第9章 有色金属及其合金
教学提示：通常将金属分成两大类，一类是铁及其合金,称为黑色金属；另一类称有色金属，除铁、铬、锰之外的其他金属均属有色金属。有色金属及其合金的种类很多，显然其产量和使用量不及黑色金属多。但由于有色金属具有许多优良的特性，从而决定了有色金属在国民经济中占有十分重要的地位：例如，铝、镁、钛等金属及其合金，具有密度小，
比强度高的特点，在飞机制造、汽车制造、船舶制造等工业中应用十分广泛；而银、铜、
铝等有色金属，导电性及导热性优良，是电气工业和仪表工业不可缺少的材料。再如，钨、
钼、钽、铌及其合金是制造1300℃以上使用的高温零件及电真空元件的理g3768材料。g903g4291g2087
g1395铝及其合金、镁及其合金、铜及其合金、钛及其合金、g4416g1109合金g4532一g3796g1989要g2074g3189。
教学要求：g903g4291g2717g3096g3888g3709应g1566以金属材料的g2066g1650、性g2719为g1902g1156，理g2067产g3219有色金属性
g2719特点的g4176g4057，g3299g3697铝、铜、镁、钛及其合金的分类、g2791g1756和用g3535。g4295g3652铝、铜及其合金的性g2719g1013g3316和热g1161理g1466g1445。了g2067g4416g1109合金的成分、g4518g4366特g4344以及应用。g1234g1278以上要g3024g1004g2719
在g3244g1949工g4532中g4350g3058地g3882g4244和使用有色金属材料及其合金。
9.1 铝及铝合金
铝合金是仅次于钢铁用量的金属材料。据调查，在铝合金市场中，有 23%用量消耗于建筑业和结构业，22%用于运输业，21%用于容器和包装，而电气工业占 10%。在航空工业中，铝合金的用量占着绝对优势。
9.1.1 工业纯铝
铝是元素周期表中排第三位的主族元素。纯铝是一种具有银白色金属光泽的金属，具有如下独特的性能和优点,
① 密度小，仅为铁的l/3左右，熔点低(660.4℃)。
② 具有面心立方晶格，塑性好( δ可达25%)，可采用锻轧、挤压等压力加工方法制成各种管、板、棒、线等型材。
③ 导电、导热性能很好，仅次于银和铜居第三位，约为纯铜电导率的62%。可用g7481制
g17908电线、电g13530等各种导电制g2709和各种g6967热器等导热元g1226。
g314 在g3835气和g9141g8712中具有g14403好的g13796g15444性。g3252为铝的表面能g10995成一g4630g7509g14280密的g8699g2282铝g14192，
g19462g8502g1114g8699g994g1881g18108金属g3534g1319的g11468g1126g1328用。g1306铝的g8699g2282g14192在g11909和g11428的g9354g9094中g6251g15444性低。g8504g3818，
在热的g12244g11825g18252和g11839g18252中g1075g7509g7143g9354g16311。
g315 g5390度很低，g6251g6301g5390度仅为50 MPa，g15441g9994可g17902g17819g1931g1328g11840g2282的方法g5390g2282，g1306g1185g993能g11464
g6521用于制g1328结构材料。
g990g17860主g16213特性g1927g4462g1114工业纯铝的用g17896，g17878于制g1328电线、电g13530g1209g2462g16213g8726具有导热和g6251g3835
第9章 有色金属及其合金
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气g14116g15444性能而对g5390度g16213g8726g993g20652的一g1135用g2709g6122器g11411。
9.1.2 铝的合金化及铝合金的分类
纯铝的力g4410性能g993g20652，g993g17878g4464g1328g6227g2475g17751g3835g17745g14667的结构材料，为g1114g6564g20652铝的力g4410性能，
在纯铝中加g1849合金元素g18209制成铝合金。铝合金g993仅g1457g6357纯铝的熔点低、密度小、导热性g14403
好、g13796g3835气g14116g15444g1209g2462g14403好的塑性、g19899性和低g9213性能，g1000g11013于合金g2282，g1363铝合金g3835g18129可g1209g4466
g10628热g3800g10714g5390g2282，g7588g1135铝合金g5390度可达 400MPag794600MPa。铝合金g994钢铁的g11468对力g4410性能g8616
g17751g2027于表 9g161，g11013表可g16277铝合金的g11468对g8616g5390度g7509g19492g10990g14279g17241g17819g1114合金钢，而g1866g11468对g8616g2030度g2029
g3835g3835g17241g17819钢铁材料。g6937g17148量g11468g2528的g19658g1226采用铝合金制g17908g7114，可g1209g5483g2052g7380g3835的g2030度。
表9-1 铝合金与钢相对力学性能比较
材料名称
力学性能
低碳钢 低合金钢 高合金钢 铸铁 铝合金
相对密度 1.0 1.0 1.0 0.92 0.35
相对比强度极限 1.0 1.6 2.5 0.6 1.8～3.3
相对比屈服极限 1.0 1.7 4.2 0.7 2.9～4.3
相对比刚度 1.0 1.0 1.0 0.51 8.5
铝在合金g2282g7114，g5132加g1849的合金元素有Cu、Mg、Zn、Si、Mn和RE(g12244g3315元素)等，g17837g1135
元素g994铝g3355能g5430成g3278g5589下有g19492g1126g9354的g1861晶型g11468g3282，如g3282 9.1 所示。根据该g11468g3282，铝合金g17902
g5132分为两g3835类别，g11468g3282g990g7380g3835饱和g9354g16311度D' 是g17837两类合金的g10714论分界线。
图9.1 铝合金相图的一般类型
(1) 凡成分位于D' 点g1209左的合金，g11013于在室g9213g6122g20652g9213下可获g5483g1209铝为g3534的g3278g9354g1319单g11468
区，g3252而具有g14403好的塑性，可g6227g2475各类压力加工。对于需经轧制g6122挤压成g5430的板材、管材
g6122棒材等，g3355可选用该成分范围g1881的合金，g6937称之为g5430变铝合金。
g5430变铝合金又分为两类，凡成分在F点g1209左的合金，g1866g3278g9354g1319成分g993随g9213度而变g2282，
g6937g993能进行g7114效g5390g2282，称之为g993能热g3800g10714g5390g2282的铝合金。凡成分在 FD' 之间的合金，g1866g3278
g9354g1319的成分将随g9213度的变g2282而变g2282，g6937可进行g7114效g5390g2282，称之为能热g3800g10714g5390g2282的铝合金。
(2) 凡成分g3835于D' 点成分的合金，g11013于有g1861晶组织存在，g1866流动性g17751好，g1000g20652g9213g5390度金属学与热处理
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·184·
g1075g17751g20652，可g1209g19462g8502热裂g10628象，g6937g17878合于铸g17908，称之为铸g17908铝合金。
9.1.3 铝合金的热处理
纯铝加g1849合金元素g5430成铝g3534g3278g9354g1319α，有g17751g3835的g7509g19492g3278g9354度，有一g4462的g3278g9354g5390g2282效果。
g1306随着g9213度的降低，g3278g9354度急剧减小，g5390g2282效果有g19492。显g9994，铝合金g1075须g17902g17819热g3800g10714进一步g6564g20652g5390度。铝合金的热g3800g10714原g10714g994钢g993g2528。钢经淬火后g5483g2052马氏g1319组织，g5390度、g11840度显著g6564g20652，塑性下降。铝无g2528素异构转变，加热g7114晶g1319结构g993发g10995变g2282，g3278g9354g3800g10714后g5483g2052的是g17819饱和g3278g9354g1319，g5390度、g11840度并g993g20652，塑性却明显增加。所g1209铝合金经g20652g9213加热急g1931g3278g9354
g3800g10714后获g5483g17819饱和g3278g9354g1319的热g3800g10714操g1328，称为g3278g9354g3800g10714。经g3278g9354g3800g10714的铝合金在室g9213下停放g6122重新加热g2052一g4462g9213度后g1457g9213，g1866g5390度、g11840度明显升g20652，塑性降低。g3252g8504，铝合金的g5390
g2282热g3800g10714包括g3278g9354g3800g10714和g7114效g3800g10714。g7114效g7114，g17819饱和g3278g9354g1319分g16311，g5390度、g11840度会明显g6564g20652。
g3278g9354g3800g10714后的合金随g7114间的延长而发g10995的g5390g2282g10628象，称为g7114效g5390g2282。在室g9213下进行的g7114效，
称为自g9994g7114效；在加热条g1226下进行的g7114效，称为人工g7114效。自g9994g7114效g7114，铝合金放置4天，
g5390g2282即可达g2052g7380g3835值。铝合金的g7114效g5390g2282效果取g1927于αg3278g9354g1319的浓度和g7114效g9213度g2462g7114效g7114
间。一般g7481说αg3278g9354g1319的浓度越g20652g7114效效果越好。g6564g20652g7114效g9213度可g1209显著加快g7114效g11840g2282速度，g1306显著降低g7114效获g5483的g7380g20652g11840g2282值。g7114效g9213度g17819g20652，g7114效g7114间g17819长，将g1363合金软g2282，
称为g17819g7114效。
g1209Al-Cu合金系为例，g11013g11468g3282(g32829.2)可g16277，铜在αg3278g9354g1319中的g9354g16311度，在室g9213g7114g7380g3835
为w
Cu
=0.5%，而加热g2052548℃g7114，g7509g19492g9354g16311度为w
Cu
=5.7%。g10628g1209研究g17751为透彻的w
Cu
=4%
合金为例，讨论g7114效g7114合金的组织g994性能的变g2282。该合金在室g9213下的平衡组织为α +CuAl
2
，
加热g2052BD线g1209g990g7114，获g5483单g11468αg3278g9354g1319，如快g1931(g3278g9354g3800g10714)，g2029可g1209获g5483铜在铝中的g17819饱和αg3278g9354g1319，g1866g6251g6301g5390度为250 MPa(未经g3278g9354g3800g10714g7114g6251g6301g5390度为200 MPa)。g17819饱和αg3278g9354
g1319在室g9213下搁置数天，g5390度和g11840度显著g6564g20652，g5390度可g6564g20652g2052400 MPa。g32829.3表示w
Cu
=4%
合金在 130℃下g7114效g7114，合金g11840度随g7114效g1457g9213g7114间的变g2282规律。研究表明，g7114效g17819程包括四个阶段。
图9.2 Al-CuAl
2
相图 图9.3 w
Cu
=4%Cu-Al合金在130℃下时效曲线
第一阶g5430段，g5430成铜原子富集区(GP[I]区)：在g17819饱和αg3278g9354g1319中，g9354g17148原子(Cu)在局
g18108区域g5430成g1114铜原子的富集区域，称为(GP[I]区)。GP[I]区呈薄片g5430状，g1866厚度为 0.4nmg794
第9章 有色金属及其合金
·185·
·185·
0.6nm，g11464径约为9.0nm，密度达10
17
/cm
3
g79410
18
/cm
3
。g1866晶g1319结构类型g1185g994g3534g1319g11468g2528，并g994
g3534g1319g1457g6357g1861格关系。所g993g2528之g3800是GP[I]区中铜原子浓度g17751g20652，引起点阵的严重畸变，阻碍位错运动，g3252而合金的g5390度、g11840度升g20652。
