非铁金属材料的特性和应用领域

除钢铁之外的铝、镁、铜、铅等金属及其合金统称为非铁金属材料。在金属材料中，非铁金属材料占有重要地位，其中铝及铝合金、铜及铜合金、钛及钛合金等具有密度小、比强度高、耐热、耐蚀和导电等特性，且明显优于普通钢，甚至超过某些高强度钢，所以成为钣金中不可缺少的金属材料。

1.铝及铝合金

纯铝具有导电、导热性好，塑性高等特点，常用于制造导电体、电容器等，但由于其强度低，故不适宜用作结构材料。为了提高其强度，常在纯铝中加入合金元素（如硅、铜、镁、锰等），形成铝合金。这些铝合金一般仍具有密度小（约为2.5～2.88g/cm³）、耐蚀、导热性好等特殊性能。

（1）铝及铝合金牌号表示方法 铝及铝合金采用四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种牌号表示。铝及铝合金的组别与牌号系列见表1-7。

表1-7 铝及铝合金的组别与牌号系列

（2）变形铝及铝合金新旧牌号对照 由于历史的原因，变形铝及铝合金的牌号在生产中还常常沿用旧牌号。铝及其合金的产品旧牌号是以代号字头或元素符号后的成分数字，或者顺序号结合产品类别或组别名称表示，其中：

1）产品代号用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示，如铝用L表示，硬铝用LY表示，防锈铝用LF表示。

2）产品的状态、加工方法和特性的代号用汉语拼音字母表示，如热加工用R表示，退火状态用M表示，特硬用T表示，硬用Y表示，其中3/4硬用Y1表示，1/2硬用Y2表示，1/3硬用Y3表示，1/4硬用Y4表示。

我国工业纯铝牌号依据杂质限量进行编制，如L1、L2、L3等，L是“铝”字汉语拼音字首，其后附数字顺序越大，纯度越低。而高纯铝牌号L01～L04，铝的质量分数在99.93%以上，其后附数字顺序越大，纯度则越高，如L04铝的质量分数不小于99.996%。

铝合金按其成分和工艺特点可分为变形铝合金与铸造铝合金两大类。我国生产的变形铝合金，按其主要性能特点分为硬铝、防锈铝、超硬铝及锻铝等。

表1-8给出了变形铝及铝合金新旧牌号的对照。

表1-8 变形铝及铝合金新旧牌号对照

（3）常用的铝及铝合金的力学性能、主要特性与应用 表1-9给出了常用的铝及铝合金的力学性能、主要特性与应用。

表1-9 常用的铝及铝合金的力学性能、主要特性与应用

2.铜及铜合金

纯铜可分为冶炼产品和加工产品两大类，冶炼产品按其杂质质量分数的大小可分为一号铜、二号铜、三号铜，加工产品按其中氧的质量分数和生产方式的不同，又分为纯铜、无氧铜和磷脱氧铜。

纯铜编号方法为以“铜”字的汉语拼音字头“T”为起首，分别加1、2、3表示，即T1、T2、T3。无氧铜和磷脱氧铜的编号方法分别为“T”+U（“无”字汉语拼音字头）+序号、“T”+P+序号。

纯铜为贵重金属，其突出的优点是具有优良的导电性、导热性及良好的耐蚀性，但强度不高，硬度很低，塑性很好，主要用作各种导电材料、导热材料等。为了利用纯铜性能上的优点，并改善其力学性能，可在纯铜中加入合金元素制成铜合金。这些铜合金一般仍具有较好的导电、导热、耐蚀、抗磁等特殊性能及足够高的力学性能。

（1）铜合金牌号表示方法 铜合金按生产工艺可分为加工铜合金和铸造铜合金；按化学成分又可分为三类，即以Zn为主加元素的黄铜，以Sn、Al、Be、Si、Ce、Cr为主加元素的青铜，以Ni为主加元素的白铜。白铜是铜镍合金，它主要用来制作精密机械、仪表中耐蚀零件及电阻器、热电偶等。在钣金构件中，应用较广的是黄铜和青铜。

1）黄铜（铜锌合金）。黄铜牌号表示方法如下：(www.xing528.com)

①普通黄铜的牌号以“H”开头（H是“黄”字汉语拼音第一个字母），后面加铜的含量数值（以百分之几计），如H96表示铜的质量分数为96%左右的普通黄铜。

②特殊黄铜的牌号仍以“H”开头，后面加主添加元素的符号，再加铜元素的含量数值（以百分之几计），如HNi65-5表示镍黄铜，铜的质量分数为65%左右，镍的质量分数为5%左右。

2）白铜（铜镍合金）。白铜牌号表示方法如下：

①普通白铜的牌号以“B”开头（B是“白”字汉语拼音第一个字母），后面加镍的含量数值（以百分之几计），如B5表示镍的质量分数为5%左右的普通白铜。

②特殊白铜的牌号仍以“B”开头，后面加主添加元素的符号，再加镍元素的含量数值（以百分之几计），如BFe10-1-1表示铁白铜，镍的质量分数为10%左右。

3）青铜。除黄铜和白铜以外，其他铜合金均称为青铜，为了便于区别，在青铜前面附上元素名称，如锡青铜、铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。青铜牌号表示方法如下：以“Q”开头（Q是“青”字汉语拼音第一个字母），后面加主添加元素符号，再加主添加元素的含量数值（质量分数），如QSn1.5-2表示锡青铜，锡的质量分数为1.5%左右。

（2）常用铜及铜合金的力学性能、主要特性与应用 表1-10给出了常用铜及铜合金的力学性能、主要特性与应用。

3.钛及钛合金

钛材根据其成分质量分数不同可分为化学纯钛（碘法钛）、工业纯钛和钛合金。化学纯钛是高纯钛，用TAD表示，其纯度最高可达99.95%，杂质质量分数较小；工业纯钛的杂质质量分数稍大，根据其杂质含量不同可分为九个等级，牌号分别用TA1、TA2、TA3等表示，其纯度随序号增大依次降低。

工业纯钛在常温下的屈服强度与抗拉强度接近，屈强比较大，弹性模量较低，但随着温度的升高强度降低，约为常温下的一半。反之，随温度降低强度升高，但塑性却严重降低。对于纯度高的工业纯钛，无低温转变脆性，在低温下冲击韧度反而增高。因此，TA1和TAD可在-196℃下安全使用。

为了提高纯钛的某些性能，往往在纯钛中加入合金元素进行强化，制备成钛合金，加入的合金元素主要有Al、Sn、V、Cr、Mo、Fe、Si等。合金元素的加入可在一定程度上提高钛合金的强度、耐热性、耐蚀性。

钛合金按成材方式分为变形（加工）钛合金和铸造钛合金，按使用特点可分为结构钛合金（工作温度在400℃以下）、热强钛合金（工作温度在400℃以上）和耐蚀钛合金。

表1-10 常用铜及铜合金的力学性能、主要特性与应用

（续）

（1）钛及钛合金牌号表示方法 钛及钛合金的牌号是由字母“T”+表示金属或合金元素组织类型的字母（A、B、C）及顺序号组成，“ELI”表示超低间隙。其中，A表示α型钛及α型钛合金，B表示β型钛合金，C表示α+β型钛合金。不同组织状态的各种钛及钛合金具有不同的特性。

（2）常用钛及钛合金的力学性能、主要特性与应用 表1-11给出了常用钛及钛合金的力学性能、主要特性与应用

表1-11 常用钛及钛合金的力学性能、主要特性与应用

注：牌号前两位表示钛或钛合金组织类型代号，第三位数字表示钛或钛合金的顺序号。