铸材与工艺4-铝合金铜合金.pdf

铸造材料与工艺铸造材料与工艺
⎯⎯铸造非铁合金铸造非铁合金
材料科学与工程学院
材料成形与控制工程系

毛卫民
44铸造非铁合金铸造非铁合金
¦铸造非铁合金：以一种非铁金属元素为主，再添加一种
或数种其它元素组成的铸造合金称为铸造非铁合金。
¦铸造非铁合金分类：
f铸造铝合金（CastAluminumAlloy）
f铸造铜合金（CastCopperAlloy）
f铸造镁合金（CastMagnesiumAlloy）
f铸造锌合金（CastZincAlloy）
f铸造钛合金（CastTitaniumAlloy）
f铸造轴承合金（CastBearingAlloy）
f铸造高温合金（CastSuperalloy）
¦铸造镁合金
f在现有的工程金属中，镁合金的密度最小，
ρ≈1.75∼1.85g/cm3，约为铝的64%、钢的
23%；
f镁合金的比强度比铸造铝合金的高；
f镁合金具有高的减振性；
f镁合金具有优良的机加工性能；
f镁合金广泛应用于航空、航天，也大量应用
于汽车、摩托车、电子、纺织、电影、林业等
机械中。
¦铸造钛合金
f钛在地壳中的储藏量很丰富；在所有元素
中，钛的储量具第9位；在常用金属中，钛的
储量仅次于铝、铁和镁；
f钛的密度小，比强度高，韧性高，无磁性，
熔点高，热膨胀系数低，耐腐蚀；
f在液态，钛合金几乎能与各种耐火材料起反
应，导致钛合金的熔炼和铸造工艺很复杂；
f钛合金广泛应用于航空、航天、航海、军
械、医疗器械、石油化工等行业。
¦铸造轴承合金
f轴承合金用来制造滑动轴瓦或轴套，要求摩
擦系数低、耐磨、一定的承载能力；
f轴承合金可分为铁基和非铁基两类，非铁基
轴承合金主要指锡基、铅基、铝基和铜铅轴承
合金；
f锡基和铅基轴承合金的熔点低，统称为巴氏
合金，主要制造汽车和大马力低速船用柴油主
机轴瓦，占轴瓦总数的85%以上；
f铝基和铜铅轴承合金用来制造大功率汽车发
动机、高速柴油机的轴瓦。
¦铸造锌合金
f铸造锌合金主要用作压铸合金，合金熔
点低，压铸模寿命长，压铸件的尺寸精度
高，易于电镀，广泛应用于汽车、拖拉机
和仪表行业、玩具；
f重力铸造锌合金主要用作轴承耐磨合
金；
f锌合金价格低。
¦铸造高温合金
f高温合金又称为耐热合金、或热强合金、或
超合金，能在600∼1000℃的高温氧化气氛和燃
气腐蚀条件下长时间承受较大的工作载荷，如
燃气轮机的热端部件；
f按合金基体可将高温合金分为三类：镍基、
铁基和钴基；铸造高温合金是高温合金中的重
要分支，如发动机定向凝固或单晶叶片；
f铸造高温合金的合金元素多，分别起固溶强
化、弥散强化、晶界强化和表面稳定化，使高
温合金具有优异的性能；
f铸造高温合金中的活性元素较多，需要采用
真空冶炼和铸造技术。
4.1铸造铝合金
¦铝在地壳中的存储量极高，占7.5%，比
所有的其它金属元素的储量都高；
¦纯铝的密度小，塑性高，导电性和导热
性良好；
¦铝合金分为变形铝合金和铸造铝合金两
大类。
4.1.1铸造铝合金的特点与应用
¦密度低、比强度高
f铝合金与钢的密度、比强度的比较见下表：

材料ρσb比强度
(g/cm3)（Mpa）(N⋅mm/g)
ZL104(T62.65＞2801.06×105
处理)
45#铸造碳7.86000.77×105
钢(退火)
fZL104的比强度比铸造碳钢的比强度高约
38%。
f承受同样的载荷，铝合金零件将比钢件轻。
f铝合金特别适合制造航天、航空设备零件，
如仪表的外壳、框架等。
f为了减少燃油消耗、保护环境，近年来，全
球汽车发展的趋势是轻量化，即汽车将采用越
来越多的轻质金属材料，而铝合金将是首选材
料。铝合金主要制造发动机的缸体、缸盖、进
气歧管、轴承座、离合器壳、变速箱壳、活
塞、汽车轮等。
铝合金缸体、进气歧管、活塞铸件
汽车发动机缸盖铸件
汽车发动机进气歧管
汽车发动机缸盖
汽车发动机连杆
汽车铝合金轮毂
摩托车发动机铝合金铸件
其它铝合金铸件
美国日本汽车用铝变化表

国别年份材料构成比例（%）车辆自
重
钢材铸铁铝合金塑料其它
（Kg）
美国1983541646201500
1985551258201320
19905610812141130
日本197361.213.833.618.41020
197861.710.84.25.018.31120
198060.610.84.56.118.01090
¦在大气、淡水中，铝合金具有良好的耐
蚀性能，广泛应用于民用器皿和家用电
器的制造，也广泛应用于化学工业。
¦铝合金具有良好的导热性，广泛应用于
有导热能力要求的场合，如换热器、活
塞、缸盖等。
¦铝合金具有良好的铸造性能：铝合金的
熔点低，凝固潜热大，流动性良好，适
合于