第g1120阶段，铜原子富集区有g5219g2282(GP[II]区)：在 GP[l]区的g3534g11796g990铜原子进一步g1571g13870，
GP区进一步g6205g3835，并g1363g9354g17148原子和g9354g2070原子呈规g2029排g2027，发g10995有g5219g2282。即g5430成有g5219的富铜区，称为GP[II]区，g5132用 θ'' 表示。g17837种有g5219g2282的铜原子富集区g11464径为10.0nmg79440.0nm，厚度可达1.0nmg7944.0nm。g1866晶g1319结构为g8503方点阵，g994g3534g1319g1185g1457g6357g1861格关系，g6937畸变g7368加严重，
并有很g3835的g5389性g5224变区，g1363位错运动g2475阻很g3835，g1186而g1363合金的g5390度和g11840度进一步g6564g20652，g7114
效g5390g2282的g1328用g7380g3835。
第三阶段，g5430成g17819g9205g11468θ′：随着g7114效g17819程的进一步进行，铜原子在GP[II]区g13499g13505g1571g13870，
g5415铜g994铝原子之g8616为1g2972g7114，g5430成g17819g9205g11468θ′，g1866g2282g4410成分和CuAl
2
g11468g11468g17829。θ′g11468g994g3534g1319g1457
g6357局g18108g1861格关系，g3252g8504，θ′g11468周围g3534g1319的g1861格畸变减g5381，位错运动的阻力g1075随之减小，g14280
g1363合金的g5390度、g11840度有所下降。g11013g8504g11487g7481，g1861格畸变的存在，是g17908成合金g7114效g5390g2282的重g16213
g3252素。
第四阶段，g12295g4462的 θ g11468的g5430成g994长g3835：g7114效后期，θ′ g11468g994g8609g11468的g1861格关系消g3845，g994g3534
g1319有明显界面的独立g11468θg11468g5430成，g1866点阵结构g1146是g8503方点阵，g994g3534g1319的g1861格关系g4448g1852g11784g3363，
αg3278g9354g1319的畸变g3835g3835减小，g11840度明显下降，g5390g2282效果明显减g5381。g11013g7114效g11840g2282g7366线(g16277g3282 9.3)
可g1209g11487g1998，合金在发g10995g7114效g11840g2282之g2081有一段g4393g13958期，即g3278g9354g3800g10714后合金g4590有一个阶段g3800于
g17751软状g5589，g10995g1147g990g5132g2045用g17837个阶段g4448成对g19658g1226的加工成型。而第三、四阶段会导g14280合金g5390
g2282效果下降，称为g17819g7114效。
g1209g990讨论表明，w
Cu
=4%合金g7114效的g3534g7424g17819程可g1209g8022括为：g17819饱和g3278g9354g1319g279g5430成铜原子富集区(GP[I]区)g279铜原子富集区有g5219g2282(GP[II]区) g279g5430成g17819g9205g11468 θ′g279g7524g1998g12295g4462的g11468 θ g11468
(CuAl
2
)+平衡的αg3278g9354g1319。
9.1.4 形变铝合金
g5430变铝合金包括g19462g19164铝合金、g11840铝合金、g17241g11840铝合金g2462锻g17908铝合金等，g1866主g16213g10272g2507的
g2282g4410成分g994力g4410性能g16277表9g162。
表9-2 变形铝合金的牌号、化学成分、力学性能和用途
力学性能
类
别
合金
牌号
化学成分
热处理
状态
σ
b
/MPa
δ /
%
HB
用途举例
LF21 Al-2.4Mn 退火 130 23 30
储液体用焊接件、管道、
容器等
LF2 Al-1.3Mg-0.3Mn 退火 180 23 45
油管、焊接油箱和管道配件
LF3 Al-3.5Mg-0.5Mn-0.7Si 退火 200 15 —
高强度焊接结构(板、
带、棒)
防
锈
铝
合
金
LF6 Al-6.3Mg-0.7Mn-0.02Ti-0.003Be 退火 320 15 — 焊丝、铆钉及挤压制品
金属学与热处理
·186·
·186·
(续)
力学性能
类
别
合金
牌号
化学成分
热处理
状态
σ
b
/MPa
δ
/%
HB
用途举例
LY1 Al-2.6Cu-0.4-Mg
淬火+自然时效
320 24 70
中等强度，工作温度不超过 100℃的铆钉
LY11 Al-4.3Cu-0.6Mg-0.6Mn
淬火+自然时效
380 19 100
中等强度的零件和构件，
如骨架、螺旋桨叶片、铆钉等
硬
铝
合
金
LY12 Al-4.4Cu-0.5Mg-0.6Mn
淬火+自然时效
480 17 131
高强度构件及在 150℃
以下工作的零件、铆钉等
LC4 Al-6Zn-2.3Mg-1.7Cu-0.4Mn-0.18Cr
淬火+人工时效
600 12 150 受力构件及高载荷零件
超
硬
铝
合
金
LC6 Al-7.1Zn-2.8Mg-2.5Cu-0.4Mn-0.2Cr
淬火+人工时效
680 7 190
受力构件及高载荷零件，
如飞机大梁、起落架等
LD2 Al-0.4Cu-0.7Mg-0.25Mn-0.8Si
淬火+人工时效
330 16 95
中等载荷零件，形状复杂的锻件
LD7 Al-2.2Cu-1.6Mg-1.3Fe-1.3Ni-0.06Ti
淬火+人工时效
440 13 120
内燃机g8975g3634及在高温下工作的零件
LD5 Al-0.4Cu-0.7Mg-0.25Mn-0.8Si
淬火+人工时效
420 13 105
中等载荷的g14334g12366零件，如叶g17730、接g3848
锻
铝
合
金
LD10 Al-0.4Cu-0.7Mg-0.25Mn-0.8Si
淬火+人工时效
480 19 135 高载荷锻件及g8181锻件
g8892g726g15932中g1815g13044g2081g19766g6980g1552g15932g12046g2520g1815g13044的g2559g18339g452
1,防锈铝合金
防锈铝合金包括铝-镁系和铝-锰系，编号采用“铝”和“防”二字汉语拼音第一个大写字母“LF”加顺序号表示，如LF5、LF21。这类铝合金的主要特性是具有优良的抗腐蚀性能，因此而得名。此外，还具有良好塑性和焊接性，适合于压力加工和焊接。这类合金不能进行热处理强化，即时效强化，因而力学性能比较低。为了提高其强度、可用冷加工方法使其强化。而防锈铝合金由于切削加工工艺性差，一般适用于制造焊接管道、容器、
铆钉以及其他冷变形零件。
2,硬铝合金
AI-Cu-Mg系合金是使用最早、用途最广，具有代表性的一种铝合金。由于该合金具有强度和硬度高，g6937g12228g1055为硬铝，g2460g12228g7472g6301铝。硬铝的编号采用“铝”、“硬”二字汉语拼音第一个大写字母“LY”加顺序号g7481表示，如LYl2、LYl5g12573。g2520种硬铝合金的g2559g19120g18339g11468
g5415于g32829.1g6164示g11468g3282的D'
Fg14551g3272g1881，g4658于可热处理强化的铝合金，其强化方g5347为g14270g9994时效。
第9章 有色金属及其合金
·187·
·187·
合金g1025加g1849g19120和镁是为了形g6116强化g11468θ(CuAl
2
)和S(CuMgAl
2
)，g2559有g4581g18339的锰是为了提高抗蚀性能，而g4557时效强化不g17227g1328用。
硬铝具有g11468g5415高的强度和硬度，g13475g14270g9994时效g2530强度g17810g2052380 MPag794490 MPa(g2419g3999强度为290 MPag794300 MPa)，提高25%g79430%，硬度g1075g7138g7186提高(由70HBg79485HB提高g2052l20HB)。
g994此g2528时g1185能g1457g6357g17287g3827的塑性。g5132用的硬铝合金有以g991g1972类。
g311 铆钉硬铝(如LYl、LYl0g12573)g726合金g1025g2559g19120g18339较低，g3278g9354处理g2530冷g5589g991塑性较好。时效强化g17907度g5942。g6937可g2045用g4393g13958g7411进行铆接，g9994g2530以g14270g9994时效提高强度。主要用g1328铆钉。
g312 g7643g1946硬铝(如 LY11)g726g2559有g1025g12573g6980g18339的合金g1815g13044，g17902g17819g9152g9791g994g14270g9994时效可g14731得好的强化效g7536。g5132g2045用g17876g9791g2530良好的塑性进行冷g1926、冷g5379、g17723压g12573工艺，以制g6116g19215g7460、g17723g15936g6122
g1926压件g12573g2334g6116g2709。g7643g1946硬铝还用g1328大g3423铆钉、g15758g7071g7740g2506g10267g12573g18337要g7512件。
g313 高强度硬铝(如LYl2，LY6)g726是合金g1815g13044g2559g18339较高的一类硬铝。g3324这类合金g1025，镁的g2559g18339较LY1l高(g134341.5%)，g6937强化g11468g2559g18339高，因而具有g7368高的强度和硬度，g14270g9994时效g2530
b
σ
可g17810500 MPa。g1306g6227g2475塑性加工能力较低，可以制g1328g14334g12366g8181g19215件和g18337要的g19156g17736g12573。
硬铝合金有g1016个g18337要特性g3324使用g6122加工时g5529g20047g8892g5859。
g311 抗蚀性差g726特g2047g3324g9035g8712g1025g4600g10990。因此g19668要防g6264的硬铝g18108件，其外g18108g18129包一g4630高g13443度铝，制g6116包铝硬铝g7460，g1306是包铝的硬铝热处理g2530强度较g7422包铝的为低。
g312 g3278g9354处理g9213度g14551g3272g5468g12376g726LY11为505g263g794510g263，LY12为495g263g794503g263，低于此
g9213度g14551g3272g3278g9354处理，g3278g9354g1319的g17819g20293和度不g17287，不能g2469挥最大的时效效g7536；超g17819此g9213度g14551g3272，
则容易产生晶界熔化。
3,超硬铝合金
A1-Zn-Mg-Cu系合金是变形铝合金g1025强度最高的一类铝合金。因其强度高g17810588MPag794
686MPa，超g17819硬铝合金，g6937此而得名。LC4、LC6g12573g4658于这类合金。由于铝合金g1025加g1849锌，
除时效强化g11468θ和Sg11468外，尚有强化效g7536g5468大的MgZn
2
( ηg11468)及(A1
2
Mg
2
Zn
3
(Tg11468)。
g13475g17819适g5415的g3278g9354处理和120g263左右的人工时效g1055g2530，超硬铝的抗g6301强度可g17810600MPa，
δ为 12%。这类铝合金的缺点g1075是抗蚀性差，一般g1075g19668包覆一g4630g13443铝。其优点是有良好的焊接性能。该类超硬铝合金可用g1328g2475力较大，g2460要求结g7512较轻的零件，如飞机的大梁g994g17227
落架g12573。
4,锻造铝合金
g19215造铝合金包括A1-Si-Mg-Cu合金和A1-Cu-Ni-Fe合金，g5132用的g19215造铝合金有LD2、
LD5、LDl0g12573。它们g2559合金g1815g13044种类多，g1306g2559g18339g4581。g19215造铝合金g17902g5132采用g3278g9354处理和人工时效的方法强化。它们的热塑性优良，g6937g19215造性能g10990佳，且力学性能g1075较好。这类合金主要用于g6227g2475载荷的g8181g19215件以及一些形状复杂的g19215件。
9.1.5 铸造铝合金
g5468多g18337要的零件是用铸造的方法生产的，一方面因为这些零件形状复杂，用其他方法
(如g19215造)不易制造；另一方面由于零件g1319积庞大，用其他方法生产g1075不g13475济。
g5132用铸造铝合金有A1-Si系、A1-Cu系、Al-Mg系和Al-Zn系四大类，其牌号用ZL和
g2530面加三位g6980字表示。g5132用铸造铝合金的牌号、g6116分及性能见表9-3。
金属学与热处理
·188·
·188·
g4557于铸造铝合金，除了要求g5529要的力学性能和耐蚀性外，还应具有良好的铸造性能。
g3324铸造铝合金g1025，铸造性能和力学性能配合最佳的是A1-Si合金，g2460g12228硅铝g7138。
