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铍铜合金的作用

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铍铜合金的作用百科

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铍铜合金

2017-06-06 17:50:09

     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。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金(含铍量为1.6%-2.1%)和高导电铜铍合金(含铍量为0.2%-0.7%)。另外,铜铍模具能缩短循环时间,减少部件和模具变形,提高抗腐蚀性和耐磨性并延长使用寿命。     铍铜被合金具有高导热性,高强度和高耐磨性;耐得住腐蚀性塑料如PVC的腐蚀,具有极好的模具寿命并缩短热塑性塑料成型循环时间。吹塑加工者和注塑加工者发现铜被合金做模具嵌件、实心模具、注(料)嘴、成孔销和其它模具组件的用途。     从消费角度看,铍铜合金是世界铍消费的主要形式,约占65% ~75%。整个20世纪80年代,铍铜合金消费的年均增长率为6%,90年代加速到10%。增长主要受到以电讯和数字通讯为支柱的电子工业的推动,到90年代末,由于移动电话和国际互联网的巨大刺激,增长特别强劲。同时,由于汽车制造业降低汽车排放物要求的推动,铍铜合金在汽车电气和电子 市场 上的新应用也正在大力开发之中。未来铍铜合金消费 市场 和趋势将更开阔和激烈。

铍铜合金

2017-06-06 17:50:06

铍铜合金是铜合金中的“弹性之王”,经固溶时效热处理后,可获得高强度、高导电性能的产品。高强度铸造铍青铜合金,经热处理后不仅具有高强度,很高的硬度而且具有耐磨、耐蚀的优点,优良的铸造性能,铍青铜合金适用于制造各种模具、防爆安全工具、耐磨件如凸轮、齿轮、蜗轮、轴承等。高导电铸造铍铜合金,经热处理后具有较高的导电率和导热率,铍铜合金适用于制造开关零件,强接触和类似的载流元件,制作电阻焊的夹钳、电极材料和塑料模具、水电连铸机结晶器内套等。铍铜合金在海水中耐蚀速度:(1.1-1.4)×10-2mm/年。腐蚀深度:(10.9-13.8)×10-3mm/年。腐蚀后,强度、延伸率均无变化,故在还水中可保持40年以上,是海底电缆中继器构造体不可替代的材料。在硫酸介质中:在小于80%浓度的硫酸中(室温)年腐蚀深度为0.0012-0.1175mm,浓度大于80%则腐蚀稍加快。铍铜是力学,,物理,化学综合性能良好的一种合金, 经过淬火调质后,具有高的强度,弹性,耐磨性,耐疲劳性和耐热性,同时铍铜还具有很高的导电性,导热性,耐寒性和无磁性,碰击时无火花, 易于焊接和钎焊,在大气,淡水和海水中耐腐蚀性极好.高性能铍铜主要围绕 有色金属 低压、重力铸造模具使用的各种工况,通过深入研究铍青铜模具材料失效原因、成份和耐 金属 液侵蚀性内在关系,开发了高导电(热)性、高强度、耐磨性、耐高温性、高韧性、耐 金属 液侵蚀相结合的高性能铍青铜模具材料,解决了国内 有色金属 低压、重力铸造模具易裂、易磨损等难题,显著提高了模具寿命和铸件强度;克服了 金属 液渣粘附和侵蚀模具;改善了铸件表面质量;降低了生产成本;使模具寿命接近进口水平。想要了解更多铍铜合金的相关资讯,请浏览上海 有色 网( www.smm.cn )铜频道。

