合金的应用

一：常见的合金材料及其应用

合金是一种金属元素和一种或几种其它元素（金属或者非金属均可）熔合后而组成的具有金属特性的物质。组成合金最基本的、能独立存在的物质称为组元，简称元。绝大多数情况下，组元即是构成合金的元素。根据组元的数量，可分为二元合金、三元合金或多元合金。如简单黄铜是由铜和锌两种元素组成的二元合金；硬铝是由铝、铜、镁三种元素组成的三元合金。由于合金的优良的特性，在实际生活中有着广泛地应用。下面主要介绍几种：（一）、变形铝合金按性能和用途不同，可分为：工业纯铝（L）、防锈铝（LF）、锻铝（LD）、硬铝（LY）、超硬铝（LC）和特殊铝（LT）。1、工业纯铝：其加工性能好，导电性好，主要用于制作导电母线电线及热交换器。2、防锈铝：防锈铝是热处理不可强化合金，只能通过冷加工来强化。常用的有LF2（5052）、LF4（5083）和LF21（3003），具有中等强度良好的塑性和抗蚀性。3、锻铝：LD2-2具有良好的塑性，冷、热态都易成形。广泛用于制造中等强度常温下工作的锻件、挤压型材和管材。LD10又称高强度硬铝，有良好的塑性，有较好的耐热性和可焊性，但材料的纵向和横向性能差距较大。可加工成管、棒、型、线及锻件，主要用作高负荷的结构件。4、硬铝：硬铝的强度高，典型牌号为LY12（2024）。该牌号的热挤压型材热处理后，其室温下的抗拉强度可达392MPa以上，有一定的耐热性，可用作150°C以下工作的零件。5、超硬铝：典型牌号有LC4，亦称超高强度硬铝，挤压件室温下的抗拉强度不小于539MPa。主要用于航空工业，飞机结构中主要受力元件。（二）、铜合金主要包括铍铜合金、银铜合金、镍铜合金、钨铜合金、磷铜合金。１、铍铜合金：铍铜合金是一种可锻和可铸合金，属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点。铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件和耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具。

２、银铜合金：银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼，经铸造得到坯料，再加工成各种规格的成品。银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线。

３、镍铜合金：镍铜合金通常被称为白铜。纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性，主要应用在海水淡化及海水热交换系统、汽车制造、船舶工业、硬币、电阻线、热电偶。

４、钨铜合金：这种合金主要用于制造高压触头，用在断路器、负荷开关、环网柜等高压电器上，其具有优良的耐电蚀性，抗熔焊性及耐压性。

５、磷铜合金：磷铜合金主要应用于印制电路板、五金、塑料和电铸电镀用磷铜阳极；电气接点和插接件用铜带；引线框架用铜带；用于电机、空调、冷冻机行业的代银钎料。（三）、 铁合金铁合金是铁与一种或几种金属或非金属元素组成的合金。铁合金是炼钢和机械铸造业的主要原料之一，在炼钢和铸造时用作脱氧剂、脱硫剂和合金添加剂。铁合金的品种很多，一般按照其所含元素分类，例如：1、硅铁：工业硅铁——含硅95%、75%、45%等硅铁，贫硅铁（含硅12%），硅铝合金，硅钙合金。

2、锰铁：高碳锰铁（含碳为7%），中碳锰铁（含碳1.0~1.5%），低碳锰铁（含碳0.5%），金属锰，硅锰合金。3、铬铁：高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁、微碳铬铁、超微碳铬铁、金属铬、硅铬合金。