1,Al-Si铸造合金
简单的Al-Si铸造合金，牌号为ZL102，g2559 w
Si
=l0%g79413%。如g3282 9.4g6164示Al-Sig11468g3282g1025
可知，该g6116分正是共晶g6116分，因而具有良好的铸造性能(熔点低、流动性好，收缩小)。
图9.4 Al-Si相图
ZL102 铸造g2530的组织为粗大的针状硅g994铝基g3278g9354g1319组g6116的共晶g1319，加上g4581g18339的板块状初晶硅。由于组织g1025粗大的针状共晶硅的存g3324，合金的力学性能不高，σ
b
不超g17819140 MPa。
伸长率δ＜3%。为此，g17902g17819细化组织，以提高强度和塑性。g17902g5132采用变质处理，即浇g8892前
g3324合金熔液g1025加g18492%g7943%的变质剂(钠盐混合物)，可使共晶组织细化。且变质处理g2530的组织是由初生αg3278g9354g1319g994均匀细小的( α +Si)共晶g1319g6164组g6116的亚共晶组织。因而变质处理g2530的
ZL102合金的抗g6301强度σ
b
g17810180 MPa，伸长率可g178108%。
简单硅铝g7138的铸造性能、焊接性能均较好，抗蚀性及耐热性尚可。尽管g13475变质处理g2530
可以提高力学性能，g1306由于硅g3324铝g1025的g3278g9354度变化不大，且硅g3324铝g1025的扩散g17907度g5468快，极易从g3278g9354g1319g1025析出，并聚集长大，时效处理时不能g17227强化g1328用。g6937简单硅铝g7138强度不高，
仅用于制造形状复杂且g2475力不大的铸件g6122薄壁零件，如压铸g6116形的仪表壳g1319、抽g8712机壳
g1319g12573。
为了提高二g1815铝硅合金的力学性能，g5132加g1849Cu、Mgg12573合金g1815g13044，形g6116时效强化g11468。
并g17902g17819热处理强化，进一步提高力学性能。表9-3g6164示的ZL104、ZLl05、ZLl10g12573合金，
g3324时效g2530均可g14731得较高的力学性能，可用g1328高载荷的g2469动机零件以及较高g9213度g991工g1328的铸件。g3324 ZL109 g1025，由于镁、g19120g2528时加g1849，出现三种强化g11468(CuAl
2
、Mg
2
Si、Al
2
CuMg)，合金时效强化效g7536g5468好，并且还使合金的高g9213强度有g6164提高，g5132用g1328g2469动机的活塞，有活塞合金g1055g12228。用这类合金制g1328活塞,不仅结g7512轻便，铸造性能好，且g2460耐磨、耐蚀、耐热，膨胀系g6980g2460小，目前g3324汽车、拖g6301机及g2520种g1881燃机的g2469动机上应用g10990广。
如前g6164述，铸造铝合金除A1-Si系g1055外，还有A1-Cu、A1-Mg、A1-Zng12573系列,g1306由于
g6164g2559共晶组织的g11468g4557g18339较g4581，铸造性能较差，g1306却g2520具不g2528的特点。A1-Cu 合金的典g3423牌号为 ZL20l。由于g19120和锰的加g1849，g6164形g6116g3278g9354g1319的g9354解度变化较大，g13475时效g2530，可g6116为铸铝g1025强度最高的一类，g3324300g263以g991能g1457g6357较高的强度。A1-Mg系合金的典g3423牌号为ZL30l。
这类合金具有优良的耐蚀性，g2460因镁的加g1849，密度特g2047小，g1306铸件g1025g11107g7506现g16949g1017g18337，g5132用第9章 有色金属及其合金
·189·
·189·
g1328g3324g9035g8712g1025g6227载的铝合金铸件。还因其切削加工g2530具有高的g1821g8917度，适g4464g1328g6227g2475g1025g12573载荷的g1821学仪器零件。
表9-3 铸造铝合金的牌号、成分、力学性能和用途
g1039g16213成分/% 力学性能
牌号
Si Cu Mg Mn g1866g1194
状态
b
σ
/MPa
δ
/%
HB
g5224用举例
ZL101 6.0～8.0 0.2～0.4 T5
T6
210
230
2
1
60
70
形状复杂的中等g17139荷零件
ZL102 10.0～13.0 T2
T2
140
150
4
3
50
50
形状复杂的低g17139荷零件 200℃以下工作的高g8680密性零件
ZL104 8.0～ 10.5 0.17～0.3 0.2～0.5 T6
T6
240
230
2
2
70
70
200℃以下工作的g8785g13580
体、机体等
ZL105 4.5～5.5 1.0～1.5 0.35～0.6 T5
T5
200
240
1
0.5
70
70
225℃以下工作的g20130g1931
g2469g2172机的g8785g13580g3848、油g8905
g3783体等
ZL106 7.0～8.5 1.0～2.0 0.2～0.6 0.2～0.6 T6 250 1 90 在g17751高温度下工作的零件
ZL109 11.0～13.0 0.5～1.5 0.8～1.5 Ni
0.5～1.5
T1
T6
200
250
0.5
—
90
100
在g17751高温度下工作的零件如g8975g3634等
ZL110 4.0～6.0 5.0～8.0 0.2～0.5 T1 150 80 在g17751高温度下工作的零件如g8975g3634等
ZL201 4.5～5.3 0.6～1.0 Ti
0.15～0.35
T4
T5
300
340
8
4
70
90
175℃～300℃以下工作的零件
ZL203 4.0～5.0 T5 220 3 70 中等g17139荷形状g12628g2345的零件
ZL301 9.5～11.5 T4 280 9 60 能g6227受g17751大g6403g2172载荷的零件
ZL302 0.8～1.3 4.5～5.5 0.1～0.4 150 1 55 g13796g14116g15444的低载荷零件
g8892g726T1 人工时效g727T2 退火g727T4 g3278g9354处理g727T5 g3278g9354处理+g18108分人工时效g727T6 g3278g9354处理+g4448g1852人工时效g452
9.2 铜及其合金
g19120及其合金g3324g11017g8680工g1006、仪表工g1006、造g14349工g1006及机g7812制造工g1006g18108g19388g1025g14731得了广g8879应用。
g1306g19120的g1660g18339较小，g1227g7696g7126g17161，g4658于应该g14422g13434使用的g7460g7021。g19120及其合金g1025，有 80%是以加工
g6116g2520种形状g1391应的，而且50%以上的g19120及其合金制g2709是g1328为g4560g11017g7460g7021使用的。
金属学与热处理
·190·
·190·
9.2.1 纯铜
g13443g19120外g16278g2588g13055g13430g14406，g6937g2460g12228g13055g19120，是人类最早使用的金g4658g1055一。g19120的密度为8.9×10
3
kg/m
3
，
熔点为1083g263。g13443g19120的g4560g11017、g4560热性优良，仅g8437于g19146而g4633第二位，g3324g11017g8680工g1006及动力机g7812
工g1006g1025g14731得广g8879的应用。g19120具有抗g11925性，因而用于制造抗g11925性g5190g6212的仪器、仪表零件，如
g13611g11436、g14334g12366仪器和g11608g1946器g12573零件。g13443g19120具有面g5527g12447方晶g7696，g7092g2528g13044g5334g7512g17728变，具有良好的塑性，可以进行冷、热加工。
g13443g19120g3324大g8680、g9141g8712g6122g19762g8699化性g18252液g1025，具有g5468高的化学g12295g4462性，g1306g3324g9035g8712g1025抗蚀性较差，g3324g8699化性g18252、盐g1025极易g15999腐蚀。
g13443g19120的强度极低，g17876g9791g5589σ
b
为250 MPag794270 MPa，δ为35%g79445%。g13475强g9884冷加工g2530，
σ
b
为392 MPag794441 MPa，δg991g19489为1%g7943%。
工g1006g13443g19120g6365g8699的g2559g18339和生产方法的不g2528可分为如g991三种。
1) g19899g19120
g2559g8699g18339为0.02%g7940.1%的g13443g19120，用g12538号“T”加g6980字表示，g5132有T1、T2、T3、T4g12573，
其g1025顺序号g17246大，g13443度g17246低。Tl、T2主要用g1328g4560g11017g7460g7021和熔制高g13443度g19120合金，T4用g1328一般
g19120g7460。
2) g7092g8699g19120
这种g19120是g3324g11911和还g2419性g8680g1319g1457g6264g991进行熔g9872和铸造的，g2559g8699g18339极低，不大于0.003%。
牌号有TUl、TU2，“U”表示g7092g8699，1号和2号g7092g8699g19120主要用于g11017g11507g12366器件。
3) g14085g8699g19120
用g11979g6122锰g14085g8699的g19120，分g2047g12228为g11979g14085g8699g19120g6122锰g14085g8699g19120，用g12538号TUPg6122TUMn表示，前g13785
主要用于焊接结g7512方面，g2530g13785主要用于g11507g12366器件方面。用g11507g12366g2447g8699得g2052的g7092g8699g19120，g12228g11507g12366
g19120(TK)。
9.2.2 铜的合金化
g13443g19120强度不高，用加工硬化方法g15441可提高g19120的强度，g1306塑性大大g991g19489。因此g5132用合金化g7481g14731得强度较高的g19120合金，g1328为结g7512g7460g7021。加g1849合金g1815g13044使g19120的强度提高，主要g17902g17819以
g991方g5347。
g311 g3278g9354强化g726最g5132用的g3278g9354强化g1815g13044为Zn、Si、Al、Nig12573，形g6116g13634g6454g3278g9354g1319。
g312 热处理强化g726Be、Si g12573g1815g13044g3324g19120g1025的g9354解度g19555g9213度的g19489低而g1955小。因而，合金g1815
g13044加g1849g19120g1025g2530，可使合金具有时效强化的性能。
g313 g17819g2109g11468强化g726g5415合金g1815g13044超g17819最大g9354解度g2530，便g1262出现g17819g2109g11468。g17819g2109g11468多为硬而g14042
的金g4658g19400化合物。g6980g18339g4581时，可使强度提高，塑性g19489低；g6980g18339多时，g1262使强度和塑性g2528时
g19489低。
9.2.3 黄铜
以锌g1328为主要合金g1815g13044的g19120合金g12228为g21656g19120(Cu-Zn合金)。g21656g19120具有优良的力学性能，易于加工g6116形，并g4557大g8680有g11468g5415好的耐蚀性，且g14406g8913g13666g16278，因而g3324工g1006上应用广g8879。
第9章 有色金属及其合金
·191·
·191·
1,黄铜的性能与成分之间的关系
由Cu-Zng11468g3282(见g32829.5)可知，锌g3324g19120g1025的g9354解度g5468大(g3324g4472g9213g991可g1781039%)，g3278g9354强化效g7536好，锌g3324g19120g1025的g9354解度g19555g9213度的g19489低而g3698大。αg11468是锌g3324g19120g1025的g3278g9354g1319，具有面g5527g12447
方晶g7696，因而具有良好的塑性。g19555g11540g2559锌g18339的进一步g3698加，出现具有g1319g5527g12447方晶g7696的β′g11468。
β′g11468是有序g3278g9354g1319，g3324g4472g9213g991塑性差，不适g4464冷加工变形；g1306加热g2052高g9213时，g2469生g7092序g17728
变，g17728变为g7092序g3278g9354g1319βg11468，βg11468具有良好的塑性，适g4464进行热加工。
图9.5 铜-锌合金相图
