3.4 有色金属及其合金 3.4.1　铝及铝合金 3.4.2　铜及铜合金 3.4.3　钛及钛合金 3.4.4　轴 承 合 金

3.4.1 铝及铝合金 1．纯铝 2．铝合金

Al及Al合金的特点 熔点660℃，密度2.7g/cm3，比强度高。 导电导热性好，耐大气腐蚀。 切削性好，塑性好、可冷成型。 铸Al合金的铸造性能好。

1．纯铝 工业纯铝 —— L1 ～ L5，做散热器、器皿等。 力学性能 　σb = 80~100 MPa 　δ= 30~50 %

2．铝合金 （1）分类和强化 分类 —— 变形铝合金、铸造铝合金 强化方法 　固溶、冷变形、时效强化， 　变质处理。

时效强化 —— 淬火后合金强硬度随时间延长而显著升高 时效工艺 　固溶处理（水冷淬火）→ 过饱和固溶体 　时效过程 —— 过饱和固溶体分解，析出强化相 。 　　自然时效 —— 在室温长时间停留，如，数天。 　　人工时效 —— 加热至100~200℃，保温一定时间。 -CuAl2

时效效果 —— 时效温度高，则速度快，但强化效果小。

（２）变形铝合金 硬铝 —— LY，做螺旋桨叶片、支柱。 超硬铝 —— LC，做飞机大梁、起落架。 锻铝 —— LD，做锻件、模锻件。 　防锈铝 —— LF，不可热处理强化，做油箱、油管、铆钉。 　硬铝 —— LY，做螺旋桨叶片、支柱。 　超硬铝 —— LC，做飞机大梁、起落架。 　锻铝 —— LD，做锻件、模锻件。

合金类别 代号 主 要 化 学 成 分, % 热处理 机械性能 Cu Mg Mn 其它 σb MPa  % HB 防锈 铝 LF5 4.5~5.5 0.3~0.6 退火 270 23 70 LF11 4.8~5.5 V 0.02~0.2 LF21 1.0~1.6 130 30 硬铝 LY1 2.2~3.0 0.2~0.5 固溶处理 + 自然时效 300 24 LY11 3.8~4.8 0.4~0.8 420 18 100 LY12 3.8~4.9 1.2~1.8 0.3~0.9 480 11 131 超硬 LC4 1.4~2.0 1.8~2.8 0.2~0.6 Zn 5.0~7.0 人工时效 600 12 150 LC6 2.2~2.8 2.5~3.2 0.2~.5 Zn 7.6~8.6 680 7 190 锻铝 LD5 1.8~2.6 Si 0.7~1.2 13 105 LD7 1.9~2.5 1.4~1.8 Ni 1~1.5 Fe 1.0~1.5 440 120 LD10 3.9~4.8 0.4~0..8 0.4~1.0 Si 0.5~1.2 10 135

Al-Si 合金（硅铝明）—— 铸造性好(熔点低、流动性好、收缩小）。 （3）铸造铝合金 Al-Si 合金（硅铝明）—— 铸造性好(熔点低、流动性好、收缩小）。 　变质处理 —— 显著提高力学性能。 　组织 —— 变质前，共晶体（粗针状Si + α基体 ）+ 初晶Si 　　　　　 变质后，共晶体（细点状Si + α基体 ）+ 初晶α 变质处理后，×100 ZL102的铸态组织，未变质，×500

合金 代号 主 要 化 学 成 分, % 机 械 性 能 Si Cu Mg 铸造 方法 热处理 b MPa  % HB 铝硅 ZL101 6.0~8.0 0.2~0.4 SB T6 230 1 70 ZL102 10~13 J T2 143 153 4 2 50 ZL110 4.0~6.0 5.0~8.0 0.2~0.5 T1 170 － 90 铝铜 ZL203 4.0~5.0 T4 210 6 60 铝镁 ZL301 9.5~11.5 S 280 9 20 铝锌 ZL402 Zn5~7 0.4~0.7 240 铸造方法：SB——砂型变质；　J——金属砂；　S——砂型 热处理：　T1——不淬火，人工时效；　　 T2——退火； 　　　　　T4——淬火+自然时效；　　　　T6——淬火+人工时效

3.4.2　铜及铜合金 1．纯铜 2．铜合金

Cu及Cu合金的特点 熔点1083℃，密度8.9g/cm3 。 导电导热性仅次于Ag。 耐大气、水腐蚀。 切削性好，塑性好，可冷、热成形。 铸Cu合金的铸造性能好。

