2.3.1 常用非铁金属及其合金（课件）·高一《金属加工基础》同步精品课堂(机工版·第2版）

《金属加工基础》（第1版）机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 常用金属材料 常用非铁金属及其合金（第3课时） 知识目标 熟悉铝及铝合金的性能。 能力目标 熟悉铜及铜合金的性能。 情感目标 提供对基础知识的学习和运用，乐于探索机械专业的学习规律，培养学生综合学习的能力。 三维目标 第一章 绪论 导入情景 01 思考：什么是铝合金？ 新知学习 02 模块三 常用非铁金属及其合金 非铁金属(也称有色金属)的产量仅占世界金属材料产量的5%,但由于非铁金属具有 钢铁材料所不具备的某些物理性能和化学性能，因而非铁金属是国民经济中不可缺少的重要 材料，广泛应用于机械制造、航空、航海、汽车、石化、电力、电器、核能及计算机等行 业。例如，飞机、导弹、火箭、卫星、核潜艇等尖端武器，以及原子能、电视、通信、雷 达、电子计算机等所需的元件大都是由非铁金属中的轻金属和稀有金属制成的。将来非铁金属在人类社会发展中的地位会越来越重要，它不仅是世界上重要的战略储备物资，而且是人 类生活中不可缺少的消费物资。目前，工业发达国家都在竞相发展非铁金属工业，增加非铁 金属的战略储备。常用的非铁金属主要有铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金、滑动轴承 合金、硬质合金等。 新知学习 02 一 、铝及铝合金 铝及铝合金是非铁金属中应用最广的金属材料，广泛用于电器、汽车、车辆、化工、航空等行业。 1. 纯铝的性能、牌号及用途 纯铝分为工业高纯铝 (w≥99.85%)和工业纯铝(99 .85%>w≥99.0%)。纯铝的密度是2.7g/cm³,属于轻金属；其熔点是660℃,无铁磁性，导电和导热性能仅次于银和铜。纯铝与氧的亲合力强，容易在其表面形成致密的Al₂O₃ 薄膜，该薄膜能有效地防止内部 金属继续氧化，故纯铝在非工业污染的大气中具有良好的耐蚀性，但纯铝不耐碱、酸、盐等 介质的腐蚀。纯铝的塑性好 (A₁.₃≈40%,Z≈80%),但强度低 (Rm≈80～100MPa);不能用热处理进行强化，冷变形是其提高强度的主要手段，纯铝经冷变形强化后，其强度可提 高到 R=150～250MPa,而塑性则下降到Z=50%～60%。 新知学习 02 纯铝的牌号用“1×××”四位数字或四位字符表示，牌号的最后两位数字表示最低铝 的质量分数的百分数。当最低铝的质量分数的百分数精确到0.01%时，牌号的最后两位数 字就是最低铝的质量分数的百分数中小数点后面的两位。例如，1A97 (原工业高纯铝 LG4) 的w=99.97%,1060 (原工业纯铝L2) 的 wa=99.6%。 纯铝主要用于熔炼铝合金，制造电线、电缆、电器元件、换热器件、器皿，以及要求质 量小、导热、导电、耐大气腐蚀但强度要求不高的机电构件等。 新知学习 02 2.铝合金 铝合金是以铝为基础，加入一种或几种其他元素(如铜、镁、硅、锰、锌等)构成的 合金。铝合金经过冷加工或热处理，其抗拉强度可提高到400MPa 以上。铝合金具有高的比 强度(抗拉强度与密度的比值)、良好的耐蚀性和可加工性，在航空和航天工业中应用 广泛。 新知学习 02 (1)铝合金的分类 铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金，如图2-19所示。变形 铝合金是指塑性高、韧性好，适合于压力加工的铝合金；铸造铝合金是指塑性差，适合 于铸造成形的铝合金。变形铝合金按能否进行热处理强化分类，可分为热处理不能强化 的铝合金和热处理能强化的铝合金；按特点和用途分类，又可分为防锈铝、硬铝、超硬 铝、锻铝等。 新知学习 02 (2)变形铝合金 铝合金的牌号用2×××~8×××系列表示。牌号的最后两位数字 没有特殊意义，仅用来区分同一组中不同的铝合金。牌号的第二位字母表示原始合金的改型 情况，A 表示原始合金， B～Y 表示改型合金。防锈铝属于热处理不能强化的变形铝合金(如Al-Mn 系和Al-Mg 系合金),它一般通过冷变形加工来提高强度，如5A02、5A03、 5A05、5B05、3A21 等。防锈铝具有比纯铝更好 的耐蚀性，且具有良好的塑性及焊接性，主要 用于制造要求具有耐蚀性的油箱、导油管、食 品用器皿、装饰件、铆钉(图2-20)、轻载荷零 件、焊条及防锈蒙皮等。 新知学习 02 硬铝属于热处理能强化的变形铝合金(如 Al-Cu-Mg系合金),它可以通过热处理来提高 强度，如2A01、2A02、2A06、2B11、2A12、2A17 等。硬铝具有很强的时效硬化能力，在室温下具有较高的强度和耐热性，但其耐蚀性比纯铝差，尤其是耐海洋、大气腐蚀的性能较 差，焊接性也较差，所以，有些硬铝的板材常在其表面包覆一层纯铝后使用。硬铝主要用于 制造中等强度的构件和零件，如飞机的铆钉、螺栓、蒙皮、骨架、螺旋桨叶、翼肋和翼梁 (图2-21)等。 新知学习 02 超硬铝属