2015年一级建造师教材机电工程预习第一章：常用(2)

　　二、 皇金属的类型及应用

　　通常将钢铁以外的金属及其合金，统称为有色金属。有色金属具有钢铁所没有的许多特殊的力学和物理性能，为机电工程中不可缺少的材料。

　　有色金属的种类很多，密度大于4.5 g/cm3的金属称为重金属，如铜、锌、镍等;密度小于等于4.5 g/cm3的金属称为轻金属，如铝、镁、钛等。

　　1.重金属

　　(1)铜及铜合金的特性及应用

　　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。主要用于作导体、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。

　　在纯铜中加入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，主要品种有黄铜、青铜和白铜，在机电工程中广泛使用的是铜合金。

　　例如，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。

　　(2)锌及锌合金的特性及应用

　　纯锌具有一定的强度和较好的耐腐蚀性，在室温下较脆，在100～150℃时变软，超过200℃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。锌合金分为变形锌合金、铸造锌合金和热镀锌合金。

　　(3)镍及镍合金的特性及应用

　　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。

　　镍合金是在镍中加入铜、铬、钼等而形成的，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。

　　例如，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。

　　2.轻金属

　　(1)铝及铝合金的特性及应用

　　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。工业纯铝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。

　　例如，油箱、油罐、管道、铆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。

　　(2)镁及镁合金的特性及应用

　　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。

　　在镁中加入铝、锰、锌等可制成镁合金，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。

　　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。如，镁合金弹性变形功效大，吸收能量多，减振性好，飞机的起落架轮毂很多就是采用镁合金制造，就是发挥其减振性好这一特性。但镁合金抗蚀性差，在使用时要采取防护措施，如氧化处理，涂装保护等。

　　例如，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、轮毂、桌椅框架、变速箱壳、发动机罩和汽缸盖等。

　　(3)钛及钛合金的特性及应用

　　纯钛的强度低，高熔点，但比强度高，塑性及低温韧性好，耐腐蚀性好，容易加工成型。纯钛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。随着钛的纯度降低，强度升高r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，钛合金常用做压气机盘、压气机叶片、发动机罩、燃烧室外壳及喷气管等。