铍铜合金报告

2017-06-06 17:50:07

铍铜合金报告: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。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金(含铍量为1.6%-2.1%)和高导电铜铍合金(含铍量为0.2%-0.7%)。铍铜合金是世界铍消费的主要形式,约占65% ~75%。整个20世纪80年代,铍铜合金消费的年均增长率为6%,90年代加速到10%。增长主要受到以电讯和数字通讯为支柱的电子工业的推动,到90年代末,由于移动电话和国际互联网的巨大刺激,增长特别强劲。同时,由于汽车制造业降低汽车排放物要求的推动,铍铜合金在汽车电气和电子 市场 上的新应用也正在大力开发之中,据CRU估计,2007年,全球铍铜合金消费约为27300吨。与国外相比中国的铍铜生产存在的主要问题是工艺装备、自动化控制水平落后。中国铍铜工业的平均综合能耗约为发达国家铍铜能耗的2~3 倍,其主要原因:设备规模小、自动化程度低、工艺技术装备落后成品率低等诸多因素综合作用引起的。《铍铜合金型材 市场 调研报告》是铍铜合金报告中比较具有权威的报告。《铍铜合金型材 市场 调研报告》数据来源于国家统计局、海关总署、国内外大型数据库、以及最新外刊的直接翻译和实地考察。《铍铜合金型材 市场 调研报告》内容包括 市场 情况,主要生产商经销商分析,技术情况, 市场 趋势,可靠的 市场预测 及投资该产品的风险分析。《铍铜合金型材 市场 调研报告》以铍铜合金型材的产能、 产量 、消费量、 价格 、进出口等数据为依据,结合铍铜合金型材最新工艺和技术发展方向,对铍铜合金型材产品的国内外 市场 现状、后市发展 预测 、 市场 竞争及经销渠道进行了综合性分析。铍铜合金型材报告清楚而详细,使用大量的表格和图解来表现 市场 数据,为项目可行性研究提供了丰富的信息资源。我们的客户将我们的研究用于长期战略投资决策,特别是各大公司的战略投资部门使用我们的报告向董事会提供建议。想要了解更多铍铜合金报告的相关资讯,请浏览上海 有色 网( www.smm.cn )铜频道。

铍铜合金价格

2017-06-06 17:50:06

铍铜合金 价格 :09月07日铍铜合金参考 价格品名 规格 产地 单位 最低价 最高价 涨跌铍铜合金 3.8-43% 国产,进口 元/吨 140000 150000 持平09月02日铍铜合金参考 价格品名 规格 产地 单位 最低价 最高价 涨跌铍铜合金 3.8-43% 国产,进口 元/吨 140000 150000 持平从9月7日和9月2日的对比就可以发现,铍铜 价格 目前相对稳定。铍铜(beryllium bronze )以铍为主要合金元素的铜合金,又称之为铍青铜。它是铜合金中性能最好的高级有弹性材料,有很高的强度、弹性、硬度、疲劳强度、弹性滞后小、耐蚀、耐磨、耐寒、高导电、无磁性、冲击不产生火花等一系列优良的物理、化学和力学性能。铍铜是一种含铍铜基合金(Be0.2~2.75%wt%),在所有的铍合金中是用途最广的一种,其用量在当今世界已超过铍消费总量的70%。铍青铜是沉淀硬化型合金,固溶时效处理后具有很高强度、硬度、弹性极限和疲劳极限,弹性滞后小,并具有耐蚀、耐磨、耐低温、无磁性、高的导电性、冲击无火花等特点。同时还具有较好的流动性和重现精细花纹的能力。由于铍铜合金的诸多优越性能,使其在制造业获得了广泛的应用。想要及时了解铍铜合金 价格 ,请浏览上海 有色 网( www.smm.cn )铜频道。