g5415g2559锌g18339g17810g205250%时，合金g1025g4570出现另一种g14042性g7368大的g11017g4388化合物γg11468。g2559有这种g11468
的合金g3324工g1006上g5062不能使用。
g2559锌g18339g4557g21656g19120性能的g5445g2721如g32829.6g6164示，结合Cu-Zng11468g3282的分析可知，由于锌的g9354g1849，
能g17227g2052g3278g9354强化的g1328用，使合金的强度不g7041提高，塑性g1075有g6164g6925g2904。g5415g2559锌g18339为 30%时，
强度和塑性g17810g2052最优化；进一步g3698加锌，由于β′g11468的出现，合金塑性g5332g3999g991g19489，而合金的
σ
b
却g13499g13505g2331高，g5415g2559锌g18339g3698加g2052 45%时，强度g17810g2052最大g1552，而塑性g5625g2107g991g19489；g5415g2559锌g18339g17810
g205247%时，g1852g18108为β′g11468，强度和塑性均g5468低，g5062g7092g4466用g1227g1552。因此工g1006上使用的g21656g19120g4466g19481
g2559锌g18339大多不超g1781947%，这g7691工g1006g21656g19120的组织g2494可能是α单g11468g6122g1016g11468(α +β )，分g2047g12228g1055为α
g21656g19120(g6122单g11468g21656g19120)及(α +β )g21656g19120(g6122g1016g11468g21656g19120)。
由Cu-Zn合金g11468g3282g1025可见，其g3278、液g11468g13459g19400g17329较小，g6937g21656g19120铸造时流动性较好，g1571析小，铸件的g14280密度高，铸造性能良好。
Cu-Zn 合金g3324高g9213g991为单g11468组织，g6937g3324生产g1025多以g19215、g17723g5589使用，并以形变g1328为强化
g6175g8585。
2,黄铜的牌号、分类及用途
g21656g19120牌号是以字母 H 为g20330(H 为“g21656”的汉语拼音第一个大写字母)，其g2530g8892g7138g2559g19120g18339
的g11346分g6980。g5132用g21656g19120的分类、牌号、g6116分、性能和用途见表9-4。
金属学与热处理
·192·
·192·
图9.6 黄铜的力学性能与含锌量的关系
(1) 单g11468g21656g19120(αg21656g19120)。塑性好，可以进行冷、热加工g6116形，适用于制造冷g17723板g7460、冷
g6301g13459g7460以及形状复杂的g9157g1926压零件。其g1025 H70、H68 g12228为三g983g21656g19120，g5132用g1328g5389壳，g6937g2460g12228
为g5389壳g21656g19120。
(2) g1016g11468g21656g19120。其组织为(α +β )g1016g11468混合物，强度较单g11468g21656g19120高，g1306g3324g4472g9213g991塑性较差，
g6937g2494g4464进行热g17723g6122热g1926压g6116形。g5132用的有 H62、H59 g12573，可用g1328散热器、机g7812、g11017器用零件。
表9-4 常用黄铜的分类、牌号、成分、性能和用途
化学成分/% 力 学 性 能
类 别 牌 号
Cu g1866g1194
σ
b
/MPa
δ /%
HB
g5224 用 举 例
H80 79～81 Zn 270 50 145 g14406g8913g13666g16278、g7389金g14406g21656g19120g1055
称，用g1122g19220g4630及g16025g20292品
H70 69～72 Zn 660 3 150 g3822用g1122制g17908g5389g3783，g7389g5389g3783g21656
g19120g1055称
g7234g17902g21656g19120
H62 60.5～
63.5
Zn 500 3 164 g1227g7696g17751低，g3822用g1122g6967热器、
g3455片、g2520g12193金g4658g13605和螺钉等
g19097g21656g19120 HPb59—1 57～60 Pb0.8～0.9
g1866g1325g1038 Zn
650 16 140 g2011g2078g2164工性能g14403g3921，g6937g2460称
g2011g2078g21656g19120
铝g21656g19120 HAl59—3—2 57～60 Al2.5～3.5
Ni2.0～3.0
g1866g1325g1038 Zn
650 15 150 用g1122制作在g5132温下g16213g8726g6251
g15444性g17751高的零件
g10317
g8542
g21656
g19120
g19204g21656g19120 HMn58—2 57～60 Mn1.0～2.0
g1866g1325g1038 Zn
700 10 160 g9035g17730制g17908g1006和g5381g11017工g1006用的零件
第9章 有色金属及其合金
·193·
·193·
(续)
化学成分/% 力 学 性 能
类 别 牌 号
Cu g1866g1194
σ
b
/MPa
δ /%
HB
g5224 用 举 例
(J)350 20 90 铸g17908g11801g21656g19120 ZHSi80—3—3 79～81 Pb2.0～4.0
Si2.5～4.5
g1866g1325g1038 Zn
(S)300 15 100
g1955g11964性g3921，用g1582g17736g6227g15936g3883
(S)300 12 80
铸g17908铝g21656g19120 ZHAl67—2.5 66～68 Al2.0～3.0
g1866g1325g1038 Zn
(J)400 15 90
用g1122制作在g5132温下g16213g8726g6251
g15444性g17751高的零件
g8892g726g15932中 S g15932g12046g11734g3423铸g17908g727J g15932g12046金g4658g3423铸g17908g452
g21656g19120的抗蚀能力g994g13443g19120g11468g17829，g3324大g8680和g9141g8712g1025是g12295g4462的,g3324g9035g8712g1025抗蚀性g12257差。g21656g19120
最g5132见的腐蚀形g5347是“g14085锌”和“g4407g16022”。g6164g16871“g14085锌”是g6363g21656g19120g3324g18252性g6122盐类g9354液g1025，
锌优g1820g9354解而g2475g2052腐蚀，使工件表面g8543存一g4630多g4392(g9035g13513状)的g13443g19120，因而合金g17985g2052g11784g3363；
而“g4407g16022”是g6363g21656g19120零件因g1881g18108存g3324g8543g1325应力，g3324g9538g9299大g8680g1025，特g2047是g2559g8700盐的大g8680g1025g2475
g2052腐蚀而产生g11784g16022的现g16949。为此，一般要g2447除零件g1881应力，g6122g13785g3324g21656g19120的基g11796上加g1849合金
g1815g13044，以提高g7588些特殊的性能。
(3) 特殊g21656g19120。g3324二g1815g21656g19120的基g11796上添加铝、硅、锡、锰、铅、镍g12573g1815g13044，便g7512g6116了特殊g21656g19120。
锡g21656g19120HSn62—1g726锡主要用于提高耐蚀性。锡g21656g19120主要用于g14349舶零件，有“g9035军g21656g19120”
g1055g12228。
铅g21656g19120HPb74—3g726铅g3324g21656g19120g1025g9354解度g5468低，g2494有0.1%，基本g2588独g12447g11468存g3324于组织g1025，
因而可以提高耐磨性和切削加工性。
9.2.4 青铜
三千多年以前，我国就g2469g7138并生产了锡青g19120(Cu-Sn合金)，并用此制造钟、鼎、武器和
g19120镜。春秋晚g7411，人们就掌握了用青g19120制g1328双金g4658剑的技术。以g19899性好的低锡g21656g19120g1328g1025脊合金，硬度g5468高的高锡青g19120制g1328g1016刃。制g6116的剑g1016刃锋g2045，不易折g7041，克服了g2045剑易g7041的缺点。西汉时铸造的“透g1821镜”，不g1306花纹精细，g7368巧妙的是，g3324日g1821照耀g991，镜面的反射g1821照g3324墙壁上，能把镜背的花纹、g3282案、文字清晰地g7186现出g7481，g3324国g19481冶金界g15999誉为“魔镜”；g19555县出土的曾侯乙墓的大g3423编钟是一套音域g5468广，可以g7071宫g17728调、演奏多种古今乐曲，声伴g1946确、音g14406优g13666的大g3423古代乐器，就是采用锡青g19120制造的。
20世纪g2460研制生产了铝青g19120和硅青g19120g12573。g19555g2530，人们便把除镍和锌以外的其他合金g1815
g13044为主要添加剂的g19120合金统g12228为青g19120，并分g2047命名为锡青g19120、铝青g19120、铍青g19120g12573。
青g19120的编号用“青”字的汉语拼音第一个大写字母“Q”，g2530面加上主添加g1815g13044的化学g12538号，再加主添加g1815g13044的g2559g18339和辅助g1815g13044的g2559g18339g7481表示。g4557铸造青g19120，则g3324前面加上“Z”
表示。如QSn4—3，表示g2559w
Sn
=4%、w
Zn
=3%的锡青g19120；QBe2，表示g2559w
Be
=2%的铍青g19120。
1,锡青铜(Cu-Sn合金)
(1) 力学性能g726锡能g9354g1849g19120g1025，形g6116的αg3278g9354g1319，具有优良的塑性，适g4464冷、热加工g6116
金属学与热处理
·194·
·194·
形。由于锡g3324g19120g1025不易扩散，g3324g4466g19481铸造生产条件g991即g19762平衡条件不易g14731得平衡组织，g2559
锡g18339小于6%时，合金g2588单g11468g3278g9354g1319；g2559锡g18339超g178196%时，就可能出现(α + δ )共析g1319，其g1025δ
是一个硬g14042g11468。
g2559锡g18339小于6%时，锡青g19120的强度、硬度g19555g2559锡g18339的g3698加而g7186著地提高，塑性变化不大，
适g4464进行冷、热压力加工，g5132以g13459、板、带g7460g1391应。
g2559锡g18339大于6%的锡青g19120，因组织g1025出现δ硬g14042g11468，塑性g5625g2107g19489低，g5062不g4464g6227g2475压力加工，g2494能用g1328铸造合金。g5415g2559锡g18339超g17819 20%时，不仅塑性极低，且强度g5625g2107g19489低，工g1006上
g7092g4466用g1227g1552，以前g2494用g7481铸钟，有“钟青g19120”g1055g12228(w
Sn
=17%g79425%)。工g1006用锡青g19120的g2559锡
g18339一般g33243%g79414%g14551g3272g1881。
(2) 耐磨性能。由于锡青g19120组织g1025共析g1319(α + δ )g1185均匀分布g3324塑性好的αg3278g9354g1319g1025，从而g7512g6116了坚硬δg11468质点均匀分布g3324塑性好的α基g1319上的耐磨组织。因而，锡青g19120是g5468好的耐磨g7460g7021，g15999广g8879用g7481制造齿轮、g17736g6227、蜗轮g12573耐磨零件。
(3) 耐蚀性能。锡青g19120g3324大g8680、g9035g8712、g9141g8712和蒸汽g1025的抗蚀性比g21656g19120高。广g8879用于蒸汽锅炉、g9035g14349的铸件。g1306锡青g19120g3324亚硫g18252钠、g8700g8712和g18252性矿泉g8712g1025极易g15999腐蚀。
(4) 铸造性能。锡青g19120的铸造性能并不理想，因为它的结晶g9213度区g19400大，流动性差，
易产生g1571析和形g6116分散缩g4392。g1306铸造收缩率g5468小，是有g14406金g4658g1025铸造收缩率最小的合金。
可用g7481生产形状复杂、g8680密性要求不太高的铸件。g3324锡青g19120g1025，还g5132加g1849其他合金g1815g13044以