4、其它铁合金。如钨铁、钼铁、钛铁、钒铁、磷铁、硼铁、镍铁、铌铁、锆铁、稀土合金等。（四）、镁合金镁合金作为最轻的结构材料及可......余下全文>>

二：简述合金钢的应用范围

合金钢已有一百多年的历史了。工业上较多地使用合金钢材大约是在19世纪后半期。当时由于钢的生产量和使用量不断增大，机械制造业需要解决钢的加工切削问题，1868年英国人马希特(R.F.Mushet)发明了成分为2.5%Mn-7%W的自硬钢，将切削速度提高到5米/分。随着商业和运输的发展,1870年在美国用铬钢(1.5～2.0%Cr)在密西西比河上建造了跨度为 158.5米的大桥；由于加工构件时发生困难,稍后,一些工业国家改用镍钢(3.5%Ni)建造大跨度的桥梁。与此同时,一些国家还将镍钢用于修造军舰。随着工程技术的发展，要求加快机械的转动速度，1901年在西欧出现了高碳铬滚动轴承钢。1910年又发展出了18W-4Cr-1V型的高速工具钢，进一步把切削速度提高到30米/分。可见合金钢的问世和发展，是适应了社会生产力发展的要求，特别是和机械制造、交通运输和军事工业的需要分不开的。

20世纪20年代以后，由于电弧炉炼钢法被推广使用，为合金钢的大量生产创造了有利条件。化学工业和动力工业的发展，又促进了合金钢品种的扩大，于是不锈钢和耐热钢在这段期间问世了。1920年德国人毛雷尔 (E.Maurer) 发明了18-8型不锈耐酸钢，1929年在美国出现了Fe-Cr-Al电阻丝，到1939年德国在动力工业开始使用奥氏体耐热钢。第二次世界大战以后至60年代，主要是发展高强度钢和超高强度钢的时代，由于航空工业和火箭技术发展的需要，出现了许多高强度钢和超高强度钢新钢种，如沉淀硬化型高强度不锈钢和各种低合金高强度钢等是其代表性的钢种。60年代以后，许多冶金新技术，特别是炉外精炼技术被普遍采用，合金钢开始向高纯度、高精度和超低碳的方向发展，又出现了马氏体时效钢、超纯铁素体不锈钢等新钢种。国际上使用的有上千个合金钢钢号，数万个规格，合金钢的产量约占钢总产量的10%，是国民经济建设和国防建设大量使用的重要金属材料。

三：铝合金的应用领域

各种飞机都以铝合金作为主要结构材料。飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。飞机依用途的不同，铝的用量也不一样。着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用，如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量 81%。军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量，如最大飞行速度为马赫数 2.5的F-15高性能战斗机仅使用35.5%铝合金。有些铝合金有良好的低温性能,在-183～-253[2oc]下不冷脆，可在液氢和液氧环境下工作，它与浓硝酸和偏二甲肼不起化学反应,具有良好的焊接性能,因而是制造液体火箭的好材料。发射“阿波罗”号飞船的“土星” 5号运载火箭各级的燃料箱、氧化剂箱、箱间段、级间段、尾段和仪器舱都用铝合金制造。航天飞机的乘员舱、前机身、中机身、后机身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用铝合金制做的。各种人造地球卫星和空间探测器的主要结构材料也都是铝合金。以下是各种型号的应用领域：1050 食品、化学和酿造工业用挤压盘管，各种软管，烟花粉。1060 要求抗蚀性与成形性均高的场合，但对强度要求不高，化工设备是其典型用途。1100 用于加工需要有良好的成形性和高的抗蚀性但不要求有高强度的零件部件，例如化工产品、食品工业装置与贮存容器、薄板加工件、深拉或旋压凹形器皿、焊接零部件、热交换器、印刷板、铭牌、反光器具。1145 包装及绝热铝箔，热交换器。1199 电解电容器箔，光学反光沉积膜。1350电线、导电绞线、汇流排、变压器带材。2011 螺钉及要求有良好切削性能的机械加工产品。2014 应用于要求高强度与硬度（包括高温）的场合。飞机重型、锻件、厚板和挤压材料，车轮与结构元件，多级火箭第一级燃料槽与航天器零件，卡车构架与悬挂系统零件。2017 是第一个获得工业应用的2XXX系合金，它的应用范围较窄，主要为铆钉、通用机械零件、结构与运输工具结构件，螺旋桨与配件。2024 飞机结构、铆钉、导弹构件、卡车轮毂、螺旋桨元件及其他种种结构件。2036汽车车身钣金件。2048 航空航天器结构件与兵器结构零件。2124 航空航天器结构件。2218飞机发动机和柴油发动机活塞，飞机发动机汽缸头，喷气发动机叶轮和压缩机环。2219 航天火箭焊接氧化剂槽，超音速飞机蒙皮与结构零件，工作温度为-270~300℃。焊接性好，断裂韧性高，T8状态有很高的抗应力腐蚀开裂能力。2319 焊拉2219合金的焊条和填充焊料。2618 模锻件与自由锻件。活塞和航空发动机零件。2A01 工作温度小于等于100℃的结构铆钉。2A02 工作温度200~300℃的涡轮喷气发动机的轴向压气机叶片。2A06 工作温度150~250℃的飞机结构及工作温度125~250℃的航空器结构铆钉。2A10 强度比2A01合金的高，用于制造工作温度小于等于100℃的航空器结构铆钉。2A11 飞机的中等强度的结构件、螺旋桨叶片、交通运输工具与建筑结构件。航空器的中等强度的螺栓与铆钉。2A12 航空器蒙皮、隔框、翼肋、翼梁、铆钉等，建筑与交通运输工具结构件。2A14 形状复杂的自由锻件与模锻件。2A16 工作温度250~300℃的航天航空器零件，在室温及高温下工作的焊接容器与气密座舱。2A17 工作温度225~250℃的航空器零件。2A50 形状复杂的中等强度零件。2A60 航空器发动机压气机轮、导风轮、风扇、叶轮等。2A70 飞机蒙皮，航空器发动机活塞、导风轮、轮盘等。2A80 航空发动机压气机叶片、叶轮、活塞、涨圈及其他工作温度高的零件。2A90 航空发动机活塞......余下全文>>

