1、概概 述述1.定義定義 : 除黑色金屬除黑色金屬 ( 鋼、鐵鋼、鐵 ) 以外的所以外的所 有金屬。有金屬。 2.性能特點性能特點:具有獨特的物理、化學性能。具有獨特的物理、化學性能。3.分類分類重金屬重金屬(密度密度3.5)：Cu、Ni 等。等。輕金屬輕金屬(密度密度3.5)：Al、Mg 等。等。貴重金屬：貴重金屬：Au、Ag、Pt 等。等。稀有金屬：稀有金屬：W、Ti、Nb 等。等。半金屬：半金屬：Si、Te、B 等。等。q 鋁及鋁合金鋁及鋁合金1 1、產量占有色金屬首位；成本低廉（地殼含量、產量占有色金屬首位；成本低廉（地殼含量8.2%8.2%）；）；2 2、密度低（、密度低（2.632.

2、632.85g/cm2.85g/cm3 3） ，比強度高，比強度高；3 3、導電，導熱性好（純鋁的導電性僅次于、導電，導熱性好（純鋁的導電性僅次于AgAg、CuCu、AuAu而而 位居第四位，約為純銅導電率的位居第四位，約為純銅導電率的6060）；）；4 4、耐蝕性好（、耐蝕性好（AlAl2 2O O3 3膜的存在，只有在鹵素離子及堿離子膜的存在，只有在鹵素離子及堿離子 的強烈作用下氧化膜才會遭到破壞）；的強烈作用下氧化膜才會遭到破壞）； 5 5、優良的工藝性能（極好的鑄造性能，良好的可塑性）。、優良的工藝性能（極好的鑄造性能，良好的可塑性）。 物理性能：物理性能：銀白色光澤，密度小（銀白色光

3、澤，密度小（2.7g/cm2.7g/cm3 3），熔點低），熔點低（660660），為非磁性材料。），為非磁性材料。 原子結構：原子結構：固態鋁具有面心立方晶體結構，無同素異構轉固態鋁具有面心立方晶體結構，無同素異構轉變。因此鋁具有良好的塑性和韌性，在變。因此鋁具有良好的塑性和韌性，在0 0253253之間塑性之間塑性韌性不降低。韌性不降低。分類：分類：純鋁按其純度分為工業高純和工業純鋁，純度依次純鋁按其純度分為工業高純和工業純鋁，純度依次降低。降低。應用：應用：工業純鋁主要用作制備鋁基合金；高純鋁用于科學工業純鋁主要用作制備鋁基合金；高純鋁用于科學試驗，化學工業和其他特殊領域。此外純鋁還用于

4、制作電試驗，化學工業和其他特殊領域。此外純鋁還用于制作電線、鋁箱、屏蔽殼體、反射器、包覆材料及化工容器等。線、鋁箱、屏蔽殼體、反射器、包覆材料及化工容器等。 鋁合金的分類鋁合金的分類鋁合金鋁合金的分類的分類形變鋁合形變鋁合金金鑄造鋁合金鑄造鋁合金不能熱處理強化不能熱處理強化能熱處理強化能熱處理強化固溶處理：固溶處理： 時效處理時效處理自然時效自然時效人工時效人工時效 將鋁合金加熱至將鋁合金加熱至單相區恒溫保持，然后快單相區恒溫保持，然后快速冷卻，可在室溫下得到過飽和的速冷卻，可在室溫下得到過飽和的 固溶體固溶體。 在室溫下放置或低溫加熱時，強度和在室溫下放置或低溫加熱時，強度和硬度會明顯升高。

5、硬度會明顯升高。鋁合金的熱處理鋁合金的熱處理 含含4%Cu的鋁合金自然時效曲線的鋁合金自然時效曲線含含4%Cu的鋁合金的人工時效曲線的鋁合金的人工時效曲線*過時效：時效溫度過高合金軟化過時效：時效溫度過高合金軟化回歸回歸時間溫度 加加熱熱200250水水 淬淬時效組織時效組織原淬火組織原淬火組織 回歸：回歸：經淬火自然時效后的鋁合金（如鋁銅）經淬火自然時效后的鋁合金（如鋁銅）重新加熱到重新加熱到200250，然后快冷到室溫，則合金，然后快冷到室溫，則合金強度下降，重新變軟，性能恢復到剛淬火狀態；如強度下降，重新變軟，性能恢復到剛淬火狀態；如在室溫下放置，則與新淬火合金一樣，仍能進行正在室溫下放

