专题七 常用非铁金属及其合金（教案）-浙江省职教高考《金属加工基础》机工版-讲练测

专题七. 常用非铁金属及其合金（讲义）《金属加工基础》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.掌握铝及铝合金的性质、应用领域和特点。 2.了解铜及铜合金的特性、用途和合金化方式。 3.熟悉钛及钛合金的优点、缺点和制备工艺。 4.理解滑动轴承合金的组成、性能及在机械制造中的应用。 5.掌握与不同非铁金属及其合金相关的工艺加工方法和表面处理技术。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 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(wx>99.85%)和工业纯铝(99.85%＞0x=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(A11.3=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Rm=150~250MPa，而塑性则下降到Z=50%~60%。 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。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。 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。 （1）铝合金的分类 铝合金可分为变形铝合金和铸造铝合金。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。 (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。 (3)铸造铝合金 铸造铝合金具有良好的铸造性能，但塑性与韧性较差，不能进行压力加工。按所加合金元素的不同，铸造铝合金可分为Al-Si系、Al-Cu系、A1-Mg系和Al-Zn系铸造铝合金。其牌号由铝和主要合金元素的化学符号，以及表示主要合金元素名义质量分数百分数的数字组成，并在其牌号前面冠以“铸”字的汉语拼音字首“Z”。 铸造铝合金可用来制造内燃机活塞、气缸体、气缸套、风扇叶片、形状复杂的薄壁零件，以及仪器外壳、液压泵壳体、活塞、支臂、挂架梁等。 3. 铝合金的热处理 能进行热处理强化的铝合金经淬火(固溶处理)后，其硬度和强度不能立即提高，而塑性与韧性却显著提高。但淬火后的铝合金在室温下放置一段时间后，会发生时效现象，导致其硬度和强度显著提高，塑性与韧性则明显下降。发生时效的主要原因是，铝合金淬火后获得的过饱和固溶体是不稳定的组织，有析出第二相金属化合物的趋势。铝合金的时效分为自然时效和人工时效两种。铝合金经固溶处理后，在室温下进行的时效称为自然时效；铝合金经固溶处理后，在加热条件(一般是100~200℃)下进行的时效称为“人工时效”。 铝合金常用的热处理方法有退火、淬火加时效处理等。退火可消除铝合金的加工硬化，恢复其塑性变形能力，也可消除铝合金铸件的内应力和化学成分偏析；淬火加时效处理是铝合金强化的主要方法。 二、铜及铜合金 目前，在国民经济生产中使用的铜及其合金主要有加工铜(纯铜)、黄铜、白铜及青铜。 1.加工铜(纯铜)的性能、牌号及用途 加工铜呈玫瑰红色，其熔点是1083℃，密度是8.91g/cm3，属于重金属。加工铜具有良好的导电性、导热性，无磁性。在含有CO2的湿空气中，加工铜的表面容易生成碱性碳酸盐类的绿色薄膜[CuCO·Cu(OH)z]，俗称铜绿。加工铜在大气、淡水等介质中均有良好的耐蚀性，在非氧化性酸溶液中也能耐腐蚀，但在氧化性酸(如HNO，、浓HSO。等)溶液及各种盐类溶液(包括海水)中则容易受到腐蚀。加工铜的强度不高(Ra=200~250MPa)，硬度较低(30~40HBW)，塑性(Am.3=45%~50%)与低温韧性较好，容易进行压力