四：合金所具有的广泛用途

形状记忆合金的最早应用是在管接头和紧固件上。用形状记忆合金加工成内径比欲连接管的外径小4％的套管，然后在液氮温度下将套管扩径约8％，装配时将这种套管从液氮取出，把欲连接的管子从两端插入。当温度升高至常温时，套管收缩即形成紧固密封。这种连接方式接触紧密能防渗漏，远胜于焊接，特别适合用于航空、航天、核工业及海底输油管道等危险场合。

记忆合金最令人鼓舞的应用是在航天技术中。1969年7月20日，“阿波罗”11号登月舱在月球着陆，实现了人类第一次登月旅行的梦想。宇航员登月后，在月球上放置了一个半球形的直径数米大的天线，用以向地球发送和接受信息。数米大的天线装在小小的登月舱里送上了太空。天线就是用当时刚刚发明不久的记忆合金制成的。用极薄的记忆合金材料先在正常情况下按预定要求做好，然后降低温度把它压成一团，装进登月舱带上天去。放到月面上以后，在阳光照射下温度升高，当达到转变温度时，天线又“记”起了自己的本来面貌，变成一个巨大的半球形。

目前，形状记忆效应和超弹性已广泛用于医学和生活各个领域。如制造血栓过滤器、脊柱矫形棒、接骨板、人工关节、妇女胸罩、人造心脏等等。还可以广泛地础用于各种自动调节和控制装置。形状记忆薄膜和细丝可能成为未来超微型机械手和机器人的理想材料。特别是它的质轻、高强度和耐蚀性使它备受各个领域青睐。

更多参考.

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五：钛合金的应用

自1795年发现钛至今已有200多年的历史，但是由于钛的熔点高、化学性质十分活泼，塑性良好的纯钛很难制取；钛锭的冶炼需在真空中进行；制造工艺复杂，从而使得钛及其合金长期不能广泛用于工业生产。从20世纪50年代开始，由于航空航天技术的迫切需要，钛工业得到了迅速的发展。现在，钛及钛合金不仅是航空航天工业中不可缺少的结构材料，在造船、化工、冶金、医疗等方面也获得了广泛的应用[1]。