6、置，則與新淬火合金一樣，仍能進行正常的自然時效，這種現象稱為回歸現象。常的自然時效，這種現象稱為回歸現象。 *人工時效后的鋁合金沒有回歸現象。人工時效后的鋁合金沒有回歸現象。形變鋁合金形變鋁合金是指合金元素含量較低，可以通過壓力加工制是指合金元素含量較低，可以通過壓力加工制成各種型材及成形零件的一類鋁合金。成各種型材及成形零件的一類鋁合金。( (鋁防鋁防）（化學成分化學成分） 如如是是MgMg含量為（含量為（4.84.85.55.5）的防銹鋁合金。這）的防銹鋁合金。這類合金主要有類合金主要有Al-MgAl-Mg和和Al-MnAl-Mn系等，塑性好、耐腐蝕，可冷系等，塑性好、耐腐蝕，可冷變形強化

7、，多用于制造受力小、質輕、耐腐蝕的沖壓件和變形強化，多用于制造受力小、質輕、耐腐蝕的沖壓件和焊接結構件等。焊接結構件等。常用的鋁合金常用的鋁合金飛機翼梁飛機翼梁( (腹板腹板為硬鋁合金為硬鋁合金) )2.硬鋁合金硬鋁合金 : (鋁硬）鋁硬）（化學成分）（化學成分） 這類合金主要有這類合金主要有Al-Cu-Mg系系合金，可通過淬火時效來顯著提合金，可通過淬火時效來顯著提高強度，硬度和耐熱性能都有所高強度，硬度和耐熱性能都有所改善，但耐蝕性較差，多用于制改善，但耐蝕性較差，多用于制造中等強度的飛機結構件等。造中等強度的飛機結構件等。3.超硬鋁合金超硬鋁合金 ( LC ) : (鋁超）鋁超）（化學成

8、分）（化學成分） 這類合金主要有這類合金主要有Al-Cu-Mg-Zn系合金，耐蝕性同樣較差，多用系合金，耐蝕性同樣較差，多用于制造質輕、受力較大的結構件于制造質輕、受力較大的結構件等。等。飛機主起落架飛機主起落架4.鍛鋁合金鍛鋁合金 ( LD ) :(鍛鋁）鍛鋁）（化（化學成分）學成分） 這類合金主要有這類合金主要有Al-Cu-Mg-Si系合金，熱塑性系合金，熱塑性和耐蝕性較高，適于鍛壓成形。多用于制造形狀和耐蝕性較高，適于鍛壓成形。多用于制造形狀復雜、比強度要求高的受力結構件。復雜、比強度要求高的受力結構件。壓氣機葉片壓氣機葉片 合金含量較高，適于鑄造成形。合金含量較高，適于鑄造成形。 牌號

9、：牌號：( (鑄鋁鑄鋁） 說明：第一位數字表示合金系列；說明：第一位數字表示合金系列； 第二、三位數字表示合金序號（化學成分）。第二、三位數字表示合金序號（化學成分）。鑄鑄 造造鋁合金鋁合金鋁鋅系鋁鋅系合合 金金鋁鎂系鋁鎂系合合 金金鋁銅系鋁銅系合合 金金鋁硅系鋁硅系合合 金金鑄造、機械鑄造、機械性能良好性能良好高溫強度高（耐高溫強度高（耐熱），易腐蝕熱），易腐蝕強度、塑性高強度、塑性高，耐腐蝕，鑄，耐腐蝕，鑄造時易氧化造時易氧化強度高，易強度高，易腐蝕，價格腐蝕，價格低低汽缸頭汽缸頭 鋁銅合金鋁銅合金大型空壓機活塞鋁鋅合金大型空壓機活塞鋁鋅合金活塞活塞( (裙部為鋁硅合金裙部為鋁硅合金) )

