工程材料篇-有色金属
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发布于:2018-11-15
有色金属
一、有色重金属(一)、铜及铜合金
- 工业纯铜密度为8. 96g/cm3 ,具有良好的导电性、导热性以及优良的焊接性能,纯铜强度不高,硬度较低,塑性好。主要用作导体、制造抗磁性干扰的仪器和仪表零件,如罗盘、航空仪表等零件。
- 在纯铜中加人合金元素制成铜合金,除了保持纯铜的优良特性外,还具有较高的强度,而且塑性很好,容易冷、热成型,易焊接。主要品种有黄铜、青铜和自铜,在机电工程中广泛使用的是铜合金。
- 机电设备冷凝器、散热器、热交换器、空调器等就是使用黄铜制造的,黄铜是以锌为主要合金元素制成的铜合金
- 锡青铜在造船、化工、机械、仪表等工业中广泛应用,主要制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件,以及抗蚀、抗磁零件等。
- 白铜是以镍为主要合金元素的铜合金,主要用于制造船舶仪器零件、化工机械零件及医疗器械等。
- 锰含量高的锰白铜可制作热电偶丝。
(二)、锌及锌合金
- 纯锌具有一定的强度和较好的耐腐蚀性,在室温下较脆,在100~1500摄氏度时变软,超过200摄氏度后又变脆。
- 锌合金的特点是密度大、铸造性能好,可压铸形状复杂、薄壁的精密件,如压铸仪表、汽车零部件外壳等。特合金分为变形锌合金、铸造锌合金和热镀锌合金。
(三)、镍及镍合金
- 纯镍是银白色的金属,强度较高,塑性好,导热性差,电阻大。镍表面在有机介质溶液中会形成钝化膜保护层而有极强的耐腐蚀性,特别是耐海水腐蚀能力突出。
- 镍合金是在镇中加入铜、铬、铝等而形成的,耐高温,耐酸碱腐蚀。镍合金按其特性和应用领域分耐腐蚀镍合金、耐高温镍合金和功能镍合金等。
- 在化工、石油、船舶等领域用作阀门、泵、船舶紧固件、锅炉热交换器等。
二、有色轻金属(一)、铝及铝合金
- 纯铝的密度只有2.7g/cm3 ,仅为铁的1/3 。铝的导电性好,其磁化率极低,接近于非铁磁性材料。在电气工程、航空及宇航工业、一般机械和轻工业中广泛应用。
- 工业纯铝密度小,熔点低,具有良好的导电性和导热性,仅次于金、银和铜,塑性好,但强度、硬度低,耐磨性差,不适合制作受力的机械零件,可进行各种冷、热加工。广泛应用于制造硝酸、含硫石油工业、橡胶硫化和含硫的药剂等生产所用设备,如反应器、热交换器、槽车和管件等。
- 在铝中加入铜、锰、硅、镁、锌等合金元素制成的铝合金,由于合金元素的强化作用,可用于制造承受荷载较大的构件。铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金。
- 油箱、油罐、管道、例钉等需要弯曲和冲压加工的零件就是使用变形铝合金,变形铝合金塑性好,易于变形加工。
- 铸造铝合金适于铸造生产,可直接浇铸成铝合金铸件。
(二)、镁及镁合金
- 纯镁强度不高,室温塑性低,耐腐蚀性差,易氧化,可用作还原剂。
- 在镁中加人铝、锰、锌等可制成镇合金,镁合金可分为变形镁合金、铸造镁合金。许多镁合金既可做铸造镁合金,也可做变形镁合金。
- 经过锻造和挤压后,变形镁合金比相同成分的铸造镁合金有更高的强度。
- 变形镁合金可用于结构件、管件等;铸造镁合金可用于压铸件、抗蠕变压铸件等。
- 镁合金主要优点是密度小、强度高、刚度高、抗振能力强,可承受较大冲击荷载。
- 镁合金弹性变形功效大,吸收能量多,减振性好,飞机的起落架轮毂是很多就是采用镁合金制造,就是发挥其减振性好这一特性。
- 镁合金抗蚀性差,在使用时要采取防护措施,如氧化处理、涂装保护等。
- 镁合金比强度比铝合金高,使用镁合金可减轻飞机、发动机、仪表等重量。目前,国外在汽车上应用镁合金零部件已经超过60 种,已经大批量生产的如仪表盘、轮毅、桌椅框架、变速箱壳、发动机罩和汽缸盖等。
(三)、钛及钛合金
- 纯钛的强度低,熔点高,但比强度高,塑性及低温韧性好,耐腐蚀性好,容易加工成型。纯钦在大气和海水中有优良的耐腐蚀性,在硫酸、盐酸、硝酸等介质中都很稳定。随着钦的纯度降低,强度升高,塑性大大降低。
- 在纯钛中加入合金元素对其性能进行改善和强化形成钛合金,其强度、耐热性、耐腐蚀性高,具有无磁性、声波和振动的低阻尼特性,生物相容性好,与碳复合材料的相容性好,具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等优异性能,但也存在一些缺点,如热加工困难,冷加工性能差,切削加工性差,抗磨性差等。
- 目前,只有碳纤维增强塑料的比强度高于钛合金,钛合金是比强度最高的金属材料。所以,也被称为"太空金属",这也是钛合金被广泛应用于航空工业的主要原因。例如,在飞机发动机上,钛合金常用作压气机盘、压气机叶片、发动机罩、燃烧室外壳及喷气管等。