輕合金及其工程應(yīng)用

前言

第1章輕合金概述1

1.1輕合金的分類1

1.1.1鋁合金的分類1

1.1.2鎂合金的分類6

1.1.3鈦合金的分類8

1.2輕合金的物理、化學(xué)性質(zhì)12

1.2.1鋁合金的物理、化學(xué)性質(zhì)12

1.2.2鎂合金的物理、化學(xué)性質(zhì)17

1.2.3鈦合金的物理、化學(xué)性質(zhì)21

1.3輕合金的力學(xué)性能23

1.3.1鋁合金的力學(xué)性能23

1.3.2鎂合金的力學(xué)性能29

1.3.3鈦合金的力學(xué)性能34

參考文獻39

第2章鋁合金的性能41

2.1純鋁41

2.1.1概述41

2.1.2純鋁的性能42

2.1.3純鋁典型應(yīng)用舉例44

2.2鑄造鋁合金46

2.2.1鑄造鋁合金分類和狀態(tài)表示方法46

2.2.2鑄造鋁合金的工藝特點49

2.2.3鑄造方法52

2.2.4鑄造鋁合金的應(yīng)用概況54

2.2.5典型鑄造鋁合金性能和應(yīng)用舉例55

2.3變形鋁合金60

2.3.1變形鋁合金的分類60

2.3.2變形鋁合金的牌號及狀態(tài)表示方法60

2.3.3變形鋁合金的特點及應(yīng)用概況78

2.3.4常用變形鋁合金80

參考文獻84

第3章鎂合金的性能85

3.1純鎂85

3.1.1元素特征85

3.1.2晶體結(jié)構(gòu)85

3.1.3物理性質(zhì)86

3.1.4熱性能86

3.1.5力學(xué)性能88

3.2鎂合金的牌號和一般力學(xué)性能89

3.2.1鎂合金牌號89

3.2.2拉伸和壓縮性能91

3.2.3應(yīng)力應(yīng)變曲線91

3.2.4壓桿強度95

3.2.5支承強度97

3.2.6剪切強度98

3.2.7硬度和耐磨性99

3.2.8韌性100

3.2.9減振性能100

3.3鎂合金的高溫力學(xué)性能101

3.3.1砂型鑄件101

3.3.2壓鑄件121

3.3.3變形加工產(chǎn)品123

3.4鎂合金的疲勞和斷裂抗力138

3.4.1疲勞機理138

3.4.2疲勞裂紋的擴展140

3.4.3斷裂韌度141

3.4.4腐蝕疲勞144

參考文獻145

第4章鈦合金的性能146

4.1純鈦147

4.1.1鈦的力學(xué)性能147

4.1.2雜質(zhì)元素對鈦性能的影響148

4.1.3純鈦的組織與結(jié)構(gòu)特征149

4.1.4純鈦的加工變形性能149

4.1.5工業(yè)純鈦的牌號、性能及用途152

4.2變形鈦合金153

4.2.1變形鈦合金的合金元素與基本性能特點153

4.2.2結(jié)構(gòu)鈦合金155

4.2.3熱強鈦合金163

4.3鑄造鈦合金169

4.3.1鈦合金的熔煉澆注170

4.3.2鑄造鈦合金的組織、熱處理和力學(xué)性能172

4.4鈦合金的其他處理工藝182

4.4.1鈦合金的焊接182

4.4.2表面化學(xué)處理183

4.4.3鈦的表面加工強化185

4.4.4耐蝕性表面處理185

4.4.5鈦的熱氫處理186

參考文獻187

第5章輕合金在航空航天中的應(yīng)用189

5.1鋁合金在航空航天中的應(yīng)用189

5.1.1鋁合金在航空航天中的應(yīng)用概況189

5.1.2超高強度鋁合金在航空航天中的應(yīng)用193

5.1.3超塑性鋁合金在航空航天中的應(yīng)用195

5.1.4鋁鋰合金在航空航天中的應(yīng)用197

5.1.5鋁鈧合金在航空航天中的應(yīng)用199

5.1.6鈹鋁合金在航空航天中的應(yīng)用201

5.2鎂合金在航空航天中的應(yīng)用203

5.2.1概述203

5.2.2航空航天常用鎂合金材料的性能與用途204

5.2.3主要航空航天器零部件的鎂合金應(yīng)用情況207