10、鼓風機用密封件鋁鎂合金鼓風機用密封件鋁鎂合金q 銅及銅合金銅及銅合金 物理性能：物理性能：紫紅色光澤，密度紫紅色光澤，密度8.9g/cm8.9g/cm3 3，熔點，熔點10831083，導，導電、導熱性能良好，塑性好，耐蝕，強度低。電、導熱性能良好，塑性好，耐蝕，強度低。 應用：應用：工業上利用銅制造電線、導電零件、油管等；同工業上利用銅制造電線、導電零件、油管等；同時，還利用純銅（逆磁性材料）不受磁場干擾的特性制備時，還利用純銅（逆磁性材料）不受磁場干擾的特性制備磁性儀器和其他防磁器械等。磁性儀器和其他防磁器械等。 純銅通過合金化處理可以改善其機械性能，銅合金按純銅通過合金化處理可以改善其機

11、械性能，銅合金按其色澤的不同可分為其色澤的不同可分為黃銅、青銅、白銅黃銅、青銅、白銅三大類。三大類。 黃銅黃銅以鋅為主加元素，其外觀呈金黃色光澤。我國應以鋅為主加元素，其外觀呈金黃色光澤。我國應用黃銅在用黃銅在宋代宋代有明確記載。有明確記載。( (黃黃）（銅的百分含量銅的百分含量）屬于屬于Cu-ZnCu-Zn二元合金，其力學性能隨銅的質量分數變化。二元合金，其力學性能隨銅的質量分數變化。 H95H95、H90H90、H85H85有良好的導電性、導熱性和耐蝕性，有有良好的導電性、導熱性和耐蝕性，有適宜的強度和良好的塑性，大量用于冷凝器和散熱器。適宜的強度和良好的塑性，大量用于冷凝器和散熱器。 H

12、70H70、H68H68強度較高、塑性很好，用于深沖零件，如散強度較高、塑性很好，用于深沖零件，如散熱器外殼、彈殼等。熱器外殼、彈殼等。 H62H62、H59H59可高溫熱加工，強度高，塑性較好，可制造可高溫熱加工，強度高，塑性較好，可制造導管、銷釘等。導管、銷釘等。 又稱又稱多元黃銅多元黃銅，在，在Cu-ZnCu-Zn二元合金的基礎上，二元合金的基礎上，加入加入SnSn、SiSi、PbPb、FeFe等合金元素，改善和提高其性能。等合金元素，改善和提高其性能。(黃）黃）鋅除外鋅除外銅含銅含量量主加元素含量，其余為鋅含量主加元素含量，其余為鋅含量 除了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金外除

13、了以鋅或鎳為主加元素的銅合金外，其余銅合金外觀多為棕綠色，通稱為觀多為棕綠色，通稱為青銅青銅。表示方法表示方法：( (青）青）主加元素含量主加元素含量其他合金元素平均含量其他合金元素平均含量 普通青銅以錫為主加元素，又稱普通青銅以錫為主加元素，又稱錫青銅錫青銅。它是人類歷。它是人類歷史上應用最早的合金，具有良好的耐蝕性、減磨性、抗磁史上應用最早的合金，具有良好的耐蝕性、減磨性、抗磁性和低溫韌性，但耐酸性差。性和低溫韌性，但耐酸性差。 青銅牌號的表示方法青銅牌號的表示方法Z Q Sn10 1 其它合金元其它合金元素含量為素含量為1%主加元素錫其含主加元素錫其含量為量為WSn = 10%青銅青銅鑄

14、造鑄造 特殊青銅特殊青銅是不含錫的青銅合金。是不含錫的青銅合金。 鋁青銅鋁青銅有良好的力學性能、耐蝕性和耐磨性，應用最有良好的力學性能、耐蝕性和耐磨性，應用最為廣泛。為廣泛。鈹青銅鈹青銅有較高的彈性極限和疲勞強度，無磁，沖有較高的彈性極限和疲勞強度，無磁，沖擊無火花；強毒，限制生產。擊無火花；強毒，限制生產。 另外，還有另外，還有硅青銅硅青銅、鉛青銅鉛青銅等。等。 以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，以鎳為主要添加元素的銅基合金，呈銀白色，具有金屬光澤，故得名白銅。耐蝕性、耐熱性、具有金屬光澤，故得名白銅。耐蝕性、耐熱性、耐寒性好，中等強度，高塑性，能冷、熱壓加工，耐寒性好，中等強度，高塑