g6925g2904铸造、切削、耐磨g12573性能。g5132用锡青g19120的牌号、g6116分、性能和应用见表9-5。
表9-5 常用青铜的牌号、成分、性能和应用
力学性能
类 别 牌 号
Cu 以g3818的成分/%
状态
σ
b
/MPa
δ /%
HB
g5224 用 举 例
S 200～300 3 80～100
ZQSn10—1
Sn 9～11
P 0.8～1.2
J 250～350 7～10 90～120
g17736g6227、g21843g17730等
S 150～250 8 60
铸g17908g19750g19120
ZQSn6—6—3
Sn5～7
Zn5～7
Pb1～4
J 180～250 10 65～70
g17736g6227、g21843g17730等
g17731 310 46 62
QSn4—4—4
Sn3～5
Zn3～5
Pb3.5～4.5
硬 550～650 2～4 160～180
g14334g12366g1214g15932材料
g17731 350～450 60～70 70～90
g19189
g19750
g19120
压力g2164工g19750
g19120
QSn0.5—0.1
Sn6～7
Pb0.1～0.25 硬 700～800 8～10 160～200
g13796g11964材料、g5389g12795等
g17731 500～600 40 110
铝g19750g19120 QAl9—4
Al8～9
Fe2～4 硬 800～1000
5 160～200
g7389g18337g16213用途的g21843g17730、g17736
g3883等
g17731 500 35 100
g7092
g19189
g19750
g19120
g19105g19750g19120 QBe2 Be1.9～2.2
硬 1250 2～4 330
g7389g18337g16213用途的g5389g12795、g21843
g17730等
g8892g726g15932中 S g15932g12046g11734g3423铸g17908g727J g15932g12046金g4658g3423铸g17908g727g17731g15932g12046 800?C 退火状态g727硬g15932g12046g2476形度 50%的性能g452
第9章 有色金属及其合金
·195·
·195·
2,铍青铜(Cu-Be合金)
g19120-铍合金g12228为铍青g19120。工g1006用铍青g19120的g2559铍g18339一般g3324 1.7%g7942.5%g1055g19400，由于铍g9354g1849
g19120g1025形g6116αg3278g9354g1319，其g9354解度g19555g9213度的g991g19489而g5625g2107g991g19489，g4472g9213时其g9354解度仅为0.16% Be。
因此铍青g19120是典g3423的时效硬化g3423合金。其时效硬化效g7536g7186著，g13475g9152g9791时效g2530，抗g6301强度可由g3278g9354处理状g5589450MPa提高g20521250MPag7941450MPa，硬度可g17810350HBg794400HB，远远超
g17819其他g6164有g19120合金，g10990至可以和高强度钢g11468媲g13666。
铍青g19120具有高的g5389性极限、屈服极限和高的疲劳极限，其耐磨性、抗蚀性、g4560g11017性、
g4560热性和焊接性均g19762g5132好。此外还具有g7092g11925性、g2475g1926击时不产生g9791花g12573特点。
铍青g19120主要用于制造g2520种g18337要用途的g5389簧、g5389性g1815件、钟表齿轮和g14334g9035g13611g11436仪器g1025的零件、防爆工具和g11017焊机g11017极g12573。铍青g19120主要缺点是g1227g7696太g17161，生产g17819程g1025有毒，g6937应用
g2475g2052g5468大的限制。一般铍青g19120是g3324压力加工g1055g2530g3278g9354处理g5589g1391应，机g7812制造厂使用时可不再进行g3278g9354处理而仅进行时效即可。
9.2.5 白铜
以g19120为基的Cu-Ni合金和Cu-Ni-Zn合金，g12228为白g19120。
g19120和镍g18129具有面g5527g12447方晶g7696，其g11017化学性质和g2419g4388g2334径g1075g11468差不大，g6937g19120g994镍可g7092限互g9354。g6164以g2520种g19120-镍合金均为单g11468组织。因此，这类合金不能进行热处理强化，主要g17902g17819
g3278g9354强化和加工硬化g7481提高力学性能。工g1006用g19120-镍合金，根据其性能特点和用途不g2528分为耐蚀用白g19120和g11017工用白g19120g1016类。
g19120-镍二g1815合金，g12228为简单白g19120g6122普g17902白g19120，牌号用“B”(“白”字汉语拼音第一个大写字母)加g2559镍g18339表示。如B5表示g2559镍g18339为5%。简单白g19120，具有高的抗腐蚀疲劳性，g1075具有高的抗g9035g8712g1926蚀性和抗有机g18252的腐蚀性。另外，还具有优良的冷、热加工性能。g5132用的简单白g19120有B5、B19和B30g12573牌号，广g8879用于制造g3324蒸汽、g9035g8712和g9141g8712g1025工g1328的精密仪器、
仪表零件和冷凝器、蒸馏器及热g1144g6454器管g12573。
g3324g19120-镍二g1815合金的基g11796上加g1849其他合金g1815g13044的g19120基合金，g12228为特殊白g19120。牌号用“B”
加特殊合金g1815g13044的化学g12538号，g12538号g2530的g6980字分g2047表示镍和特殊合金g1815g13044的g11346分g2559g18339。如
BMn3—l2表示g2559w
Ni
=3%和w
Mn
=12%的锰白g19120。
锌白g19120g726锌g3324g19120镍合金g1025g17227g3278g9354强化g1328用，还能提高耐蚀性。其g1025BZn15—20应用最广，有g11468g5415好的耐蚀性和力学性能。另外，g6116本较低。g2588g13666g1041的g19146白g14406。
锰白g19120g726组织为单g11468g3278g9354g1319、塑性高，容易进行冷、热压力加工。锰白g19120具有高的g11017
g19471和低的g11017g19471g9213度系g6980。
BMn40—1.5锰白g19120，g2460g12228g5259g19120，具有g11017g19471高和g11017g19471g9213度系g6980小的特点，是制造精密仪器的优良g7460g7021。
BMn43—0.5锰白g19120，g2460g12228g13783g19120，g994g5259g19120一g7691，具有g11017g19471高和g11017g19471g9213度系g6980小的特点。
g13783g19120适于用g1328g9213度高的变g19471器、热g11017g1610(g994g19093g6122镍g19136合金配g4557)和g15929g1619g4560g13459。
9.2.6 选择铜合金的原则
g19120及其合金的性能特点是g726高g4560g11017性、g4560热性、耐蚀性、g7092g11925性，g1025g12573强度、塑性优金属学与热处理
·196·
·196·
良，较好的工艺性g12573，这些g18129是g17885用合金的g1393据。
1,导热、导电性
g13443g19120具有极高的g4560热及g4560g11017性，是用g1328g4560g1319及散热器的极好g7460g7021。g2528时，由于g19120的塑性高，易于g1582g6116细的g4560g13459及薄的板g7460。
g19120合金的g4560g11017能力远低于g13443g19120，g14521g4570g13443g19120的g4560g11017能力g1328为l00%，g21656g19120的g4560g11017能力仅为
g13443g19120的30%。锡青g19120的g4560g11017性g7368低，仅为l0%，铝青g19120的g4560g11017能力尚可，g1185不超g1781935%。
g7186g9994，这些合金g15441可g1582g4560g11017零件，g1306g1328为g4560g11017g13459是不合适的。
2,力学性能
提高g19120合金强度的途径有合金化、冷加工及热处理。热处理g15441g9994可以g6925g2904g7588些g19120合金
(铍青g19120)的性能，g1306g4557大多g6980g19120合金g7481g16840，g4600为g18337要的是合金化和冷加工。g994其他合金不
g2528，g5415g19120g1025加g1849g7588些合金g1815g13044时，不仅其强度g7138g7186提高，而塑性g1075g2528时提高。以伸长率为
g1375g726g13443g19120的δ为35%g79445%，g21656g19120(H70)的δ为50%，锡青g19120(QSn6.5—0.1) δ为60%，而铝青g19120(QAl5)的δg7368高，可g1781060%以上。
g1926压加工g2530的g19120合金，g13475g17819适g5415的g9052除应力g17876g9791,可以g3324g1457g6357较高强度的g5785g1929g991，g6925g2904
塑性，g4600其可以g14731得较高的g5389性极限，这g4557于用g1328g5389性g1815件是极为g18337要的。
g19120合金的疲劳强度较高，特g2047是铍青g19120、g11979锡青g19120和白g19120。由于这些合金具有高的疲劳强度，适合制造仪表、g5389簧。
3,工艺性
g311 g1926压性g726g19120合金一般具有极高的塑性，适于g1926压g6116形。g1375如三g983g21656g19120就具有优良的冷g1926压性，g1306变形g18339大时，要进行g1025g19400g17876g9791。
g312 铸造性g726g21656g19120结晶g9213度区g19400g5468小，其熔点g19555g2559锌g18339的g3698加而g19489低。因此，g21656g19120的流动性好，形g6116g11107g7506的g1554g2533小；熔点低，熔g9872方便。
g313 切削加工性g726g19120合金的切削加工性较好，切削g2530表面粗g12973度高。其g1025以g2559铅合金的切削性为最好(如易削g21656g19120)；其g8437是具有g1016g11468组织的g19120合金(如锡青g19120及高锡青g19120)。g4557于大
g18339切削g6116形的零件，采用易削g21656g19120是g2325分合适的。
除此以外，g19120合金能g6281抗大g8680及g9035g8712的腐蚀(g4600其是锡青g19120)，且g14406g8913g13666g1041，g19668g19220g19136g6122
g19220镍时，g1075不用g3455g4630。
g3324g19120合金g1025，由于g21656g19120具有强度高、g1227g7696低和铸造性能良好g12573特点，因而较锡青g19120、
铝青g19120的g2709种g7368多，产g18339g7368大，应用g7368广，g1306g21656g19120的耐磨性和耐腐蚀性不及青g19120。
最g2530g5529g20047强调g6363出，g15441g9994g19120合金具有一系列的优g17246性，g1306由于g19120的g15176g15267g18339有限，g19120合金g7460g7021是特g2047g19668要g14422g13434使用的g7460g7021g1055一。g3324仪表制造g1025，一切结g7512零件g17247于以铝代g19120。仅
g3324g7092法代用的g5785g1929g991g6177使用g19120合金。
4,仪表弹簧的选材
疲劳强度、抗蚀能力、抗g11925性、g5389性极限、g4560g11017性及g1227g7696高低，是g17885用g19120合金g1328为仪表g5389簧g7460g7021时g5529g20047g13783g15397的因g13044。
第9章 有色金属及其合金
·197·
·197·
g311 三g983g21656g19120g726抗疲劳性较高，g4560g11017能力为g13443g19120的30%，g5389性极限一般，g1227g7696较低。
g312 g11979锡青g19120g726抗疲劳性高于g21656g19120，g4560g11017能力为g13443g19120的 15%，g5389性极限高于三g983g21656g19120,
g1227g7696高于g21656g19120。
g313 白g19120g726抗疲劳性g1183于g21656g19120和g11979锡青g19120g1055g19400，g4560g11017能力为g13443g19120的 60%，耐蚀性最高.