铍铜合金的熔炼方式简介

2018-12-13 11:29:46

铍铜合金熔炼分为:非真空熔炼、真空熔炼。据专家介绍,非真空熔炼一般使用无铁芯中频感应炉,采用变频机组或可控硅变频,其频率为50赫兹--100赫兹,炉子容量为150公斤至6吨(常用1吨以上)。操作顺序为:依次向炉内加入镍或其中间合金、铜、废料、木炭,熔化后加入钛或其中间合金、钴或其中间合金,再熔化后加入铜铍中间合金,完全熔化后搅拌扒渣,出炉浇注。高强度铍铜合金的熔炼温度一般为1200摄氏度-1250摄氏度。  真空熔炼用真空熔炼炉,其中分为中频真空感应电炉和高频真空感应电炉,按布置方式又分为立式或卧式两种。真空感应电炉一般采用电荣镁砂或石墨坩埚为炉衬,其外壳为双层炉壁,用水冷套冷却,坩埚上方有搅拌装置和取样装置,能在真空状态下搅拌或取样。有的在炉盖上还装有特制的加料箱,箱内可盛装不同的合金炉炎,在真空状态下依次将炉料送到导料槽,通过电磁振动器经料斗将炉料均匀地送入坩埚。真空感应电路的容量最大可达100吨,但作为熔炼铍铜合金的炉子容量一般为150公斤至6吨。操作顺序为:先在炉内依次装入镍、铜、钛和合金废料,抽真空后升温,待料熔化后精炼25分钟,之后向炉内加入铍--铜中间合金,待熔化后搅拌出炉。.

铍铜合金及其加工材的生产工艺

2019-03-13 11:30:39

据与会专家介绍,作为一种可铸可锻合金铍铜合金及其加工材出产工艺分为用碳热复原法出产铍-铜中间合金、铍铜合金的熔炼、铜合金的铸锭和铍铜合金板、带、条材的出产四步。  用碳热复原法出产铍-铜中间合金是指在熔融铜中直接用碳复原中的铍,接着在铜中施行合金化。工业上用碳热复原法制取铍-铜中间合金是在电弧炉中进行的,电弧炉置于密封容器内,操作人员戴防毒口罩,先将10%-13%的与3%-7%的碳粉在球磨机中混匀并磨碎,然后一层铜、一层和碳粉混合物分批装入电弧炉,通电熔化,熔化完后停电拌和,炉内温度2000到达摄氏度。冷却到950摄氏度--1000摄氏度时,合金名的碳化铍、碳、残留粉末浮起、扒渣,然后在950摄氏度时出炉浇铸成2.25公斤或5公斤的锭块。  熔炼铍铜合金时所用的炉料包含新金属、废料、二次重熔料及中间合金。铍一般用铍-铜中间合金(含铍4%);镍有时用新金属,即电解镍,但最好用镍铜中间合金(含镍20%);钴用钴-铜中间合金(钴5.5%),单个也有直接用纯钴的;钛以钛-铜中间合金(含钛15%,也有含钛27.4%)参加,单个也有直接参加海绵钛的;镁以镁-铜中间合金(含镁35.7%)参加。加工进程中发生的碎屑(铣屑、切削屑等)和较小的边角废料,一般要通过二次重熔后浇注成锭作为熔炼用炉料;除了再生的重熔料外,在配料时还一般往炉中直接参加一些铸造废料和加工废料。  铍铜合金的铸锭分为非真空铸锭和真空铸锭。现在在铍铜合金出产实践中运用的非真空铸锭方法包含歪斜铁模铸锭、无流铸锭、半接连铸锭和接连铸锭。前两种方法只在出产规模较小的工厂运用。专家介绍说,要想取得含气量低、偏析小、搀杂量少、结晶安排均匀细密的铍铜合金铸锭,最好的方法是真空熔炼后进行真空铸锭。真空铸锭对确保易氧化元素如铍、钛的含量有显著效果,必要时还能够通入惰性气体对铸锭进程进行维护。     铍铜合金板、带、条材的出产的过程依次是铸锭--表面铣削--加热(800摄氏度-900摄氏度)--热轧--水淬--铣面--冷轧--脱脂--固溶热处理--酸洗--钝化。