15、性，能冷、熱壓加工，還有很好的電學性能，用作結構材料外、高電阻還有很好的電學性能，用作結構材料外、高電阻和熱電偶合金。和熱電偶合金。u普通白銅：普通白銅：即即Cu-Ni二元合金。銅與鎳形成無限二元合金。銅與鎳形成無限固溶體，為單相固溶體。固溶體，為單相固溶體。 普通白銅在各種腐蝕介質中有極高的化學穩定普通白銅在各種腐蝕介質中有極高的化學穩定性，廣泛應用于海船、醫療器械、化工等。普通性，廣泛應用于海船、醫療器械、化工等。普通白銅的冷熱加工性能好，可生產各種尺寸的板、白銅的冷熱加工性能好，可生產各種尺寸的板、帶、管、棒等半成品。帶、管、棒等半成品。 鐵白銅：鐵白銅：普通白銅中加入少量鐵，稱為鐵白銅

16、。普通白銅中加入少量鐵，稱為鐵白銅。鐵能顯著細化晶粒，提高強度和耐蝕性，尤其是鐵能顯著細化晶粒，提高強度和耐蝕性，尤其是提高海水沖擊腐蝕時的耐蝕性。提高海水沖擊腐蝕時的耐蝕性。 10Ni的銅合金中加入的銅合金中加入l2Fe，對提高耐流，對提高耐流動海水的沖刷腐蝕有顯著效果。動海水的沖刷腐蝕有顯著效果。 30Ni的合金中加入的合金中加入0.5Fe，有相同作用。，有相同作用。白銅中白銅中Fe的加入量不超過的加入量不超過2，否則，反而引起，否則，反而引起腐蝕開裂。腐蝕開裂。鋅白銅鋅白銅：鋅白銅亦稱：鋅白銅亦稱“鎳銀鎳銀”或或“德國銀德國銀”。鋅。鋅能大量溶于能大量溶于Cu-Ni合金中，形成單相合金中

17、，形成單相固溶體。鋅固溶體。鋅起固溶強化作用，提高強度及抗大氣腐蝕能力。起固溶強化作用，提高強度及抗大氣腐蝕能力。 BZnl5-20耐蝕性高，銀白色光澤和力學性能好，耐蝕性高，銀白色光澤和力學性能好，能承受熱冷壓力加工；用于精密儀器、電工器材、能承受熱冷壓力加工；用于精密儀器、電工器材、醫療器材、衛生工程用零件及藝術制品。醫療器材、衛生工程用零件及藝術制品。鋁白銅：鋁白銅：鋁能顯著提高白銅的強度和耐蝕性，但鋁能顯著提高白銅的強度和耐蝕性，但使合金的冷加工性能變差。高的機械性能和耐蝕使合金的冷加工性能變差。高的機械性能和耐蝕性，抗寒，有很好的彈性并能承受冷熱加工。鋁性，抗寒，有很好的彈性并能承受

18、冷熱加工。鋁白銅的機械性能和導熱性比白銅的機械性能和導熱性比B30還好，耐蝕性接還好，耐蝕性接近近B30，焊接性好，可代替，焊接性好，可代替B30。應用最廣泛的電工白銅是康銅、錳銅和考銅應用最廣泛的電工白銅是康銅、錳銅和考銅BMn3-12錳白銅又稱錳銅。具有高的電阻和低的電錳白銅又稱錳銅。具有高的電阻和低的電阻溫度系數，電阻值很穩定，與銅接觸時的熱電勢不大。阻溫度系數，電阻值很穩定，與銅接觸時的熱電勢不大。 用來制作工作溫度在用來制作工作溫度在100以下的標準電阻、電橋、電位以下的標準電阻、電橋、電位差計以及其它精密電氣測量儀器儀表中的電阻元件。差計以及其它精密電氣測量儀器儀表中的電阻元件。B