钛合金的应用决定于钛及钛合金的特点和对产品的要求。概括起来，钛及钛合金的特点有如下[1～4]。

①钛的密度小、比强度高。钛的密度为4510kg／m^3，介于铝(2700kg／m^3)和铁(7600kg／m^3)之间。钛合金的比强度高于铝合金和钢。

②钛合金的工作温度范围较宽，低温钛合金在-253℃还能保持良好的塑性，而耐热钛合金的工作温度可达550℃左右，其耐热性明显高于铝合金和镁合金，如果克服了550℃以上的氧化污染问题，其使用温度还可能进一步提高。

③钛及钛合金还具有优良的抗蚀性，特别是在海水和海洋大气环境中抗蚀性极高，这使其在应用于舰艇和水上飞机上时具有很大的竞争优势；钛在各种浓度的硝酸、铬酸中都很稳定，温度升高，反应也慢。此外纯钛在碱溶液中和大多数有机酸和化合物中的抗蚀性也很高；而且，钛的腐蚀性能的突出特直是不发生居部腐蚀和晶间腐蚀，一般为均匀腐蚀。

④钛的化学活性很高，极易受氢、氧、氮的污染，难以冶炼和加工，使得生产成本较高。

⑤导热性差(只有铁的1／5，铝的1／3)，摩擦系数大(0．42)，抗磨性也较差，故在切削加工时，容易使工件及刀具温度升高，造成粘刀，降低刀具寿命，故切削加工性差。

⑥弹性模量低，影响构件的刚度，也使细长构件的使用受到限制，不过在某些情况下，也可利用钛的σs／E比值大的特点制作弹性元件。

目前钛合金的主要用途可大致分为三类，即喷气发动机、航空构架和工量

应用。

钛合金可分为两种主要类别：耐蚀合金和结构合金。耐蚀合金通常为单相。相并加有不多的固溶强化添加剂及。稳定元素，如钯和铝。这些合金用于化学、能源、造纸及食品加工工业以及生产高耐蚀性管材、热交换器、阀门外套及容器。除了极优越的耐蚀性外，单相。合金具有良好的焊接性能，易于加工制造，但强度相对较低。而结构合金可分为四种：近α合金、α+β合金、β合金以及钛铝金属间化合物[5]。1954年Ti-6A1-4V被采用，这个合金很快成为迄今为止最重要的钛合金，因为它有极佳的综合力学性能及良好的加工能力。在由美国主要钛生产厂家供应的市场中，耐蚀合金占总产量的25％，Ti-6Al-4V为60％，余下的15％则为其他结构合金。钛合金能达到令人满意的综合力学性能，因而使它们成为许多航空航天及商业应用的备选材料。但是，由于钛合金零件价格昂贵，限制了它们的应用范围。

在美国，钛合金主要应用于宇航领域；在日本，大部分钛用于非航空航天方面。目前，全世界约有30多个国家从事钛合金的研究和开发，其中美、俄两国研究钛合金历史较长，实力最强。表9—2为世界各国钛的消费结构比较，从消费结构上看，美国、西欧和俄罗斯，钛材的60％～70％用于航空航天领域，民用工业相对较少， 日本和中国则不同，民用工业领域里钛消费量约占85％—90％，航空航天领域约占10％～15％。

在每种市场中对钛合金产品的要求是基于特定用途的具体要求，例如，喷气式发动机的要求主要集中在高温抗拉强度、蠕变强度和高温下的稳定性，第二位的性能考虑则是疲劳强度和断裂韧性。航空构架则是......余下全文>>

六：钛合金主要应用在哪些领域

钛金属已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一，并在化工装置中已确立了他的耐腐蚀地位。作为化工设备中的理想材料，钛也愈来愈引起工程技术人员的重视。

经过多年的推广，钛及其合金已作为一种优异的耐腐蚀结构材料在化工生产中得到了广泛应用。目前钛设备的应用已从最初的“纯碱与烧碱工业”扩展到氯酸盐、氯化铵、尿素、有机合成、染料、无机盐、农药、合成纤维、化肥、和精细化工等行业，设备种类已从小型、单一化发展到大型、多样化。具化工部门预计，化工行业的用钛量将超过1500吨。目前，国产化工钛设备中，数量最多的是换热器，其次是钛阳极和容器。调查结果表明钛换热器占56.66%，钛阳极占20.41%，钛容器占16.28%，其它占6.65%。