1．纯铜 —— 紫铜（紫红色） 工业纯铜 —— T1 ~ T4 ，做电导体。 力学性能 　σb = 230~250 MPa 　δ= 40~50 %

2．铜合金 （１）黄铜 —— Cu-Zn系合金 普通黄铜 —— Cu-Zn合金 　单相黄铜 —— 如 H80，含 80% Cu ，单相α，塑性好，可冷成型。 　 双相黄铜 —— 如 H62，α+β 　，可热变形。 　 铸造黄铜 —— 如 ZCuZn38，含38% Zn 。

Cu-Zn合金的显微组织 (b) 双相黄铜 α+β’ 代号 化学成分, % 机械性能 Cu Zn 加工 状态 b MPa  % HB H96 95~97 余量 退火 250 35 － H80 79~81 270 50 H68 67~70 300 40 H59 57~60 变形 420 25 5 103 牌号、性能 (a) 单相黄铜　 α   Cu-Zn合金的显微组织 (b) 双相黄铜　α+β’

复杂黄铜 —— 改善Cu-Zn合金的耐蚀性、机械性能。 组 别 代 号 主要化学成分, % 机械性能(变形) Cu 其它 b MPa  % HB Pb黄铜 HPb 63-3 HPb 60-1 62.0~65.0 59.0~61.0 Pb 2.4~3.0 Pb 0.6~1.0 600 610 5 4 － Sn黄铜 HSn 90-1 HSn 62-1 88.0~91.0 61.0~63.0 Sn 0.25~0.75 Sn 0.7~1.1 520 700 148 Al黄铜 HAl 77-2 76.0~79.0 Al 1.8~2.6 650 12 170 Si黄铜 HSi 65-1.5-3 63.5~66.5 Si 1.0~2.0 Pb 2.5~3.5 8 160 Mn黄铜 Fe黄铜 HMn 58-2 HFe 59-1-1 57.0~60.0 Mn 1.0~1.2 Fe 0.6~1.2 10 175 Ni黄铜 HNi 65-5 64.0~67.0 Ni 5.0~6.5

（2）青铜 —— Cu-Sn、Cu-Al、Cu-Be系等合金。 压力加工青铜 　Sn青铜 —— 如 QSn4-3，含4%Sn 、3%Zn，其余为 Cu 。 　　　　　　　做轴承、弹簧等。 　 Al青铜 ——如 QAl 10-3-1.5，做耐蚀、抗磨的齿轮、轴套等。 　 Be青铜 —— 如 QBe2，做弹簧，高速轴承等。 铸造青铜 —— 如Sn青铜 ，ZCuSn10Zn2 。

如，B19 ，含 19%Ni 的普通白铜，做船舶仪器零件等。 （3）白铜 —— Cu-Ni 系合金 如，B19 ，含 19%Ni 的普通白铜，做船舶仪器零件等。

3.4.3 钛及钛合金 １．纯钛 特性 —— 强度、塑性、比强度高，耐蚀、耐热、耐低温。 3.4.3　钛及钛合金 特性 —— 强度、塑性、比强度高，耐蚀、耐热、耐低温。 １．纯钛 　银白色，熔点1680℃，密度4.54 g/cm3 。 　同素异构转变 —— 882℃时，密排六方α-Ti ←→β-Ti（体心立方）。 　牌号 —— 工业纯钛 TA1～TA3

2．钛合金 α-Ti 合金 可变形强化，如 TA7（Ti-5Al-2.5Sn） β –Ti 合金 　可时效强化，TB1（Ti-3Al-13V-11Cr） （α+β）-Ti 合金 　可时效强化，TC4（Ti-6Al-4V） TC4 时效后的组织： 块状α＋β基体＋针状α 热处理 　退火 —— 650～850℃（再结晶） 　　　　　 450～650℃（去应力） 　淬火 + 时效处理

3.4.4 轴承合金 滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料 工作条件 —— 冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。 性能 3.4.4　轴承合金 滑动轴承中的轴瓦及内衬的材料 工作条件 —— 冲击、交变载荷，轴颈压力、摩擦。 性能 　强硬度、塑韧性好，与轴的磨合能力、减摩性好。 　导热、抗蚀性好。

Sn基轴承合金 　ZChSnSb11-6（含11%Sb，6%Cu）。 　α软基体 + 硬质点（白方块是β-SnSb ＋白针状Cu6Sn5 ） Pb基轴承合金 　ZChPbSb16-16-2 　(α＋β)共晶软基体 + 硬质点 ZChSnSb11-6的组织，×100 Cu基轴承合金 —— 做大载荷、高速轴承。 　Pb青铜，ZQPb30，Cu硬基体＋Pb软质点。 　Sn青铜，ZQSn10-1，软基体＋硬质点。