19、Mn40-1.5錳白銅又稱康銅。熱電動勢高、電阻溫錳白銅又稱康銅。熱電動勢高、電阻溫度系數低和穩定的電阻；耐腐蝕、耐熱；有高的力學性能度系數低和穩定的電阻；耐腐蝕、耐熱；有高的力學性能并能很好地和承受壓力加工。康并能很好地和承受壓力加工。康 銅與銅與Cu、Fe、Ag配對時配對時有高的熱電勢，康銅與銅線接觸的熱電勢為有高的熱電勢，康銅與銅線接觸的熱電勢為3910-6V，而錳銅只有而錳銅只有1.610-6V，銅與康銅配用于，銅與康銅配用于-100+300溫區測溫；也用來制作滑動變阻器，工作溫度在溫區測溫；也用來制作滑動變阻器，工作溫度在500以下的加熱器。以下的加熱器。 1、鎂資源豐富鎂資源豐富，

20、是地殼中僅次于鋁、鐵的第三種最為豐，是地殼中僅次于鋁、鐵的第三種最為豐富的金屬元素，其儲量占地殼的富的金屬元素，其儲量占地殼的2.5%；2 2、密度低密度低，只有鋁的，只有鋁的2/32/3，使鎂合金在許多性能上可與鋁，使鎂合金在許多性能上可與鋁合金相媲美，在許多飛機零件和航天器中越來越多地使用合金相媲美，在許多飛機零件和航天器中越來越多地使用鎂合金鎂合金 ；3 3、化學性質活潑化學性質活潑，易氧化。，易氧化。 概述概述 工業純鎂工業純鎂 銀白色，密度銀白色，密度1.74g/cm1.74g/cm3 3，熔點，熔點650650，沸點，沸點11001100。其晶體結構其晶體結構hcphcp，無同素異

21、構轉變，鎂的電極電位較低，無同素異構轉變，鎂的電極電位較低，抗蝕能力很差，在潮濕的空氣和海水中，易受到腐蝕。當抗蝕能力很差，在潮濕的空氣和海水中，易受到腐蝕。當溫度升高，鎂能被劇烈氧化以至燃燒。溫度升高，鎂能被劇烈氧化以至燃燒。u 工業純鎂牌號用拼音字母工業純鎂牌號用拼音字母M+M+順序號順序號表示。其主要用于表示。其主要用于制造鎂合金和用于其他合金的添加元素，其次還常用作化制造鎂合金和用于其他合金的添加元素，其次還常用作化工與冶金生產中的還原劑和煙火工業、鋼鐵脫硫等。工與冶金生產中的還原劑和煙火工業、鋼鐵脫硫等。 u 純鎂彈性模量小（室溫下僅為純鎂彈性模量小（室溫下僅為45GPa45GPa）

22、，因此在外力），因此在外力作用下彈性變形功較大，鎂合金可承受較大的沖擊和振動作用下彈性變形功較大，鎂合金可承受較大的沖擊和振動載荷。載荷。 作為結構材料，一般要向純鎂中加入一些合金元素制作為結構材料，一般要向純鎂中加入一些合金元素制成鎂合金而應用。鎂合金中常加入的合金元素有成鎂合金而應用。鎂合金中常加入的合金元素有AlAl、ZnZn、MnMn、ZrZr及稀土元素等。及稀土元素等。 鎂的合金化鎂的合金化 添加添加AlAl：產生固溶強化，同時沉淀析出強化相產生固溶強化，同時沉淀析出強化相MgMg1717AlAl1212，增加了合金強度和塑性；增加了合金強度和塑性； 添加添加MnMn：提高合金的耐熱

23、性和抗蝕性，并改善焊接性；提高合金的耐熱性和抗蝕性，并改善焊接性； 添加少量添加少量ZrZr和稀土元素和稀土元素：細化晶粒，提高耐熱性并改善細化晶粒，提高耐熱性并改善鎂合金的工藝性能等多方面作用。鎂合金的工藝性能等多方面作用。 雜質元素雜質元素：FeFe、NiNi、CuCu等元素對等元素對MgMg合金性能危害很大，合金性能危害很大，作為雜質必須嚴格控制其在合金中的含量。作為雜質必須嚴格控制其在合金中的含量。 添加添加ZnZn：產生固溶強化，其沉淀析出相產生固溶強化，其沉淀析出相MgMg2 2ZnZn3 3或或MgZnMgZn2 2，強化效果不及強化效果不及MgMg1717AlAl1212元素，