铜合金作用

2017-06-06 17:50:05

铜合金作用电子工业中的应用    铜合金 价格 低廉,有高的强度、导电性和导热性,加工性能、针焊性和耐蚀性优良,通过合金化能在很大范围内控制其性能,能够较好地满足引线框架的性能要求,己成为引线框架的一个重要材料。它是目前钢在微电子器件中用量最多的一种材料。能源及石化工业中的应用    能源工业,火力及原子能发电都要依靠蒸气作功。蒸气的回路如下:锅炉发生蒸气- 蒸气推动汽轮机作功- 作功后的蒸汽送至冷凝器- 冷却成水- 回到锅炉重新变成蒸汽。其间主冷凝器由管板和冷凝管组成。由于钢导热性好并能抗水的腐蚀,所以它们均使用锅黄铜、铝黄铜或白铜制造。根据资料介绍,每万千瓦装机容量需要5吨冷凝管。一个60万千瓦的发电厂就需要3 00吨冷凝管材。太阳能的利用也要使用许多铜管    石化工业,铜和许多铜合金,在水溶液、盐酸等非氧化性酸、有机酸(如:醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸等)、除氨以外的各种碱及非氧化性的有机化合物(如:油类、酚、醇等)中,均有良好的耐蚀性;因而,在石化工业中大量用于制造接触腐蚀性介质的各种容器、管道系统、过滤器、泵和阀门等器件。还利用它的导热性,制造各种蒸发器、热交换器和冷凝器。由于铜的塑性很好,特别适合于制造现代化工工业中结构错综复杂、铜管交叉编制的热交换器。此外在石油精炼工厂中都使用青铜生产工具;原回是冲击时不迸出火花,可以防止火灾发生。    海洋工业,海洋占地球表面面积70%以上,合理地开发利用海洋资源日益受到人们的重视。海水中含确"容易造成腐蚀的氯离子,钢铁、铝、甚至不锈钢等许多工程 金属 材料均不耐海水腐蚀。此外在这些材料,以及木材、玻璃等非 金属 材料的表面上还会形成海洋生物污损。铜则一枝独秀,不但耐海水腐蚀;而且溶入水中的铜离子有杀菌作用,可以防止海洋生物污损。因而,铜和铜合金是海洋工业中十分重要的材料,业己在海水淡化工厂、海洋采油采气平台、以及其它海岸和海底设施中广泛应用。交通工业中的应用    船舶,由于良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金(蒙乃尔合金)己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。    汽车用铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄铜带焊接成散热器管子,用薄的铜带折曲成散热片。    铁路的电气化对铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和铜合金来工作    飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却和气动系统需使用铜材,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢合金,众多仪表中使用破铜弹性元件等等。机械和冶金工业中的应用    机械工程,几乎在所有的机器中都可以找到铜制品部件。除了电机、电路、油压系统、气压系统和控制系统中大量用钢以外,种类繁多用黄铜和青铜制造的传动件和固定件,如齿轮、蜗轮、蜗杆、联结件、紧固件、扭拧件、螺钉、螺母等,比比皆是。