g5389性极限高于g11979锡青g19120，g1227g7696高。
g314 铍青g19120g726抗疲劳性比以上三种g19120合金g18129高，耐蚀性好，g5389性极限最高，g4560g11017能力高于g21656g19120，g1306g1227g7696g1075高。
9.3 镁及其合金
镁g3324地壳g1025的g1660g15267g18339极为g1028g4512，其g15176g15267g18339g13434为2.1%，仅g8437于铝和g19093而g2356第三位。镁的
g2469现g1972g1058g994铝g2528时，g1306由于镁的化学性质g5468活g8912，g13485g13443镁的冶g9872技术带g7481g5468大的g3268g19602，g6164
以镁及合金g3324工g1006上的应用比较晚。
9.3.1 概述
镁为g19146白g14406金g4658，具有密g6502g1857方晶g7696，熔点 651g263，密度为 1.74×10
3
kg/m
3
，g11468g5415铝的
2/3，是最轻的工程金g4658。
镁的g11017极g11017位g5468低，g6164以抗蚀性g5468差。g3324g9538g9299大g8680、g9141g8712、g9035g8712及g13489大多g6980g18252、盐g9354
液g1025易g2475腐蚀。镁g3324g12366g8680g1025g15441g9994g1075能形g6116g8699化g14192，g1306这种g8699化g14192g11107g7506多g4392，不g1699铝合金表面的g8699化g14192g18039g7691g14280密，g4557镁基g1319g7092g7138g7186g1457g6264g1328用。
镁的化学活性g5468强，g3324g12366g8680g1025容易g8699化，g4600其g3324高g9213，如g8699化反应g6930出的热g18339不能及时散g3845，则g5468容易燃g9915。
镁的力学性能g5468低，g4600其是塑性比铝低得多，δ为 10%左右，这g7186g9994是由于镁的晶g7696
为密g6502g1857方，g9381g12239系较g4581的g13548g6937。
1,镁的合金化
g13443镁的力学性能g5468低，不能用g7481g1328结g7512g7460g7021。g1306镁g13475g17819合金化及热处理g1055g2530其强度可
g17810300MPag794350MPa，g6116为g14334g12366工g1006上的g18337要金g4658g7460g7021。
镁合金主要的合金g1815g13044是Al、Zn及Mn，它们g3324镁g1025g18129有g9354解度的变化(见g32829.7)，这就可以g2045用热处理方法(g3278g9354处理+时效)使镁合金强化。加g1849镁合金g1025的Al和Zn，g17227强化
g1328用，g2559g18339分g2047为 10%g79411%和 4%g7945%，和镁形g6116金g4658g19400化合物 Mg
17
Al
12
和 MgZn。加
g1849镁合金g1025的Mn，g4557g6925g2904耐热性及抗蚀性具有良好g1328用。
2,镁合金的特点
1) 性能特点
g311 比强度高g726镁合金的强度g15441g9994比铝合金低，g1306由于g11468g4557密度小，g6164以其比强度却比铝合金高。如以镁合金代g7379铝合金，则可g1955轻g11017动机、g2469动机、仪表及g2520种g19480件的质g18339。
金属学与热处理
·198·
·198·
图9.7 Al、Zn及Mn在镁中的溶解度与温度关系
g312 g1955g6403性好g726由于镁合金g5389性g8181g18339小，g5415g2475外力g1328用时，g5389性变形g2163较大，即g2572收能
g18339较多，g6164以能g6227g2475较大的g1926击g6122g6403动载荷。飞机g17227落架轮g8598多采用镁合金制造，就是g2469
挥镁合金g1955g6403性好这一特性。
g313 切削加工性好g726镁合金具有优良的切削加工性能，可采用高g17907切削，g1075易于进行研磨和g6255g1821。
g314 抗蚀性差g726使用时要采g2474防g6264g6526g7057，如g8699化处理、g9046g9434g1457g6264g12573。镁合金零件g994其他高g11017位零件(如钢g19093零件、g19120质零件)组g16025时，g3324接g16314面上应采g2474g13489g13548g6526g7057(如g3455以g9036g8845g13452)，
以防g5456此因g11017极g11017位g11468差g5760殊而产生g1017g18337的g11017化学腐蚀。
2) 热处理特点
g311 多为g17876g9791处理g726镁合金的热处理，多为g17876g9791处理，如g1926压件的再结晶g17876g9791、铸件的
g2447应力g17876g9791g12573。g2494有g2559A1、Zng18339较高的镁合金，g6177采用“g3278g9354处理+人工时效”强化。镁合金热处理强化方法g994铝合金g2528g4658一个类g3423。
g312 g1457g9213时g19400较长g726由于镁具有密g6502g1857方晶g7696，合金g1815g13044g3324其g1025扩散比较g3268g19602，因而镁合金热处理的加热时g19400较长。 由于合金g1815g13044g3324镁合金g1025扩散g17819程进行g13543g5942，g6164以g5415冷却时，
化合物g1075不易从g3278g9354g1319g1025析出，因此g3278g9354处理时g3324g12366g8680g1025冷却g1075能g1457g6357g3278g9354g1319不g2469生分解。
g2528理，g13475g3278g9354处理g2530g6164得g2052的g17819g20293和g3278g9354g1319，g3324g4472g9213g991进行g14270g9994时效，g1075g2325分g13543g5942。
g6164以镁合金g18129是采用人工时效，而且g1457g9213时g19400较长。
g313 工艺要求g1017g7696g726由于镁的化学g12295g4462性g5468低，g6164以镁合金的加热g9213度应g1946确g6523制(g9213
度g16835差一般不超g17819g1025g263)。另外，如g3324g17764射炉g1025加热时，g5529g20047g17902g1849g1457g6264炉g8680(一般g17902g1849 SO
2
g6122g3324炉g1025g6930g13634一g4462g6980g18339的硫g19093矿g11874块)，以防镁合金g8699化g6122燃g9915。
9.3.2 变形镁合金
可以g19215压g6116形的镁合金，g12228为变形镁合金。其牌号以“MB”加g6980目字表示。g5132用变形镁合金的牌号、力学性能及用途见表9-6。
第9章 有色金属及其合金
·199·
·199·
表9-6 镁合金的力学性能及用途
力学性能
类别
牌号
材料g1147品及状态
g2414度g6122
g11464g5464
/mm
σb
/MPa
σ
0.2
/MPa
δ
/%
用途举例
ZM1
T1
T6
—
—
240
260
—
—
5
6
g16213g8726强度高g6251g1926g1999的零件，如飞机g17730g8598、g6915架、g19560g7706
ZM2 T2 — 190 — 2.5
在 200℃以下工作的g2469g2172机零件及g16213g8726高的屈服强度的零件
铸
g17908
镁合金
ZM3 T2 — 100 — 1.5
在高温下工作及g16213g8726g8680密性g3921
的零件，如飞机进g8680管、压缩机匣等
MB1 g1931轧板材退火 0.8～1.0 190 100 5
焊接件和g8181锻件，形状g12628g2345和受力不大的零件
MB2 g1931轧板材退火 0.8～1.0 240 130 5 形状复杂的锻件和g8181锻件
MB8 g1931轧板材退火 0.8～1.0 230 130 —
可制g17908飞机蒙皮、壁板及内g18108
零件
g2476
形镁合金
MB15
热轧g3423材
人工时效
≤100 320 250 6
室温下g6227受大载荷的零件，如飞机机翼、桁架等
g8892g726T1 人工时效g727T2 退火g727T6
g3278g9354处理
+g4448g1852人工时效g452
航空工业上应用较多的为 MB15 合金，这是一种高强度变形镁合金，属 Mg-Zn-Zr 合金系。由于其含锌量高，锌在镁中的溶解度随温度变化较大，并能形成强化相 MgZn，所以能热处理强化。锆加入镁中能细化晶粒，并能改善抗蚀性。
MB15 合金的热处理工艺简单，经热挤压的型材，不经固溶处理，只经人工时效即可强化。这是因为这类合金经热加工变形后，在空气中冷却，已相当于固溶处理过程，因此不再进行固溶处理。人工时效的温度一般为160℃～170℃保温10～24h，在空气中冷却。
在常用的变形镁合金中，MB15 合金具有最高的抗拉强度和屈服强度，常用来制造在室温下承受较大负荷的零件。例如：机翼、翼肋等，如作为高温下使用的零件,使用温度不能超过150℃。
9.3.3 铸造镁合金
适g4464g19148造成形的镁合金，g12228为g19148造镁合金。其g10272g2507以g256ZMg257加g6980g4395g15932g12046。常用g19148造镁合金的g10272g2507、g2159g4410性能和应用g16277g159329g166。
g15932中所g2027的g1972种合金，ZM1、ZM2、ZM5g2528属高强度g19148造镁合金，具有较高的常温强度和g14403g3921的g19148造工艺性，g1306g13796热性较g5058，g19283g7411工作温度不超过 150℃。ZM3 合金属于g13796热
g19148造镁合金，其常温强度较g1314，g1306g13796热性较高，可在200℃～250℃g19283g7411工作，g11713时g19400可使用g2052300℃。航空工业上应用较多的ZM5合金，属Mg-A1-Zn合金系。由于其含Al量较高，
能形成较多的强化相，所以可以g17902过固溶处理和人工时效来强化。ZM5合金固溶处理的加热温度为415℃g1025℃，保温时g19400一般为12h～24h，保温后在空气中冷却。人工时效的加热金属学与热处理
·200·
·200·
温度为175℃～200℃，保温时g19400一般为8h～12h，在空气中冷却。ZM5合金g5203g8879应用于制造g20146机、g2469g2172机、g1214g15932等承受较高负g17745的g13479g7512件g6122g3783g1319。
9.4 钛及钛合金
g19055在g3332g3783中的g15176g15267量g1177g8437于g19121、g19093、镁，g4633金属g1815g13044中的g12544g3247g1313。g4600其在g6117g3281，g19055的
g17176g9316g2325g2010g1028g4512。因此，g19055是一种g5468有g2469g4649g2081g17896的金属材g7021。g1306g11458g2081g19055g2462其合金的加工g7477件
g3809g7446，成g7424g8616较g7126g17161，在g5468大程度上g19492制g1114g4439g1216的应用。
9.4.1 钛及其合金的特性
1,纯钛的性能
g19055是g19146g11345g14406金属，g10088g9869 1667℃，g8616g19093的g10088g9869(1539℃)g17836g16213高g727g4506度为 4.5×10
3
kg/m
3
，
只相当于g19093g4506度的一g2334。g19055的化g4410g8975性g5468强，在高温g10378g5589g7509g7143g994g8694、g8699、g8706、g11911等g1815g13044g2469
g10995作用，使g19055的g15932g4630g8757g7591。因此，g19055的g10088g9872以g2462其g1194一g1135热加工工艺过程，应在g11507空g6122g5828
性气g1319中进行。
