《建筑工程技术与计量-安装工程》知识点梳理:第一章-第一节:常用有色金属特性

发表时间:2024-05-09 10:14:28 作者: 新闻中心

  密度小(p=2.7g/cm2),比强度高(材料的抗拉强度与材料表观密度之比)、耐蚀性好、导电、导热、反光性能好、磁化率极低、塑性好、易加工成型和铸造各种零件。

  铝及铝合金在采用各种强化手段后能够达到与普通低合金钢相近的强度,而且强度要比普通钢高得多。铝及铝合金在电气工程、一般机械和轻工业中都有广泛的用途。

  纯铝材料按纯度可分为高纯铝、工业高纯铝和工业纯铝三类。高纯铝大多数都用在科学研究及制作电容器等;工业高纯铝用于制作铝箱、包铝及冶炼铝合金的原料;工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。纯铝的强度很低,不宜作为结构材料使用。

  铝合金是在铝中加入合金元素获得,具有较高强度,同时保持良好的加工性能。许多铝合金不仅可通过冷变形提高强度,而且可用热处理来大幅地改善性能。

  根据成分及工艺特点,铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两类。变形铝合金塑性较好,适于变形加工;铸造铝合金流动性较好,适于铸造生产。

  变形铝合金包括防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金及锻铝合金等。在工程中一般常用的是防锈铝合金(LF,该合金抗蚀性能高,塑性和焊接性能好,大多数都用在焊接件、容器、管道,以及承受中等荷载的零件及制品,也可用作铆钉。

  铸造铝合金(ZL)分为Al-Si铸造铝合金、Al-Cu铸造铝合金、Al-Mg铸造铝合金和Al-Zn铸造铝合金。各铸造铝合金在工程使用中表现出不同的特性,如Al-Mg铸造铝合金强度高,密度小,有良好的耐蚀性,但铸造性能不佳,耐热性不良。该合金多用来制造承受冲击荷载,以及在腐蚀性介质中工作的外形不太复杂的零件,如氨用泵体等。

  纯铜呈紫红色,常称紫铜,大多数都用在制作电导体及配制合金。纯铜的强度低,不宜用作结构材料。

  有优良的导电性和导热性、较好的耐蚀性和抗磁性、优良减摩性和耐磨性、较高的强度和塑性、高的弹性极限和疲劳极限、易加工成型和铸造各种零件。

  在铜中加入合金元素后,可获得较高的强度,同时保持纯铜的某些优良性能。一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。

  1)黄铜(H)。以锌为主加元素的铜合金称为黄铜。按照化学成分,黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。

  为了获得更高的强度、抗蚀性和良好的铸造性能、在铜锌合金中加入铝、硅、锰和镍等元素,形成各种复杂黄铜,如铅黄铜、锰黄铜和铝黄铜等。铅黄铜大多数都用在要求良好切削性能及耐磨性能的零件;锰黄铜常用来制造轴承等耐磨件;铝黄铜可制作耐蚀零件,还可用来制造大型蜗杆等重要零件。

  2)青铜(Q)。青铜包括有锡青铜、铝青铜和硅青铜等。锡青铜在化工、机械、仪表等工业中大范围的应用,大多数都用在制造轴承、轴套等耐磨零件和弹簧等弹性元件,以及抗蚀、抗磁零件等;铝青铜可制造齿轮、轴套和蜗轮等在复杂条件下工作的高强度抗磨零件,和弹簧和其他高耐蚀性弹性元件;硅青铜可制作弹簧、齿轮、蜗轮、蜗杆等耐蚀和耐磨零件。

  镍及镍合金是用于化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境的比较理想的金属材料。

  由于镍的标准电极电势大于铁,可获得耐蚀性优异的镍基耐蚀合金。镍力学性能好,尤其塑性、韧性优良,能适应多种腐蚀环境。大范围的应用于化工、制碱、冶金、石油等行业中的能承受压力的容器、换热器、塔器、蒸发器、搅拌器、冷凝器、反应器和储运容等。镍在许多有机酸中也较稳定,可用于制药和食品制造业等。

  钛的许多优异性能是其他材料所不及的,且钛资源丰富,储量仅次于铝、铁和镁,为四大金属元素之一。钛合金不仅在飞机、导弹、航天和舰船等方面大范围的应用,而且也正向民用领域推广。

  钛在高温下化学活性极高,很容易与氧、氮和碳等元素形成稳定的化合物,所以在大气中工作的钛及钛合金只在540℃以下使用;钛拥有非常良好的低温性能,可作低温材料;常温下钛具有极好的抗蚀性能,在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定。但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解,所以工作介质为氢氟酸的设备容器或管道系统中不能应用钛合金。

  工业纯钛的棒材、板材和挤压型材用于化工等行业,可制造各种耐蚀、500℃以下耐热零件,如热交换器等。

  熔点低、耐磨和减磨性能好、耐蚀性高、抗 X射线和γ射线穿透能力强、塑好、强度低。

  在铅中加入锑、铜、锡和砷等元素可提高铅的再结晶温度、细化晶粒、提高硬度和强度等,并保持合金的良好耐蚀性。铅在大气、淡水、海水中很稳定,铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。铅与硫酸作用时,在其表面产生一层不溶解的硫酸铅,它可保护内部铅不再被继续腐蚀。铅不耐硝酸的腐蚀,在盐酸中也不稳定。

  密度小(p=1.7g/cm2)、比强度和比刚度高、能承受大的冲击荷载、有良好的机械加工性能和抛光性能,对有机酸、碱类和液体燃料有较高的耐蚀性

  镁及镁合金的主要特性是密度小、化学活性强、强度低,但纯镁一般不能用于结构材料。虽然镁合金相对密度小,且强度不高,但它的比强度和比刚度却可以与合金结构钢相媲美,镁合金能承受较大的冲击、振动荷载,并有良好的机械加工性能和抛光性能。其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。