5.3鈦合金在航空航天中的應(yīng)用211

5.3.1前言211

5.3.2鈦的生產(chǎn)及航空航天用鈦概述212

5.3.3鈦在航空航天中的實際應(yīng)用214

參考文獻228

第6章輕合金在機械工程中的應(yīng)用231

6.1鋁合金在機械工程中的應(yīng)用231

6.1.1鋁合金在汽車中的應(yīng)用231

6.1.2鋁合金在高速列車中的應(yīng)用237

6.1.3鋁合金在造船工業(yè)中的應(yīng)用241

6.1.4鋁合金在其他機械領(lǐng)域中的應(yīng)用248

6.2鎂合金在機械工程中的應(yīng)用250

6.2.1鎂合金在汽車工業(yè)上的應(yīng)用250

6.2.2鎂合金在摩托車上的應(yīng)用261

6.2.3鎂合金在自行車上的應(yīng)用264

6.3鈦合金在機械工程中的應(yīng)用266

6.3.1前言266

6.3.2汽車中使用鈦的部件267

6.3.3汽車用鈦的可能性271

6.3.4其他應(yīng)用278

參考文獻282

第7章輕合金在電子電氣工程中的應(yīng)用284

7.1鋁合金在電子電氣工程中的應(yīng)用284

7.1.1鋁及鋁合金在導(dǎo)線上的應(yīng)用284

7.1.2鋁及鋁合金在變壓器及電機等中的應(yīng)用287

7.1.3鋁及鋁合金在電容中的應(yīng)用289

7.1.4鋁及鋁合金在通信設(shè)施中的應(yīng)用291

7.1.5鋁及鋁合金在電子部件中的應(yīng)用292

7.1.6鋁及鋁合金在家用電器上的應(yīng)用297

7.2鎂合金在電子器材中的應(yīng)用300

7.2.1鎂合金制造電子器材殼體的優(yōu)越性300

7.2.2鎂合金在電子器材的應(yīng)用實例302

參考文獻309

第8章輕合金在化工中的應(yīng)用312

8.1鋁合金在化工中的應(yīng)用312

8.1.1鋁合金在容器中的應(yīng)用312

8.1.2鋁合金在石油化工中的應(yīng)用316

8.1.3鋁合金在熱交換器中的應(yīng)用319

8.1.4鋁合金在化工防腐中的應(yīng)用320

8.2鈦合金在化工中的應(yīng)用321

8.2.1前言321

8.2.2鈦制設(shè)備的發(fā)展322

8.2.3常用牌號及產(chǎn)品形式323

8.2.4鈦制設(shè)備的應(yīng)用324

8.2.5化工設(shè)備用鈦腐蝕介質(zhì)及腐蝕環(huán)境分析331

8.2.6鈦在化工裝置中的應(yīng)用分析334

參考文獻337

第9章輕合金在建筑中的應(yīng)用339

9.1鋁合金在建筑中的應(yīng)用339

9.1.1建筑用鋁的發(fā)展339

9.1.2建筑用鋁的特點及分類339

9.1.3圍護型鋁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實例340

9.1.4鋁合金在承重結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用341

9.1.5隔熱保溫鋁合金344

9.1.6鋁合金在建筑施工中的應(yīng)用345

9.2鈦合金在建筑中的應(yīng)用346

9.2.1前言346

9.2.2鈦作為建材的應(yīng)用實例348

參考文獻3532100433B

《輕合金及其工程應(yīng)用》系統(tǒng)地介紹了輕合金的性能及其工程應(yīng)用。其主要內(nèi)容包括：輕合金概述、鋁合金的性能、鎂合金的性能、鈦合金的性能、輕合金在航空航天中的應(yīng)用、輕合金在機械工程中的應(yīng)用、輕合金在電子電氣工程中的應(yīng)用、輕合金在化工中的應(yīng)用、輕合金在建筑中的應(yīng)用。本書針對工程應(yīng)用主要以表格形式介紹了各種輕合金的牌號和性能，以工程實例介紹了各種輕合金的工程應(yīng)用，實用性強。

