机械制造基础课程—课题五有色金属与非金属材料

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1、课题五 有色金属与非金属材料学习情境学习情境1 1 熟悉铝及铝合金熟悉铝及铝合金学习情境学习情境2 2 熟悉铜及铜合金的基础知识熟悉铜及铜合金的基础知识 学习情境学习情境3 3 熟悉轴承合金的基础知识熟悉轴承合金的基础知识学习情境学习情境4 4 熟悉非金属材料的基础知识熟悉非金属材料的基础知识 【课题要点】 本课题主要介绍铝及铝合金、铜及铜合金、滑动轴承合金等有色金属以及塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等非金属材料。 【学习目标】 (1)熟悉铝合金、铜合金、滑动轴承合金的牌号、性能及应用。 (2)熟悉塑料、橡胶、陶瓷、复合材料的种类、性能特点和应用。 【课题描述】 金属材料分为黑色金属和有色金属两大

2、类。 习惯上，人们通常把除铁及铁基合金以外的金属称为有色金属，又称为非铁金属。 有色金属虽不及钢铁材料强度高、成本低、应用广，但它具有密度小（Mg，A1，Ti及其合金）、 导电性优良（Ag，Cu，Al及其合金）、耐高温（W，Mo，Te及其合金）等特性。 因此，有色金属及其合金也是现代工业中不可缺少的金属材料。学习情境1 熟悉铝及铝合金 【情境导航】 工业纯铝 铝合金 【相关知识】 一、工业纯铝 纯铝呈银白色，其熔点为660。固态下具有面心立方晶格，无同素异晶转变。铝的密度小，导热、导电性（仅次于银、铜和金）好，常用于制作导线、电缆、电容器以及导热或散热用的机械零件和设备。 铝在空气中有优良的抗

3、蚀性，但铝不耐碱、盐溶液及热的稀硝酸或稀硫酸的腐蚀。铝有很高的塑性和较低的强度及硬度，便于通过各种冷、热压力加工制成型材、线材、板材和铝箔。 工业纯铝分为纯铝（含铝质量分数99%99.85%）和高纯铝（含铝质量分数99.85%）两类。 纯铝分压力加工产品（变形铝）和未压力加工产品（铸造纯铝）两种。 铸造纯铝牌号由Z和铝的化学元素符号及表明铝百分含量的数字组成。 例：ZAL99.5 变形铝牌号采用四位字符体系的方法命名，四位字符体系牌号的第一、三、四位为数字，第二位为英文大写字母。 第一位数字为1，表示纯铝。 牌号中的第二位字母表示原始纯铝的改型情况，若是A，则表示为原始纯铝；若是BY的其他字母

4、（C，I，L，N，O，P，Q，Z字母除外），则表示为原始纯铝的改型，与原始纯铝相比，其元素含量略有改变。 牌号中最后两位数字表示最低铝百分含量中小数点后面的两位. 例：1A50,1A30,1A99 二、铝合金 （一）铝合金的分类 铝合金按其成分和生产工艺的不同，可以分为变形铝合金和铸造铝合金两大类，这种分类法是以铝合金相图为依据的。该图为铝基二元合金相图的一般类型。 图中，凡位于D点左边的合金，加热时均能得到单相固溶体组织，其塑性好，适宜进行压力加工，这种铝合金称为变形铝合金。 位于D点以右的合金都具有共晶组织，其塑性较差，不宜进行压力加工，但其结晶温度较低，液态合金流动性好，适宜铸造成型，这

5、种铝合金称为铸造铝合金。 变形铝合金中，位于F点以左的合金，在固态时始终是单一的固熔体，采用淬火的方法不能进行强化，这种成分的铝合金即为不能热处理强化的铝合金。 成分在F点和D点之间的铝合金，在加热或冷却过程中，固熔体的溶解度将有变化，因而能热处理强化，所以称为能热处理强化的铝合金。 （二）铝合金的热处理（固熔处理+时效） 将铝合金加热保温后获得单相固熔体，在水中急冷，得到单相过饱和固熔体组织，这种热处理方法称为固熔处理（或称淬火）。铝合金经固熔处理后，其强度、硬度并不高，但塑性、韧性较好。 若将固熔处理后的铝合金在室温下放置足够长时间，则不稳定的过饱和固溶体会析出细小弥散的第二相质点分布在固

6、熔体基体上，从而使强度、硬度显著提高，这种淬火后的合金随时间延长而发生的强化现象称为时效强化。 在室温下进行的时效为自然时效，在加热条件下进行的时效为人工时效。 （三）变形铝合金1防锈铝合金2硬铝合金3超硬铝合金4锻造铝合金 （四）铸造铝合金 铸造铝合金的代号用“铸”“铝”二字的汉语拼音第一个大写字母“ZL”后加三位数字来表示。第一位数字表示合金系列，其中1，2，3，4分别代表Al-Si，Al-Cu，Al-Mg，Al-Zn系合金；第二、三位两个数字表示顺序号，序号不同，其化学成分也不同。例如，ZL102表示2号铝硅系铸造铝合金。若为优质合金则在代号后面加“A”。学习情境2 熟悉铜及铜合金的基础

7、知识 【情境导航】 工业纯铜 铜合金的分类 黄铜 青铜 【相关知识】 一、工业纯铜 纯铜外观呈玫瑰红色，表面形成氧化亚铜膜层后呈紫色，所以又称为紫铜。纯铜的密度为8.96 gcm3，熔点为1 083，在固态下具有面心立方晶格。 纯铜具有良好的导电性（仅次于银）、导热性和抗磁性，在大气、淡水及水蒸气中有优良的耐腐蚀能力，但在潮湿并含有CO2的空气中易腐蚀生成铜绿。 纯铜的强度、硬度较低，塑性很好，易于冷热压力加工，因此纯铜一般不用做结构零件，而主要用于制造电线、电缆、铜管、抗磁性干扰的仪表零件及制造铜合金。 工业纯铜分为未加工产品（铜锭、电解铜）和加工产品（铜材）两种。加工铜的代号用汉语拼音字母

8、“T”加顺序号表示。代号中顺序号数字越大表示杂质含量越多。 二、铜合金的分类 按化学成分，铜合金可分为黄铜、青铜及白铜三大类。 黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金； 白铜是以镍为主要合金元素的铜合金，其含镍质量分数低于50%； 青铜是以除锌和镍以外的其他元素作为主要合金元素的铜合金。 按生产方法，铜合金可分为压力加工产品和铸造产品两类。 三、黄铜 按照化学成分，黄铜可分为普通黄铜和特殊黄铜。 （一）普通黄铜 普通黄铜是铜锌二元合金。锌对黄铜力学性能的影响如图，当wZn32%时，合金组织中开始出现脆性的相。 相是以化合物CuZn为基体的固溶体，它在高温下塑性较好，在室温下则脆性较大，因而使黄铜的塑