几乎在所有作机械相对运动的部件之间,都要使用减磨铜合金制作的轴承或轴套,特别是万吨级的大型挤压机、锻压机的缸套、滑板几乎都用青铜制成,铸件重量可达数吨。许多弹性元件,几乎都选用硅青铜和锡青铜作为材料。焊接工具、压铸模具等更离不开铜合金,如此等等。   冶金工业是消耗电能的大户,素有"电老虎"之称。在冶金厂的建设中通常必须要有一个依靠铜来进行工作的庞大的输、配电系统和电力运转设备。此外,在火法冶金中,连续铸造技术已占据主导地位,其中的关键部件一结晶器,大都采用铬铜、银铜等高强度和高导热性的铜合金。电冶金中的真空电弧炉和电渣炉水冷坩埚使用钢管材制造,各种感应加热的感应线圈都是用铜管或异型铜管绕制而成,内中通水冷却。     合金添加剂,铜是钢铁和铝等合金中的重要添加元素。少量铜(0.2~0.5%)加入低合金结构用钢中,可以提高钢的强度及耐大气和海洋腐蚀性能。在耐蚀铸铁和不锈钢中加入铜,可以进一步提高它们的耐蚀性。含铜30%左右的高镍合金是著名的高强度耐蚀"蒙乃尔合金",在核工业中广泛使用。轻工业中的应用      空调器和冷冻机的控温作用,主要通过热交换器铜管的蒸发及冷凝作 用来实现。热交换传热管的尺寸和传热性能,在很大程度上决定了整个空 调机和制冷装置的效能和小型化。在这些机器上采用的都是高导热性能的异型铜管。      钟表,目前生产的钟表,计时器和有钟表机构的装置,其中大部分的工作部件都用"钟表黄铜"制造。合金中含1.5-2%的铅,有良好加工性能,适合于大规模生产。      造纸,在当前信息万变的社会里,纸张消费量很大。纸张表面看来简单,但是造纸工艺却很复杂,需要通过许多步骤,应用很多机器,包括冷却器、蒸发器、打浆器、造纸机等等。      印刷中用铜版进行照相制版。表面抛光的铜版用感光乳胶敏化后,在它上面照相成像。感光后的铜版需加热使胶硬化。      酿酒,在世界的啤酒酿造中,铜起重要作用。经常用铜作麦芽桶和发酵罐的内村。在一些著名的啤酒厂中备有十余个容量超过2万加仑的这种大桶。      医药,制药工业中,各类蒸、煮、真空装置等都用纯铜制作。在医疗器械中则 广泛使用锌白铜。铜合金还是眼镜架的常用材料等等。建筑和艺术应用      管道系统中房屋建设中推广使用铜管道系统。      房屋装修,在欧洲采用钢板制作屋顶和漏檐已有传统。北欧国家中甚至用它作墙面装饰。铜耐大气腐蚀性能很好、经久耐用、可以回收,它有良好的加工性可以方便地制作成复杂的形状,而且它还有美观的色彩;因而很适合于用做房屋装修。      塑像和工艺品,世界上没有那一种 金属 ,能够像钢那样广泛应用于制造各种工艺品,从古至今,经久不衰。今天城市建设中,各种纪念物、铸钟、宝鼎、雕像、佛像、仿古制品等等,大量使用铸造铜合金。      钱币,自从人类祖先使用钱币进行 交易 以来,就用铜和铜合金来制造钱币,历代相传,沿袭至今。高科技上的应用      中计算机,铜和铜合金不但是引线框架、焊料和印 刷电路版中的重要材料;而且还能够在集成电路的微小元件互连中起重要作用。      航天技术,火箭、卫星和航天飞机中,除了微电子控制系统和仪器、仪表设备以外,许多关键性的部件也要用到铜和铜合金。此外,铜合金也是卫星结构中承载构件用的标准材料 