g19055在常温下g15932g19766g7509g7143形成g8699化g10301和g8706化g10301g13464成的g14280g4506的g19057化g14192，因此使g19055在g16780多g1183g17148
中具有g1260g14403的抗蚀性。
g19055具有g2528g13044g5334g7512g17728变，g1314于882℃为g4506g6502g1857g7053晶格，g12228为α -Ti，高于 882℃为g1319心立g7053
晶格，g12228为β -Ti。
工业纯g19055的g2159g4410性能g994g1314g11911钢近似，具有较高的强度和较g3921的韧性。g19055在常温虽为g4506
g6502g1857g7053晶格，g1306由于其滑移系较多，并且g17836容g7143进行孪g10995变形，塑性g8616其g1194具有g1857g7053晶格的金属g16213高得多。g19055的屈强g8616(
0.2
σ /
b
σ )较高，一般在0.7～0.95之g19400，因此g19055材压g2159加工成形时，变形抗g2159较大，不g7143变形。
g19055的g2159g4410性能g994其纯度有g5468大关系。微量的g7446g17148即能使g19055的塑性、韧性急剧降g1314。g8694、
g8699、氟对g19055都是有害的g7446g17148g1815g13044。工业纯g19055和一般纯金属不g2528，g4439具有相当高的强度，因此可以直接用于航空产品，常用来制造350℃以下工作的g20146机g7512件，如超音速g20146机的蒙皮、
g7512架等。
g3281产工业纯g19055的g10272g2507、性能g16277g159329g167。
表9-7 工业纯钛的牌号和性能
力学性能(退火状态)
牌 号 状 态
b
σ /MPa
δ /% a
k
/MJ? m
-2
板材 350～500 30～40 — TA1
棒材 350 25 0.8
板材 450～600 25～30 — TA2
棒材 450 20 0.7
板材 550～700 20～25 — TA3
棒材 550 15 0.5
第9章 有色金属及其合金
·201·
·201·
2,钛的合金化
为了改善钛的性能，在钛中加入一定的合金元素使之合金化，创制出满足不同性能要求的新合金。加入到钛中合金元素，主要分为两类。
1) α稳定元素
能升高α→β转变点，扩大α相区，增大α相稳定性的元素，主要为Al。A1是固溶强化的主要合金元素，能提高合金的强度和耐热性。但含 A1 量过高会在合金中出现脆化相而急剧降低力学性能，使合金变脆，因而A1的添加量一般不超过7%。
Sn 属中性元素，对α及β相都有强化作用，但作用不很显著。常作为补充强化剂，和
A1等元素共同加入钛中。另外，Sn也能提高合金的耐热性。
2) β稳定元素
能降低α→β转变点，扩大β相区，增大β相稳定性的元素，主要为V、Mo、Cr、Mn
等。根据钛与合金元素的相互作用和使用要求，人们创制了一系列的钛合金。并根据“多元少量”原则，对其进行复杂合金化，以获得性能优良的钛合金。当前工业g990g5224用g7380多的，
大都是以Ti-A1-V、Ti-A1-Sn、Ti-A1-Mo、Ti-A1-Mn和Ti-A1-Cr为g3534g11796的多元合金。
3,钛合金的分类
钛合金g6365g17876g9791g13464g13467g2499分为g989类。
g12544一类g726αg3423钛合金，g10272g2507以“TA”加g5219g2507g15932g12046。
g12544g1120类g726βg3423钛合金，g10272g2507以“TB”加g5219g2507g15932g12046。
g12544g989类g726αg711βg3423钛合金g10272g2507以“TC”加g5219g2507g15932g12046。
4,钛合金的主要特性
钛合金有以g991g1972g7053g19766g5353人g8892g11458的优点。
(1) g8616强度高。钛合金的强度g17751高，一般g2499g178101200 MPa，和g16855g17148g13479g7512g19062相g17829。但钛合金的g4506度g1177相当g19062的 54%，因g8504钛合金g1867有g8616g2520g12193合金都高的g8616强度，g17837g8503是钛合金g17878用
g1122作g14334g12366g7460g7021的主要原因。
(2) 热强度高。g11013g1122钛的g10088点高，g1889g13479g7242g9213度也高，因而钛合金g1867有g17751高的热强度。
g11458前，钛合金g5062g8503g5347在 500g263g991g19283g7411工作，并g2533 600g263的g9213度g2469g4649，g4439的耐热性能g2499以和一般的耐热g19062相g4230g13666。
(3) g6251g15444性高。g11013g1122钛合金g15932g19766能g5430g6116一g4630g14280g4506、g10294固的g11013g8699化g10301和g8706化g10301g13464g6116的g1457
g6264g14192，g6164以g1867有很g3921的g6251g15444性能。钛合金在g9538g9299大g8680、g9035g8712、g8699化性g18252(g11825g18252、g11839g18252等)和大多g8700有g7438g18252中，其g6251g15444性相当g1122g6122超过不g19164g19062。因g8504，钛及钛合金作为一g12193高g6251g15444性g7460
g7021g5062在化工、g17908g14349及g2319g11115等g18108g19388得到g5203g8879g5224用。g3534g1122g990g17860原因，钛合金的用g17896g7097g11422g5203g8879。
以g20146g7438g13479g7512g7460g7021为g1375g726
20g1002g1343850g5192g1207，g7588g1135新g3423g20146g7438中钛合金g1177g2356g7438g1319g17148量的5%。
20g1002g1343860g5192g1207，g7588g1135新g3423g20146g7438中钛合金g13434g2356g7438g1319g17148量的30%。
20g1002g1343870g5192g1207，g13666g3281g8503g5347g7393g5453的YFg25212A超g19911g17907g20146g7438(Mg7293)中，钛合金的使用量g5062
g17810g7438g1319g17148量的85%g5050g2503。
以g20146g7438蒙皮为g1375，当马赫数g17810到2.7～3.0时，g11013g1122g8680流的摩擦，其g9213度g2499g17810220g263～230g263，
金属学与热处理
·202·
·202·
远超过铝合金的时效g9213度，g17837时铝合金g5062无法g17878g5224，只能采用耐热性能g3921而g4506度仍g8616g17751小的钛合金来g1207替，以解决g20146g7438g17907度和g7438身g9213度之间的矛盾。但是，钛及其合金存在一g1135缺点使其g5224用受到一定限制。g4439的主要缺点如g991。
一是切削加工性能差g726原因是钛的导热性差(g1177为铁的1/5，铝的1/13)，摩擦系数大，切削时容易升g9213，也容易粘刀。因g8504降低了切削g17907度，缩短了刀g1867寿命，影响了g15932g19766粗糙度。
g1120是热加工工艺性能差g726原因是加热到600g263以g990时，钛及其合金极易吸收H
2
、N
2
、
O
2
等g8680g1319而使其性能变脆。因g8504，对铸g17908、锻压、焊接和热处理都带来一定的困难。故热加工工艺过程只能在真g12366g6122g1457g6264g8680氛中进行。
g989是冷压加工性能差g726g11013g1122钛及其合金的屈强g8616值g17751高，冷压加工g6116g5430时回弹g17751大，
因g8504冷压加工g6116g5430困难，一般需采用热压加工g6116g5430。
四是硬度g17751低，g6251磨性g17751差，因g8504不宜用来制g17908承受磨损的零件。
随着化学切削，激光切削、电解加工、超塑性g6116g5430及化学热处理的进g4649，g990g17860问题将逐步得到解决，钛合金的g5224用也必然更加g5203g8879。
9.4.2 常用钛合金
常用钛合金的g10272g2507、性能和用g17896见g159329-8。
表9-8 常用钛合金的牌号性能及用途
室温性能 高温性能
类别 牌号 状 态
σ
b
/MPa
δ
/%
a
k
/MJ? m
-2
温度
/℃
σ
b
/MPa
用 途
棒材退火 800 10 0.3 350 500 在 500℃以下长期工作的结构件
TA7
棒材退火 1000 10 0.2～0.3 500 700 在 500℃以下长期工作的零件
棒材淬火 ≤1100 18 0.3
α型
合金
TA8
棒材时效 1300 5 0.15
处于试用阶段
TB1 棒材淬火 ≤1000 18 0.3
β型
合金
TB2 棒材时效 1400 7 0.15
处于试用阶段
TC4 棒材退火 950 10 0.4 400 630 在 400℃以下长期工作的零件
TC9 棒材退火 1140 9 0.3 500 850 在 550℃以下长期工作的零件
α +β
型合
金
TC10 棒材退火 1050 12 0.35 400 850 在 450℃以下长期工作的零件
1,α型钛合金
这类合金的退火组织为单相α固溶体。
α型钛合金不能进行热处理强化，只进行退火处理，因此室温强度不高。但由于这类合金的组织稳定，且含稳定α相及提高耐热性的元素A1、Sn较多，故耐热性高于合金化程第9章 有色金属及其合金
·203·
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度相同的其他钛合金。由于α型钛合金在室温下为六方晶格，压力加工性较差，因此其成形多采用热压加工。
2,β型钛合金
常用的β型钛合金为亚稳β钛合金，这类合金的退火组织主要为β固溶体。亚稳β型钛合金可以用热处理(固溶处理+时效)进行强化，因此室温强度较高。但由于时效后的组织不够稳定，并且含提高耐热性能元素A1、Sn较少，耐热性不高。 这类合金在室温、高温均为体心立方晶格，压力加工性较好。β型钛合金由于它的冶炼工艺较复杂，热稳定性也较差，所以目前应用较少。
3,α +β型钛合金
这类合金的退火组织为“α +β”，合金兼有α型及β型两类钛合金的优点。从化学成分看，它既含有α相稳定元素又含有β相稳定元素。从组织结构看，它包含α及β相两种固溶体；从热处理制度看，它既可以在退火状态下使用，又可以在固溶处理、时效状态下使用；从力学性能看，它既有较高的室温强度，又有较高的高温强度而且塑性也比较好。因此这类合金的应用最广泛。
这类合金g15441g9994可以g17902g17819固溶处理及时效进行强化，但由于在较高温度使用时，固溶处理并时效后的组织不g3926退火后的组织稳定。因此在g14334g12366工g1006g1025，这类合金多在退火状态下使用。
这类合金g1025最g1868型的g7171TC4合金，这g7171g980种g3780g2529g2343g14891的钛合金，g1852g1002g11040TC4合金的g1147g18339，g13434g2356钛合金g5647g1147g18339的60%。
TC4合金g4658Ti-A1-V合金g13007，g1867有g14403好的g13520合力学性能，
组织稳定性也比较高，在g2955g8680g5347g2469g2172g7438g2656g20146g7438结构g990，应用g19762
常广泛，g15999g16477为g5415g1207的“g20579g20544合金(fine horse)”。
钛合金g19512g1114因为广泛应用于g14334g12366、g14334g3837工g1006，g15999g12228为“g12366
g1025金g4658”g3818，g17836由于其g4557g9035g8712的g6251g15444能力g10317g2047强，g15999广泛应用于g9035g8927g20058g3507，而g15999g12228为“g9035g8927金g4658”。g5415前g2520g3281g12466相g4570钛合金应用g2052g14340g14363g990，用钛合金g7481制g17908g14363体、g6524进g3132、g8905、g19412g12573。