钛在化工中用的最早、用量最大的是氯碱工业，目前全国有大中小氯碱厂近200家，其中大部分采用钛阳极槽和离子膜电槽生产烧碱，因此设备用钛量较大。

纯碱又称碳酸钠，是基本化工原料之一。生产纯碱的方法主要有天然碱法和以盐为原料的氨碱法和联碱法。无论采用那种工艺生产，设备都会受到氯化钠和氯化铵等介质的强烈腐蚀。国外在纯碱工业中已广泛使用了钛设备，中国自1965年以来，大连氯碱工业研究所、上海浦东化肥厂、大化公司碱分厂、天津碱厂、鸿鹤化工厂、湖北化工厂、青岛碱厂、以及新建三大碱厂都先后使用了钛材、钛设备。

化工行业中的无机化工、无机化合物、有机化工以及化肥、农药、染料、精细化工、化学试剂等也都广泛使用了钛材。

七：铝镁合金可应用于那些领域

镁合金的特点:在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。 应用范围:镁合金广泛用于携带式的器械和汽车行业中，达到轻量化的目的。 镁合金的比重虽然比塑料重，但是，单位重量的强度和弹性率比塑料高，所以，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的薄而且轻。另外，由于镁合金的比强度也比铝合金和铁高，因此，在不减少零部件的强度下，可减轻铝或铁的零部件的重量。 应用范围:手机电话，笔记本电脑上的液晶屏幕的尺寸年年增大，在它们的枝撑框架和背面的壳体上使用了镁合金。 传热性:虽然镁合金的导热系数不及铝合金，但是，比塑料高出数十倍，因此，镁合金用于电器产品上，可有效地将内部的热散发到外面。 应用范围:在内部产生高温的电脑和投影仪等的外壳和散热部件上使用镁合金。电视机的外壳上使用镁合金可做到无散热孔。 电磁波屏蔽性:镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好，因此，使用镁合金可省去电磁波屏蔽膜的电镀工序。 应用范围:在手机电话的壳体和屏蔽材料上使用了镁合金。 机械加工性能:镁合金比其他金属的切削阻力小，在机械加工时，可以较快的速度加工。 表:各种金属的切削阻力(以镁合金的切削阻力为1) 金属名 切削阻力 镁合金 1.0 铝合金 1.8 黄铜2.3 铸铁3.5 耐凹陷性好:镁合金与其他金属相比抗变形力大，由冲撞而引起的凹陷小于其他金属。 对振动冲击的吸收性:由于镁合金对振动能量的吸收性能好，使用在驱动和传动的部件上可减少振动。另外，冲击能量吸收性能好，比铝合金具有更好的延伸率的镁合金，受到冲击后，能吸收冲击能量而不会产生断裂。 应用范围:在硬盘驱动器的读出装置等的振动源附近的零件上使用镁合金。若在风扇的风叶上使用镁合金，可减小振动达到低骚音。此外，为了在汽车受到撞击后提高吸收冲击力和轻量化，在方向盘和坐椅上使用镁合金。 抗蠕变性能:镁随着时间和温度的变化在尺寸上蠕变少。 再生:镁合金与塑料不同，它可以简单地再生使用且不降低其机械性能，而塑料很难在不降低其机械性能再生使用。镁合金与其他金属相比，熔点低，比热小，在再生熔解时所消耗的能源是新材料制造所消耗的能源的4%。 表:各种材料的物理性质比较 材料名 密度(g/cm3) 熔点(℃) 导热系数(W/Mk) 抗拉强度(MPa) 屈服点(MPa) 延伸率(%) 比强度 杨氏模量(GPa) 镁合金(触变成形) AZ91 1.82 596 72 280 160 8 154 45 AM60 1.79 615 62 270 140 15 151 45 铝合金 (压铸成形) 380 2.70 595 100 315 160 3 117 71 钢铁 碳素钢 7.86 1520 42 517 400 22 66 200 塑料ABS 1.03 90(Tg) 0.2 35 * 40 34 2.1 PC 1.23 160(Tg) 0.2 104 * 3 85 6.7