国内外铍铜合金名称、成分及性能对比

2018-12-14 11:30:58

一、国外铍铜合金名称、成分( % )BRUSH合金美国 ASTM铍钴镍钴 + 镍钴 + 镍 + 铁铅铜25 C172001.80~2.0——0.2 最低0.6 最高—余量M25C173001.80~2.0——0.2 最低0.6 最高0.2~0.6余量165C170001.6~1.79——0.2 最低0.6 最高—余量3C175100.2~0.6—1.4~2.2———余量10C175000.4~0.72.4~2.7————余量174C174100.15~0.50.35~0.6————余量二、国内铍铜合金名称、成分( % )合金名称铍镍钛铁铝硅铅Qbe2.01.80~2.10.2~0.5—≤ 0.15≤ 0.15≤ 0.15≤ 0.005Qbe1.91.85~2.10.2~0.40.1~0.25≤ 0.15≤ 0.15≤ 0.15≤ 0.005三、国外铍铜合金机械及导电性能合金状态抗拉强度( Mpa )屈服强度( Mpa )延伸率( % )硬度( HRB 或 C )导电率%IACS25C17200A420~550210~39035~60B45~7815~191/4H520~620420~57020~45B68~9015~191/2H590~710520~67012~30B88~9615~19H700~850630~8102~18B96~10215~19AT1160~1380980~12403~15C36~4222~281/4HT1230~14501050~13103~10C36~4322~281/2HT1300~15201120~13801~8C38~4422~28HT1330~15501160~14501~6C38~4522~281017500A240~390140~22020~40B20~4520~30H490~600380~5702~10B78~8820~30AT700~920560~71010~25B92~10045~60HT770~950660~8508~20B95~10248~60HTR840~1060770~9901~5B98~10348~60HTC520~600350~5308~20B79~8860 以上注:状态名称说明BRUSH美国 ASTM说明A1/4H1/2HHTB00TD01TD02TD04固溶淬火四分之一硬态半硬态硬态AT1/4HT1/2HTHTTF00TH01TH02TH04“ T ”指材料已经作时效硬化热处理。AM1/4HM1/2HMHMTM00TM01TM02TM04工厂( MILL ) 已作时效硬化,性能至要求范围,不需进一步热处理。HTRHTC——工厂( MILL ) 时效硬化以提供不能由标准时效获得的性质,仅 3 及 10 合金。四、我国铍铜合金机械性能( YB552 — 75 )合金牌号材料状态抗拉强度( MPa )不小于延伸率( % )不小于维氏硬度( HV )Qbe2.0软(淬火)400~60030≤ 130Qbe1.9≤ 120Qbe2.0硬(淬火后冷轧)6502.5≥ 170Qbe1.9≥ 160Qbe2.0软时效11502≥ 320Qbe1.9≥ 350Qbe2.0硬时效12001.5≥ 360Qbe1.9≥ 370 注:厚度 ≤ 0.25 毫米 的条、带材, 抗拉强度、延伸率以及软态 条、带材的硬度不作规定。.

热处理是铍铜合金系列多功能性的关键

2019-01-25 10:19:08

热处理是铍铜合金系列多功能性的关键。与其它只能通过冷加工获得强化的铜基合金不同,变形铍铜是通过冷加工与称为热处理的热工艺结合,而获得其高的强度,导电率及硬度。这些铍铜合金能接受热处理使其成型性和力学性能提高,其它合金则没有这一优势。例如,当材料处在易变形阶段,能被制成复杂形状,在轧制状态及随后时效硬化,使其达到任何铜基合金所没有的最高强度和硬度水平。    铍铜合金热处理是由固溶处理和时效硬化而组成的两步过程。由于金田公司履行发贷前对全部变形铍铜产品进行固溶处理,因此,多数制造厂商主要关心的是时效硬化工艺。下文详细论述这一工艺并概述所提供的铍铜合金;变形合金及铸造产品的特定热处理程序,推荐热处理设备,表面氧化情况及一般固溶退火的操作。    铍铜合金以两种基本合金类型(表1)供贷;高强度铍铜有适中的良好导电率,高导铍铜的特色为最好的导电率及稍低的强度水平。 表1.铍铜可热处理合金(表中为金田公司合金牌号与UNS编号) 高强铍铜高导铍铜变形铸造变形铸造25(C17200)275C(C82800)3(C17510)3C(C82800)M25(C17300)245(C82600)10(C17500)10C(C82000)165(C17000)20C(C82500)   201C21C(C82510)165C(C82400)[next]     高强度和高导电铍铜合金以可热处理的及工厂硬化两种状态的带材提供。    铍铜所提供的状态范围从固溶处理(最软态)到轧制状态下的全硬(最硬态)。正如众所周知的沉淀硬化,时效硬化和热处理,可使这些合金的硬度及强度增至最高值。标准的时效硬化铍铜的状态表示方法见表2。表二:合金25,165带材的状态表示方法   ASTM说明Brush Wellman符号符号ATB00固溶退火1/4HTD01冷加工1/4硬1/2HTD02冷加工1/2硬3/4HTD03冷加工3/4硬HTD04冷加工 全硬ATTF00在 Brush Wellman的 1/4HTTH01状态符号后加(T)1/2HTTH02说明该材料已标3/4HTTH03准热处理时效硬化HTTH04