本書可供航空航天、機械、電子電氣、化工、建筑等領(lǐng)域的工程技術(shù)人員使用，也可以供相關(guān)院校師生和研究人員參考。

本書的內(nèi)容主要包括：禹銅的冶煉技術(shù)：銅合金相圖與相變，列舉了銅合金的二元相圖與三元相圖；銅合金牌號與性能，以大量表格形式列出了銅合金的牌號、化學(xué)成分、力學(xué)性能、工藝性能及產(chǎn)品規(guī)格等；銅合金材料的加工技術(shù)，重點介紹了銅合金的熔煉、板帶材加工、管棒 材加工等；銅合金材料的應(yīng)用，重點介紹了銅合金材料及其在電氣工業(yè)、電子工業(yè)、交通運輸?shù)染糯笮袠I(yè)中的應(yīng)用：新型銅合金及其應(yīng)用，結(jié)劊乍者的研究成果對無氧銅、銅基復(fù)合材料、 彌散強化銅、電接觸用銅合金等近年來發(fā)展較快的銅合金進行了比較詳盡的介紹。

本書適合銅合金加工及應(yīng)用行業(yè)的技術(shù)人員參考，也可供從事銅合金研究開發(fā)的技術(shù)人員、高校師生參考。

國外輕骨料混凝土在建筑工程上的應(yīng)用，尤其是在橋梁方面的應(yīng)用已經(jīng)有了很成熟的經(jīng)驗，而在我國則作為一種新型建筑材料，研究相對較少，不管從應(yīng)用研究水平還是生產(chǎn)規(guī)模，與發(fā)達國家相比都有較大差距。目前，在工程應(yīng)用中還存在以下幾個主要的問題。

輕骨材強度問題

輕骨料混凝土達到一定強度后，當(dāng)繼續(xù)增加水泥用量時，輕骨料混凝土的強度增加并不明顯。同時，與輕骨料混凝土中水泥石的強度相比，輕骨料的強度偏低，這也限制了輕骨料混凝土強度的提高?？傊?，不可能與同類正?；炷料啾?。

輕骨材收縮和徐變

輕骨料的含水率直接影響輕骨料混凝土收縮的發(fā)展速度，對徐變影響則較小。高含水率的輕骨料混凝土早期收縮小于相同強度的綠色混凝土，但最終收縮大于綠色混凝土；低含水率的輕骨料混凝土收縮始終大于綠色混凝土。輕骨料混凝土的徐變隨混凝土強度增加而降低，徐變系數(shù)小于綠色混凝土，但由于輕骨料混凝土的彈性模量低于綠色混凝土，徐變應(yīng)力仍可能大于綠色混凝土。水灰比在0.32～0.43的LC60~LC90的高強輕骨料混凝土的彈性模量比同強度綠色混凝土的低20%～30%。由于低彈性模量會產(chǎn)生較大的彈性應(yīng)變，輕骨料混凝土在荷載下的總變形比綠色混凝土大，過大的收縮往往會造成結(jié)構(gòu)物的開裂。在橋梁結(jié)構(gòu)中一般都采用預(yù)應(yīng)力，高強輕骨料混凝土的收縮徐變會造成預(yù)應(yīng)力損失，將會對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生比較大的影響，此問題也急需解決。

輕骨材吸水問題

在當(dāng)前人造輕骨料的生產(chǎn)工藝條件下制造出來的陶粒（含高強陶粒），其孔隙結(jié)構(gòu)較差，不僅球狀孔直徑大，且開孔率高，分布不均勻，裂縫缺陷也較多，因而吸水率較大。這種吸水率高的陶粒，既不能適應(yīng)現(xiàn)代泵送混凝土施工的要求，也因為施工前須泡水飽和預(yù)濕，給施工帶來很大麻煩。因此，我們現(xiàn)在急需生產(chǎn)出一種具有更低吸水率，施工時不需預(yù)濕的人造輕骨料，即高強、低吸水率的輕骨料。

輕骨材泵送施工

目前，LC40～LC60的高強輕骨料混凝土已開始在工程上應(yīng)用。但對輕骨料混凝土中骨料與膠凝材料易離析而影響泵送施工的問題并沒有根本解決。泵送施工時，部分水泥漿中的水在壓力作用下會滲入輕骨料中，降低了混凝土的工作性能。當(dāng)水分由水泥漿滲入輕骨料中，混凝土的體積將輕微降低。因此，泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性，在泵壓下表現(xiàn)為塑性。當(dāng)增加泵壓時，混凝土中的空氣被壓縮到輕骨料中，這也是泵送輕骨料混凝土具有可壓縮性的原因。然而，當(dāng)泵壓降低和消失后，存在于輕骨料孔中的被壓縮空氣又會將輕骨料孔中的水分?jǐn)D出。如果這種情況發(fā)生在泵管中，會導(dǎo)致混凝土拌制物泌水并會堵塞泵。