前g14499g13864制g17908的“g2500g20130g2507”g7692g9520g14363，g4613g7171钛g3783g7692g9520g14363。用钛
g7507制g14363g3783，g19512g6251g15444性强g1055g3818，g17836g1867有g7092g11925性、g17148g18339g4579g12573优点。
g32829.8所g12046为钛合金制成的g14340g14363g15758g7071g7740g6524进g3132。
9.5 滑动轴承合金
g9381g2172g17736g6227g7171由g17736g6227体g2656g17736g10938两g18108分构成的。g17736g10938可以g11464g6521由耐g11964合金制成，也可以在
g19062g3534g990g8987g8892(g6122g17723制)g980g4630耐g11964合金g1881g15936。g1973用g7481制g17908g17736g10938及其g1881g15936的合金，g13491g12228g17736g6227合金。
g9381g2172g17736g6227g7171用于g6915g6227g2520种g17728g2172g17736的。g19512g13475g2475g1144g2476g17745g14667g3818，g17836g994g17736g20060g2469g10995g9381g2172g6717g6842。根据g17736g6227的工作条件，g4557g17736g6227材料提出g1114g980定的组织、性能要求。
g17736g6227合金不仅要求g6717g6842g13007数g4579，有g14403好的导热性g2656耐g15444性，g17836必须有足够的强度g2656硬度，但硬度g17819高，势必会加速g17736的g11964损，这样便损坏g1114价格昂贵的g17736。因此宁可g11964损g17736g10938，
图9.8 钛合金制成的舰艇螺旋桨推进器
金属学与热处理
·204·
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这g4613要求g17736g10938g1867有合适的表面性能，包括g6251咬合性、亲油性、嵌藏性g2656顺应性g12573。据此，
为g1114兼顾硬g2656软的性能要求，g17736g6227合金需要g1867备软g2656硬共存的组织g10317点。在运g17728g17819程g1025，
软的g18108分较快g11964损呈凹陷，而硬g17148点相应地突出，g3926g3282 9.9 所g12046。这使其g6521触面积大大减少，有利于保存润g9381油，因而g6717g6842g13007数减g4579，g11964合能力g14403好，负g14667均匀。
图9.9 轴承理想表面示意图
目前g17736g6227合金的组织g10317征大致归纳为以下两类。
第g980类：合金组织由硬g17148点相g2656软g3534体相组成，g3926锡g3534、铅g3534合金及锡青铜g12573类型的合金。
第二类：合金组织由较硬的g3534体g2656软g17148点相组成，g3926铝-锡、铝-石墨复合材料及铅青铜，灰铸铁g12573类型的合金。
g17736g6227合金的牌g2507，我g3281以“g6227”字的汉语拼音字母“Ch”、g3534本元素符g2507、主加元素符g2507及其含g18339g2656添加元素的含g18339表g12046。例g3926 ZChSnSbl1—6 表g12046铸g17908锡g3534g17736g6227合金，含有
w
Sb
=11%g2656w
Cu
=6%。
9.5.1 锡基轴承合金
锡g3534g17736g6227合金的成分为：w
Sn
=80%～90%、w
Sb
=3%～16%、w
Cu
=1.5%～10%。其组织g10317
点g7171由软g3534体加硬g17148点组成。以常用的ZChSnSb11－6为例，其显微组织g3926g32829.10所g12046。
其暗色g3534体为锑溶于锡g1025的固溶体(软g3534体)，白色方块为以化合物SnSb为g3534的β固溶体(硬
g17148点)。由于β相密度g4579，易于g990浮形成偏析。为此加入6%Cu形成Cu
3
Sn针状物，先在溶液g1025析出，故可阻止β相的g990浮，从而消g19512偏析又可以起g2052硬g17148点的作用。这类合金g994其他g17736g6227材料相比，膨胀g13007数g4579，嵌藏性g2656减g11964性较好；另g3818，g17836g1867有优g14403的韧性、导热性
g2656耐g15444性。适宜用作汽车、拖拉g7438、汽轮g7438的高速g17736g6227。其缺点g7171疲劳强度较低、g10088点低、
工作温度不能g17241g17819120g263。
图9.10 ZChSnSb11—6轴承合金的显微组织(100X)
第9章 有色金属及其合金
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为g1114提高锡g3534合金的疲劳强度、g6227压能力g2656使用g4563g2641，在g10995g1147g990广泛采用g12175心g8987g8892g8873
g4570其g19274铸在g19062g17148g17736g10938g990，形成g15192(g3040.1mm)而均匀的g980g4630g1881g15936。这种工艺，g12228为“g6358g15936”。
g1867有这种g2464金g4658g4630结构的g17736g6227，g12228为“g2464金g4658”g17736g6227。
9.5.2 铅基轴承合金
铅g3534g17736g6227合金g7171以铅-锑为g3534的合金。为g1114提高合金的强度、硬度g2656耐g11964性，加入
w
Sn
=6%～16%，锡g17836g6925g2904g1114金g4658的表面性能g2656耐g15444性；此g3818，为g1114消g19512相g4557密度偏析及形成高硬度g17148点Cu
6
Sn
5
，g17836加入少g18339的铜。g3926常用的有ZChPb16—16—2，其g1025含w
Sb
=16%、
w
Sn
=16%g2656 w
Cu
=2%，其g1325为 Pb。这样形成g1114在软g3534体( α + β )共晶体g990分g5079有硬g17148点
SnSb(β相)及Cu6Sn5的显微组织。
铅g3534g17736g6227合金可用于低速、低g17745g14667g6122g1025g19757g17745g14667g16786备的g17736g6227，可作为锡g3534g17736g6227合金的g18108
分g1207用g2709。铅的价格仅为锡的1/10，因此，铅g3534g17736g6227合金g5483g2052g1114广泛应用。
9.5.3 铜基轴承合金
ZQPb30g7171g1868型的铜g3534g17736g6227合金，其组织g10317征为在硬的铜g3534体g990分g5079有软的铅g17148点，故有高的疲劳强度，且有高的导热性及耐热性，其工作温度可g17810 350g263，铅青铜g6329有优g14403的减g11964性，故铜g3534g17736g6227合金适宜用作在高温、高速、g18337g17745g14667下工作的g17736g6227(g3926g7624油g7438、汽轮g7438
g6122g14334g12366g2469g2172g7438g990的g17736g6227)。
ZQPb30合金本g17535强度较低，g4570它g8987g8892在g19062g12661g6122g19062g7507g990，形成g980g4630g15192而均匀的g1881g15936，使
g19062的强度g2656减g11964合金的耐g11964性g5468好地结合起g7481。铅青铜g994g19062g3883的g12908合性g5468好，不易g2105g14865g2656
g5332g16022。
9.5.4 铝-石墨复合材料
目前g3281g3818在g13443铝g6122铝-g11801类合金g1025加入 1%～2%的石墨g20075g12902，组成铝-石墨复合材料。
g13475g16809g20576g16789g7138，其耐g11964性g19762常好。这种材料在润g9381条件下，g6717g6842g13007数g994锡g3534合金相g17829。g4600其可贵的g7171，它可在润g9381条件g5468差g10990g14279不加润g9381g2070的g5785g1929下，g1185g13512g6357g17736g6227温度不g2476，这g7171因为包在合金g1025的石墨微g12902在足够高的压力下g2469g10995g2476形，并在g6717g6842表面形成g980g4630g17842g13505的润g9381
g2070g15192g14192的g13548故。铝-石墨复合材料g5468适宜制g17908在g2325分g5706g2167工作条件下g19283g7411运g17728的g17736g6227g6122g8975
g3634g12573耐g11964g19658件。
由于石墨g994铝液g1126相不g9036润，而且石墨密度比铝g4579，易g9430浮。所以，g3926g1321g4570石墨微g12902
加g2052铝液g1025并使其分g5079均匀，g7171制g17908这种材料的g1863g19202。目前采用的方g8873g7171：先制g5483表面g9046
有g19233的石墨g12893，g9994后用g2955g4568g6122g6617g6304的方g8873加g2052铝液g1025g2447。采用这种方g8873，可使石墨g12902g4388g994
铝合金g3534体g5468好地结合。
小 结
铝合金g6365g10043成分可以分为形g2476铝合金g2656铸g17908铝合金，而形g2476铝合金又可分为可热处理强化铝合金g2656不可热处理强化铝合金；可热处理强化铝合金g17902g17819时效强化能g14731g5483
金属学与热处理
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g5468高的比强度g2656比g2030度。不可热处理强化的形g2476铝合金g9950g6521性能好，g2011g2078性能差，适宜制作g4493g3132g12661g17959g12573；可热处理强化的形g2476铝合金强度高、易于g7438加工，有硬铝、g17241硬铝、g19215铝g12573。铸g17908铝合金g1867有优g14403的铸g17908工艺性能，g2709种多，应用广泛。
铜合金g1025g21656铜力学性能好、g1147g18339大，应用广泛。含g19168g18339低于 32%的为单相g21656铜，
含g19168g18339在32%～47%g1055g19400的为g2464相g21656铜。
g19221g2656钛g18129g1867有相g4557密度g4579的优点，g17902g17819合金化可以g5483g2052力学性能优g14403的g19221合金、
钛合金，在g4443g14334、g14334g12366g12573g20058g3507g1025g14731g5483g1114g18337要应用。
本 章 习 题
1,铝合金分g2750g1972类g731g16809用合金相g3282g16311g18334分类的g2419g2029g731
2,铝合金的时效强化g994g7234g17902g11911g19062g9152火强化g2419理g2656工艺g6817作有g1172g1052g5334同g731
3,为g1172g1052铸g17908的g6122g13475压力加工及热处理后的 Al-Cu g13007合金的耐g15444性不g3926g13443铝g2656 Al-Si
g13007合金好g731
4,g1321g16871g21656铜g731分g2750g1972类g731g3926g1321g13546g2507g731g16809g1042g980g1135常用的g21656铜牌g2507，并g16840g7138其含g1053、性能
g10317点及用g17896。
5,g1321g16871青铜g731g3926g1321g13546g2507g731g16809g1042g980g1135常用的青铜牌g2507，并g16840g7138其含g1053、性能g10317点及用g17896。
6,g17736g6227合金在性能g990有g1321要求g731在组织g990有g1321g10317点g731并g1042例g16840g7138。