稀土在铜及铜合金中的作用

2019-01-04 09:45:43

一、稀土对铜及铜合金组织的影响 1、净化组织 工业用铜中往往含有多种杂质,虽然有些杂质含量很低,甚至低于0.001 %(质量分数,下同),但是这些杂质元素会严重影响铜及铜合金的加工性能、降低导电性及导热性。如氧、硫和铜形成的脆性化合物(Cu2O 和Cu2S)可以降低铜的塑性,这些脆性化合物冷拉时还会产生毛刺,并降低铜的导电性、耐蚀性和焊接性能。稀土净化铜及铜合金组织主要有两种方式: (1)稀土与氧和硫的亲和力很强,形成熔点较高,热稳定性强,比重较小的稀土化合物,从而达到脱硫、脱氧的作用;又稀土元素很容易与原子态氢发生作用,生成RH2 或RH3型稳定氢化物(R 代表稀土金属) ,这些氢化物以固溶体的形式溶于铜合金中,从而消除了氢的有害作用。(2)稀土与铅、铋等元素生成比铜熔点高的高熔点金属间化合物,因此在铜熔铸过程中,可以保持固体状态,与熔渣一起从液体金属铜合金中排除,达到脱铅、铋的目的。 2、细化组织 稀土对铜及铜合金显微组织的影响主要体现为细化晶粒,减少或消除柱状晶,扩大等轴晶区的作用。稀土细化铜及铜合金组织的作用机理主要存在以下三种: (1)形成新晶核,抑制晶粒长大。稀土在铜及其合金中能与一些元素反应形成高熔点化合物,常以极微细颗粒悬浮于熔体之中,成为弥散的结晶核心,使晶粒变多,变小;又从凝固原理及热力学观点看,由于稀土大量聚集在固液界面前沿的液相中,使合金在凝固时成分过冷增大,以树枝状方式凝固生长,同时在分枝节点处产生细颈、熔断,增多了结晶核心,从而细化了晶粒。(2)微晶化作用。由于稀土元素的原子半径( 0.174nm~0.204 nm) 比铜的原子半径(0.127nm) 要大36 %~60 %,故稀土原子很容易填补正在生长中的铜或铜合金的晶粒新相的表面缺陷,生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而细化为微晶; (3)合金化作用。稀土在铜中的溶解度很小,一般仅千分之几到万分之几,但稀土与铜能生成多种金属间化合物。这些金属间化合物弥散分布于基体中,达到细化晶粒。 3、稀土对夹杂物组织的影响 稀土对夹杂物组织的影响主要是改变杂质的形态和分布。其主要表现有以下四种: (1)减轻或消除合金结构中的树枝状晶形和柱状结晶,这与稀土同某些杂质形成难熔化合物并呈弥散状态有关。(2)使合金中某些呈条状、片状甚至块状的杂质(如铅、铋等,其中有的杂质可形成低熔点共晶)转变成点状或球状,从而改善或提高了铜及其合金的机械及加工性能,这是由于活性很强的稀土金属,能使像铅这样的一些杂质对铜的润湿性急剧降低,这些杂质在其自身表面张力的作用下,使体积大大缩小。(3)使合金中的某些有害杂质由集中分布于枝晶或晶界间,改变为较均匀分布于整个晶体中,使杂质实现在金属微观体积上的再分布,或对某些杂质的宏观偏析发生影响,导致各种性能得以提高。(4)含稀土的化合物被吸附在金属或合金的晶界上,减少合金晶界上低熔点有害杂质的数量,从而减弱合金的高温回火脆性。