱,如H62。50030405060700400300200100010205040302010506070809010011040HB

’

+’

b

b(Mpa)

(%)HB

(3)普通黃銅的應用H90（H80）有優良的耐蝕性、導熱性和冷變形能力，并呈金黃色，有金色黃銅、金獎黃銅

之稱。常用于鍍層、藝術裝飾品、獎章、散熱器等。H70（H68）俗稱三七黃銅，有優良的冷熱塑性變形能力，適宜用冷沖壓制造形狀復雜而要求耐蝕的管、套類零件，如彈殼、波紋管等，故又有彈殼黃銅之稱。

雙相黃銅

H62、H59有商業黃銅之稱，可進行熱變形，通常熱軋成棒材、板材。可鑄造。3.特殊黃銅全部是雙相組織，第三種的元素的加入目的是改善黃銅的某些性能，如Sn能提高耐蝕性，Pb能提高切削加工性、Mn能提高強度、Si能提高鑄造性能等。錳黃銅鑄造組織(化染)25×錫黃銅HSn62-1

在黃銅中加1%錫能顯著改善銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力,并使強度有所提高，因此稱為“海軍黃銅”。壓力加工錫黃銅廣泛用于制造海船零件。62Cu–37Zn–Sn海軍黃銅鑄造組織(化染)600

鉛黃銅HPb63-3

鉛改善切削加工性能，提高耐磨性，對強度影響不大，略微降低塑性。用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如鐘表零件等)，鑄造鉛黃銅可制作軸瓦和襯套。鉛黃銅鑄造組織(化染)70×硅黃銅HSi65-1.5-3硅顯著提高黃銅的機械性能、耐磨性和耐蝕性。硅黃銅具有良好的鑄造性能，并能進行焊接和切削加工，主要用于制造船舶及化工機械零件。硅黃銅鑄造組織(化染)50×鋁黃銅HAl60-1-1鋁提高黃銅的強度和硬度(但使塑性降低)，改善在大氣中的抗蝕性。制作海船零件及其它機器的耐蝕零件。鋁黃銅中加入適量的鎳、錳、鐵后，還可得到高強度、高耐蝕性的復雜黃銅，制造大型蝸桿、海船螺旋漿等重要零件。四、青銅青銅原指銅錫合金，但工業上都習慣稱含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅基合金為青銅，所以青銅實際上包括:

Cu—Sn、Cu—Al、Cu—Be、Cu—Pb、Cu—Si分別稱為錫青銅

、鋁青銅

、鈹青銅、鉛青銅、硅青銅等。青銅也可分為壓力加工青銅(以青銅加工產品的形式供應)和鑄造青銅兩類。青銅是銅合金中綜合性能最好的合金。ZQSn10–1

其它合金元素含量為1%主加元素錫含量為10%青銅鑄造1.青銅牌號QSn10、QSn4-3、QAl7、QPb30；數字表示所加元素的含量；2.錫青銅以錫為主要合金元素的銅基合金稱錫青銅。在一般鑄造狀態下,錫含量低于6%的錫青銅能獲得α單相組織。α相是錫溶于銅中的固溶體,具有面心立方晶格，塑性良好，容易冷、熱變形。錫含量大于6%時,組織中出現(α+δ)共析體。δ相極硬和脆,雖然能使青銅的強度繼續升高，但塑性卻會下降，只能進行熱加工。當錫質量分數大于10%時，錫青銅失去塑性加工能力，只適合鑄造。錫青銅鑄造組織(真空鍍膜)53×371014壓力加工鑄造成形σbα+δδαδ

錫青銅的性能青銅的結晶溫度間隔很大，流動性差，易產生偏析，鑄造性能差。但鑄造收縮率很小，是有色合金中收縮率最小的合金，可用來生產形狀復雜、氣密性要求不高的鑄件。錫青銅在大氣、海水、淡水以及蒸氣中的抗蝕性比純銅和黃銅好，但在鹽酸、硫酸和氨水中的抗蝕性較差。無磁性，沖擊不產生火花，無冷脆現象，耐磨性高（δ相）。錫青銅中加入少量鉛，可提高耐磨性和切削加工性能；加入磷可提高彈性極限、疲勞極限及耐磨性；加入鋅可縮小結晶溫度范圍，改善鑄造性能。

錫青銅的應用在造船、化工、機械、儀表等工業中廣泛應用，主要制造軸承、軸套等耐磨零件和彈簧等彈性元件，以及抗蝕、抗磁零件等。船用青銅軟管快速接頭閥(錫青銅閥體、閥蓋)由銅﹑鉛﹑錫按一定比例混合煉成。含錫量10%～20%，可制樂器。響銅

