工程材料（六）（课件）-《机械基础》同步教学（理工教育）

机械基础 MECHANICAL FOUNDATION 工程材料 1 CONTENT 目录 硬质合金 01 02 粉末治金 03 镁合金 2 carbide 硬质合金 01 3 硬质合金 硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和黏结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料，即将高硬度、 难熔的碳化钨 ( WC )、 碳化钛 ( TiC )、 碳化钽 ( TaC ) 等和钴、 镍等黏结剂金属，经制粉、 配料 (按一定比例混合)、 压制成形，再通过高温烧结而成的一种合金材料。 4 硬质合金 硬质合金具有硬度高、 红硬性高、 耐磨性高、 抗压强度高、 耐热、 耐腐蚀等一系列优良性能，其在室温下的硬度可达 HRA86~ 93，在 900~1000℃仍然具有较高的硬度，故硬质合金刀具的切削速度、 耐磨性及使用寿命均比高速钢显著提高。 但其抗弯强度只有高速钢的 1/3 ~ 1/2 韧性差，为淬火钢的 30％ ~ 50％。 5 硬质合金 因此，硬质合金在刀具、 量具、 模具等的制造中得到了广泛应用，广泛用作刀具材料，如车刀、 铣刀、 刨刀、 钻头、 镗刀等，用于切削铸铁、 有色金属、 塑料、 化纤、 石墨、 玻璃、 石材和普通钢材，也可以用来切削耐热钢、 不锈钢、 高锰钢、 工具钢等难加工的材料。 6 硬质合金 （1）钨钴类硬质合金 (Ｋ 类硬质合金) 它的主要成分为碳化钨及钴，其牌号用 “硬” “钴” 二字的汉语拼音字母字头 “ＹＧ” 加数字表示，数字表示含碳化钴的质量分数，如 ＹＧ８ 表示钨钴类硬质合金，其碳化钴为 ８%。 常见的硬质合金 7 硬质合金 （2）钨钴钛类硬质合金 (Ｐ 类硬质合金) 它的主要成分为碳化钨、 碳化钛及钴，其牌号用 “硬” “钛” 二字的汉语拼音字母字头“ＹＴ” 加数字表示，数字为碳化钛的质量分数，如 ＹＴ５ 表示钨钴钛硬质合金，含碳化钛为 ５％。 硬质合金中碳化物含量越多，钴含量越少，则合金的硬度、 热硬性、 耐磨性越高，强度和韧性越低。 8 硬质合金 （3）钨钛钽 (铌) 类硬质合金 (Ｍ 类硬质合金) 它是以碳化钽 (碳化铌) 取代 ＹＴ 类硬质合金中的一部分碳化钛制成的，由于加入了碳化钽 (碳化铌)，显著提高了合金的热硬性，常用来加工不锈钢、 耐热钢、 高锰钢等难加工的材料，所以也称其为通用硬质合金或万能硬质合金。 9 Powder metallurgy 粉末冶金 02 10 粉末冶金 粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末 (或金属粉末与非金属粉末的混合物) 作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、 复合材料以及各种类型制品的工艺技术，粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备，由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。 11 粉末冶金 粉末冶金包括制粉和制品。其中制粉主要是冶金过程，和字面意思吻合，而粉末冶金制品远远超出材料和冶金的范畴，往往是跨多学科 (材料和冶金、 机械和力学等) 的技术。尤其现代金属粉末 3D 打印，集机械工程、 CAD、 逆向工程技术、 分层制造技术、 数控技术、 材料科学、 激光技术于一身，使粉末冶金制品技术成为跨更多学科的现代综合技术。 12 粉末冶金 （1）减摩材料、摩擦材料：含油轴承、 离合器片、 制动片等。 （2）结构材料: 用碳钢或合金钢为原料，采用粉末冶金制成的结构件，精度高、 表面光洁，不需加工即为成品等，如凸轮、 小齿轮等。 （3）高熔点材料: 熔点较高，不易加工，如钨、 钼、 碳化钨、 碳化钛等，可用粉末冶金成型。 13 粉末冶金 粉末冶金的缺点是生产模具的限制，制件尺寸较小、 形状简单、 制件韧性差、 效率低、成本高等。 常见的粉末冶金工件有硬质合金刀片、 硬质合金刀、 硬质合金车刀、 制动片等。 14 粉末冶金 粉末冶金相关企业主要是适用于汽车行业、 装备制造业、 金属行业、 航空航天、 军事工业、 仪器仪表、 五金工具、 电子家电等领域的零配件生产和研究，相关原料、 辅料生产，各类粉末制备设备、 烧结设备制造，产品包括轴承、 齿轮、 硬质合金刀具、 模具、 摩擦制品等。 15 粉末冶金 军工企业中，重型的武器装备如穿甲弹、 鱼雷等，飞机坦克等制动副均需采用粉末冶金技术生产，粉末冶金汽车零件近年来已成为我国粉末冶金行业最大的市场，约 50% 的汽车零部件为粉末冶金零部件。 16 粉末冶金 应用 汽车、 摩托车、 纺织机械、 工业缝纫机、 电动工具、 五金工具、 电器工程机械等各种粉末冶金 (铁铜基) 零件。 分类 粉末冶金多孔材料、 粉末冶金减摩材料、 粉末冶金摩擦材料、 粉末冶金结构零件、 粉末冶金工模具材料、 粉末冶金电磁材料和粉末冶金高温材料等。 17 Magnesium alloy 镁合金 03 18 镁合金 镁合金是以镁为基体再加入其他元素组成的合金。其特点是密度小 ( )，比强度高，弹性模量大，散热好，消振性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。 19 镁合金 主要合金元素有铝、 锌、 锰、 铈、 钍及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金，主要用于航空、 航天、 运输、 化工、 火箭等工业部门，镁合金在实用金属中是最轻的，其密度大约是铝的 2/3，铁的 1/4 ,且具有高强度、 高刚性。 20 镁合金 目前，镁合金在汽车上的应用零部件可归纳为两类。 （1）壳体类，如离合器壳体、 阀盖、 仪表板、 变速箱体、 曲轴箱、 发动机前盖、 气缸盖、空调机外壳等。 （2）支架类，如方向盘、 转向支架、 制动支架、 座椅框架、 车镜支架、 分配支架等。 21 镁合金 根据有关研究，汽车所用燃料的 60％消耗于汽车自重，汽车自重每减轻 10％，其燃油效率可提高 5％以上，汽车自重每降低,100kg，每百公里油耗可减少 0.7L 左右，每节约 1L 燃料可减少 2.5ｇ 排放，年排放量减少 30％以上。所以减轻汽车质量对环境和能源的影响非常大，汽车的轻量化已成必然趋势。 22 镁合金 虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上可有效将内部的热散发出去。 镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。 23 谢谢观看 机械基础 24 $$