24、故一般元素，故一般ZnZn元素用于配合其他元素用于配合其他合金元素來強化合金元素來強化MgMg； 鎂合金分為形變鎂合金和鑄造鎂合金兩大類，其編號鎂合金分為形變鎂合金和鑄造鎂合金兩大類，其編號方法與鋁合金類似，如方法與鋁合金類似，如MB1MB1表示表示1 1號形變鎂合金，號形變鎂合金，ZM1ZM1表示表示1 1號鑄造鎂合金。號鑄造鎂合金。 工業中常用鎂合金主要集中于工業中常用鎂合金主要集中于Mg-Al-ZnMg-Al-Zn、Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr、Mg-RE-ZrMg-RE-Zr、Mg-MMg-M等幾個合金系列。等幾個合金系列。u 鎂合金的分類和常用鋁合金鎂合金的分類和常用鋁合金 我國

25、目前的形變鎂合金主要為我國目前的形變鎂合金主要為Mg-MnMg-Mn系，系，Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系系和和Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr系三類。系三類。 Mg-MnMg-Mn系合金系合金有良好的耐蝕性和焊接性能，其板材用有良好的耐蝕性和焊接性能，其板材用于制作蒙皮等焊接結構件，以及通過鍛造制作外形復雜的于制作蒙皮等焊接結構件，以及通過鍛造制作外形復雜的耐蝕構件，且一般在退火狀態使用；耐蝕構件，且一般在退火狀態使用； Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系合金系合金強度較高，塑性好，多用于制造有中強度較高，塑性好，多用于制造有中等力學性能要求的零件；等力學性能要求的零件； Mg-Zn-Z

26、rMg-Zn-Zr系系強度最高，屬高強鎂合金，是在航空等工強度最高，屬高強鎂合金，是在航空等工業應用最多的變形鎂合金，使用時應進行人工時效強化。業應用最多的變形鎂合金，使用時應進行人工時效強化。 我國八個牌號的鑄造鎂合金又分為高強度鑄造鎂合金我國八個牌號的鑄造鎂合金又分為高強度鑄造鎂合金和耐熱鑄造鎂合金兩大類。和耐熱鑄造鎂合金兩大類。 高強度鑄造鎂合金高強度鑄造鎂合金有有Mg-Al-ZnMg-Al-Zn系（系（ZM5ZM5）和）和Mg-Zn-ZrMg-Zn-Zr系（系（ZM1ZM1，ZM2ZM2，ZM7ZM7，ZM8ZM8），其有高的室溫強度，塑性好），其有高的室溫強度，塑性好且工藝性能優異，

27、但耐熱性差（且工藝性能優異，但耐熱性差（150150使用），可用于制使用），可用于制造飛機發動機，衛星中承受較高載荷的鑄造結構件。造飛機發動機，衛星中承受較高載荷的鑄造結構件。 耐熱鑄造鎂合金耐熱鑄造鎂合金是是Mg-RE-ZrMg-RE-Zr系（系（ZM3ZM3、ZM4ZM4、ZM6ZM6），）， 合金工藝性能好，可在溫度合金工藝性能好，可在溫度(200(200250)250)長期使用，短長期使用，短期使用溫度達期使用溫度達(300(300350)350)，但其常溫強度和塑性較低。，但其常溫強度和塑性較低。 u n鈦合金質量小，強度高，具有很高的耐蝕性和鈦合金質量小，強度高，具有很高的耐蝕性和

28、耐熱性。耐熱性。n熔點高、熔煉和澆注工藝復雜，價格昂貴。熔點高、熔煉和澆注工藝復雜，價格昂貴。n一、純鈦一、純鈦n灰白色，熔點灰白色，熔點1668 ，固態有同素異構轉變。，固態有同素異構轉變。焊接性好、強度低、塑性好、易于冷壓加工。焊接性好、強度低、塑性好、易于冷壓加工。n二、鈦合金二、鈦合金n按退火和淬火狀態組織不同：按退火和淬火狀態組織不同： 鈦合金，鈦合金， 鈦合鈦合金和金和 + 鈦合金鈦合金 n牌號：牌號：TA、TB、TC加上編號加上編號（一）（一） 鈦合金鈦合金 組織全部為組織全部為 固溶體，組織穩定。固溶體，組織穩定。單相合金不能熱處理強化。單相合金不能熱處理強化。（二）（二） 鈦合金鈦合金具