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有色金屬的基本知識
[ 時間：2021-04-13 點擊：1253 ]
有色金屬是相對黑色金屬而言的， 在80多種金屬大家庭中除了鐵、錳、鉻以外的金屬都是有色金屬。常用的有色金屬有銅、鋁、鉛、鋅、鎳、錫、鎂、鈦、鎘、銻、鈷、鎢、鉬、釩等。
1.銅及其合金
銅的新鮮斷口呈玫瑰色，由于覆蓋一層 氧化物薄膜而變為紅褐色，其密度8. 9 g/ cm3，熔點1083 ℃，沸點2580 ℃，導熱率0. 98 cal/(cm.s. ℃)，電阻率0.017 241Ωmm2/m,其表面氧化物有CuO和Cu2O。銅與鋅的合金是黃銅，銅與鎳的合金是白銅，銅與其他金屬的合金是青銅。
(1)黃銅
黃銅主要是由銅和鋅組成的合金，其特點是耐磨性能高，強度高，硬度大，耐化學腐蝕，切削工藝性好。黃銅常發生季裂(應力腐蝕開裂)，在氨氣、氨水或硫酸中明顯。黃銅季裂的原因有三，一是點蝕(電化學腐蝕)，二是脫鋅，三是殘余應力。
黃銅分類如下：
①加人Zn,只由銅鋅組成，稱普通黃銅，用來制造銅板、銅管等。
②加人Pb,除了銅鋅，還有鉛，切削加工性能特別好，稱快切黃銅，鑄造性好，流動性好。
③加入Sn,除了銅鋅，還有錫，耐腐蝕，用于海洋氣候。
④加人AI,提高強度、硬度，提高大氣中抗腐蝕性，用于制造耐腐蝕零件。
⑤加人si,提高力學性能、耐腐蝕性和耐磨性，用于制造海船零件及化工機械零件。
⑥加入Mn,如58- 4(L105),常作釬料，高溫潤濕性好。
⑦加入Ni,耐熱、耐腐蝕性好。
⑧加入Fe,耐熱、耐腐蝕性好。
(2)白銅
白銅是指銅鎳合金，呈銀白色。純銅加鎳可以顯著提高強度、耐腐蝕性和硬度，并降低電阻率溫度系數。與其他銅合金相比，白銅的機械性能和物理性能都較好，尤其是耐熱和耐腐蝕性能。
白銅分類如下：
①加人Ni,簡單的鎳白銅。
②加人Zn，除了鎳之外，還含有鋅叫鋅白銅，加工性好，耐腐蝕。
③加入Mn,鎳太貴，以錳代鎳叫錳白銅，有較寬的溫度使用范圍。
④加人Fe,除了鎳之外，還含有鐵叫鐵白銅，鐵白銅的成本低、強度高、抗腐蝕性好，特別是抗流動海水腐蝕性能好。
⑤加入AI,除了鎳之外，還含有鋁叫鋁白銅，鋁白銅耐腐蝕，用于造船和電力、化工等工業部門中各種高強腐蝕件的制造。
(3)青銅
青銅是除銅鋅、銅鎳合金外的所有銅合金的統稱，具有熔點低、硬度大、可塑性強的優點，適用于鑄造各種器具。其分類如下：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、鈦青銅、鋯青銅、鎘青銅、錳青銅和鉻青銅等。
2. 鋁及其合金
(1)鋁的主要特性
①鋁是銀白色的輕金屬，密度約為2. 72 g/cm3，約為純銅的1/3。
②鋁的熱容量和培化潛熱高，純鋁的熔點約為661 ℃.沸點約為2450℃，其氧化物Al2O3，熔點約為2 050 ℃。
③鋁為面心立方結構。
④工業純鋁塑性板高(Z=80%)，很容易承受各種成型工藝，但其強度過低， 故純鋁只有通過冷變形強化或合金化來提高其強度后，才能作結構材料。
⑤鋁線膨脹系數為23.5x10*/9(100 C以下)，其彈性模量為70 GPa。
⑥鋁導電率是銅的60%左右，電阻率是銅的50%，導熱率是銅的70%。常見金屬的導電率從高到低次序為： Ag、 Cu、Au、Al。總之，鋁的密度小、塑性好、易加工、抗腐蝕性好，且資源豐富，在地殼中含量約占7. 73% (質量分數)。
(2)鋁合金的分類
鋁合金可分為鑄造鋁合金、變形鋁合金、不能熱處理強化鋁合金和可熱處理強化鋁合金。鋁合金中常加的元素有Si、Cu、Mg、Zn等。鑄造鋁合金的特點：強度低，成本低，材料化學成分波動大，機械性能差，但流動性好。變形鋁合金特點：強度高，對成分要求嚴，機械性能好。不能熱處理強化鋁合金有AI-Si系、AI-Mn系，可熱處理強化鋁合金有AI-Cu系、AI-Mg系和Al-Zn系。
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