2.鋁青銅以鋁為主要合金元素的銅合金稱為鋁青銅，鋁質量分數為5%～11%，是無錫青銅中應用最廣的一種。①鋁青銅的耐蝕性優良，在大氣、海水、碳酸及大多數有機酸中的耐蝕性，均比黃銅和錫青銅高。②鋁青銅的強度和耐磨性亦比黃銅和錫青銅好。③此外，鋁青銅具有在受到磨損、沖擊時不發生火花等特性。鋁青銅也有缺點，它的體積收縮率比錫青銅大，鑄件內容易產生難熔的氧化鋁，難于釬焊，在過熱蒸汽中不穩定。青銅作為錫青銅的代用品，常用鋁青銅分為低鋁和高鋁兩種。低鋁青銅如QAl5、QAl7等，具有一定的強度，較高的塑性和耐蝕性，一般在壓力加工狀態使用，主要用于制造高耐蝕彈性元件。高鋁青銅如QAl9-4、QAl10-4-4等，具有較高的強度、耐磨性、耐蝕性，主要用于制造齒輪、軸承、摩擦片、蝸輪、螺旋槳等。3.鈹青銅以鈹為基本合金元素的銅合金(鈹含量1.6%～2.5%)稱鈹青銅。鈹青銅在淬火狀態下塑性好，可進行冷變形和切削加工，制成零件經人工時效處理后，獲得很高的強度和硬度：Rm達1200MPa～1500MPa，硬度達350HB～400HBW,超過其它銅合金。鈹青銅的彈性極限、疲勞極限都很高，耐磨性和抗蝕性也很優異。它有良好的導電性和導熱性，并有無磁性、耐寒、受沖擊時不產生火花等一系列優點，但價格較貴。制作精密儀器的重要彈簧和其它彈性元件，鐘表齒輪，高速高壓下工作的軸承及襯套等耐磨零件，以及電焊機電極、防爆工具、航海羅盤等重要機件。4.白銅以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白銅。在固態下，銅與鎳無限固溶，因此工業白銅的組織為單相α固溶體。白銅有較好的強度和優良的塑性，能進行冷、熱變形。冷變形能提高強度和硬度。它的抗蝕性很好，電阻率較高。用于制造船舶儀器零件、化工機械零件及醫療器械等。錳含量高的錳白銅可制作熱電偶絲。常用白銅B30、B19、B5、BZn15-20、BMn3-12、BMn40-1.5(康銅)BMn43-0.5(考銅)等。

1.普通白銅

B5wNi=5%，用于蒸汽、海水下儀器、儀表零件。2.特殊白銅（B+Me+wNi100-wMe100

）如：BMn43-0.5（考銅）wNi=43%，wMn=0.5%BMn40－1.5（康銅），用于低溫熱電偶、補償導線、變阻器等。模塊三滑動軸承合金

一、滑動軸承合金的性能要求1.足夠的強度和硬度，以承受軸頸較大的單位壓力。2.足夠的塑性和韌性，高的疲勞強度，以承受軸頸的周期性載荷，并抵抗沖擊和振動。3.良好的磨合能力，使其與軸能較快地緊密配合。4.高的耐磨性，與軸的摩擦系數小，并能保留潤滑油，減輕磨損。5.良好的耐蝕性、導熱性、較小的膨脹系數，防止摩擦升溫而發生咬合。二、滑動軸承合金的組織特征在軟基體上分布硬質點軸進入工作狀態后，運轉時軟基體受磨損而凹陷，硬質點將凸出于基體上，使軸和軸瓦的接觸面積減小，而凹坑能儲存潤滑油，降低軸和軸瓦之間的摩擦系數，減少軸和軸承的磨損。另外，軟基體能承受沖擊和震動，使軸和軸瓦能很好的結合，并能起嵌藏外來小硬物的作用，保證軸頸不被擦傷。屬于這類組織的軸承合金有巴氏合金和錫青銅

。

軸承合金的組織是在硬基體上分布軟質點時，也可達到上述同樣目的。1）在高速中、低載荷情況下，用軟基體上分布硬質點組織的材料。潤滑油空間軸硬質點軟基體軸瓦2）在高速重載荷情況下,用硬基體上分布軟質點組織的材料。潤滑油空間軸軟質點硬基體軸瓦

三、常用滑動軸承合金1.錫基軸承合金(錫基巴氏合金)錫基軸承合金是以錫為基體元素，加入銻、銅等元素組成的合金。最常用的牌號是ZSnSb11-6（含11%Sb和6%Cu，余Sn）。顯微組織為α＋β

＋Cu6Sn5

。其中黑色部分是α相軟基體，白方塊是β

相硬質點，白針狀或星狀組成物是Cu6Sn5。α相是銻溶解于錫中的固溶體，為軟基體。β

相是以化合物SnSb為基的固溶體,為硬質點。鑄造時，由于β

相較輕，易發生嚴重的比重偏析，所以加入銅，生成Cu6Sn5,使其作樹枝狀分布,阻止β

相上浮,有效地減輕比重偏析。Cu6Sn5的硬度比β

相高,也起硬質點作用,進一步提高合金的強度和耐磨性。錫銻軸承合金牌號(錫基巴氏合金)ZChSn

Sb11–6

其它元素的含量為6%主加元素銻其含量為11%基本元素錫軸承鑄造錫基軸承合金的摩擦系數和膨脹系數小，塑性和導熱性好，適于制作最重要的軸承，如汽輪機、發動機和壓氣機等大型機器的高速軸瓦。但錫基軸承合金的疲勞強度較低，許用溫度也較低(不高于150℃)。由于錫較貴，條件允許的情況下，采用鉛基軸承代替錫基軸承合金。2.鉛基軸承合金(鉛基巴氏合金)

鉛基軸承合金是以鉛—銻為基的合金。典型牌號有ZPbSb16Sn16Cu2,成分為16%Sb、16%Sn、2%Cu、其余為Pb。加入錫能形成SnSb硬質點，并大量溶于鉛中而強化基體，可提高鉛基合金的強度和耐磨性；加銅可形成Cu2Sb硬質點，并防止比密度偏析；ZChPbSb16-16-2的顯微組織為(α＋β)＋β＋Cu6Sn5,(α＋β)共晶體為軟基體，白方塊為以SnSb為基的

固溶體，起硬質點作用，白針狀晶體為化合物Cu6Sn5。這種合金的鑄造性能和耐磨性較好(但比錫基軸承合金低)，價格較便宜，可用于制造中、低載荷的軸瓦，例如汽車、拖拉機曲軸的軸承等。3.錫青銅ZQSn10-1成分為10%Sn、1%P,其余為Cu。顯微組織為α＋δ＋Cu3P。α固溶體為軟基體，δ相和Cu3P為硬質點。該合金具有高的強度，適于制造高速度、高載荷的柴油機軸承。