如在铍铜合金中未加稀土前,夹杂物多为不规则棱角形的Cu2O和Cu2S,添加适量稀土后,夹杂物全部球化,稀土夹杂物取代了Cu2O 和Cu2S ,使夹杂物由固溶态变为稀土化合物析出。 二、稀土对铜及铜合金性能的影响 1、稀土对铜及铜合金加工性能的影响 在铜合金中加入适量稀土金属,可以改善铜及铜合金的铸造性能。对不同种类的铜合金,加入稀土后流动性可提高30 %~40%。对高锰铝青铜,稀土的加入量不超过0.15%时,流动性随稀土加入量的增加而增加。在高铅青铜(ZQPb25 - 5)中加入0.5%~1.0%混合稀土,HPb59- 1铅黄铜中加入0.04%~0.05%混合稀土,均可以改善合金的偏析或逆偏析现象。添加0.01%~0.03%混合稀土可显著提高变形铅黄铜的高温延伸率,改善热加工性能,减轻或消除热轧开裂现象。加入稀土可使残余应力值降低,稀土在一定变形度范围内(2、稀土对铜及铜合金机械性能和导电性能的影响 稀土对铜及铜合金机械性能的影响主要表现在硬度、强度、塑性等方面。稀土在纯铜中含量为0.1%~0.2%时,强度提高幅度较大,高于0.2%时强度提高缓慢。稀土对H68黄铜强度的影响有双重作用:一方面,稀土的固溶强化及净化作用,使料强度升高;而另一方面,当稀土加入量超过某一数值时,稀土的有害作用掩盖了有利作用,宏观表现为强度下降。 关于稀土对铜及铜合金导电性影响的机理是:一方面,稀土的细化作用使铜晶粒细化,晶界增加,电散射几率增大,导致电阻率增大,导电性下降;另一方面,稀土的净化作用使铜中杂质减少,晶格畸变减弱,电子散射几率减少,导电性改善。这两个对导电性起相反作用的因素同时存在,其影响随稀土加入量的变化而变化。 3、稀土对铜及铜合金抗氧化性和耐腐蚀性能的影响 为了解决抗氧化性能和高电导率之间的矛盾,采用添加稀土金属作为铜及铜合金的合金元素。发现在适当加入量时,电导率不但没有降低反而略有提高,同时还发现铜中加入稀土 能明显改善抗氧化性能。关于在铜及铜合金中加入稀土后耐蚀性能均有不同程度的提高,对此现象的解释主要有: (1)稀土的净化作用,消除铜基体中杂质。(2)在铜及铜合金表面形成致密的氧化层,阻止基体原子向外扩散和外部原子向内扩散。(3) 提高铜及铜合金的腐蚀电位。(4)稀土的加入缩小了铜合金的结晶温度范围。 混合稀土的加入不仅可以改善锡黄铜的耐蚀性能,还可以改变锡黄铜的腐蚀形貌,不仅减小了易脱落层的厚度,同时也大大减小了渗透层的厚度。 4、稀土对铜及铜合金耐磨性能的影响 稀土和铜元素可以形成硬度较高、分布均匀的金属间化合物,这些化合物成为位错运动的阻力;而且稀土可以有效地改善夹杂物的存在形式和分布,减少其弱化晶界的可能,减少了承受载荷时沿晶界开裂的几率,因而提高了耐磨性。含有稀土的铸造黄铜具有较高的硬度及良好的塑性及韧性,可以缩短跑合阶段的时间,延长稳定磨损的阶段,从而达到减少磨耗,延长工件使用寿命的目的。在高锰铝青铜中添加稀土,可使其干摩擦磨损减少20%左右,润滑摩擦磨损量减少50%左右。 三、稀土-铜中间合金 稀土在铜及铜合金的实际工业化应用中,因稀土与铜的原子半径差异较大,不利于固溶,且流动性较差,直接在铜及铜合金的熔炼过程中添加稀土会造成大量烧损并出现渣相,难以控制铜及铜合金中稀土元素分布的稳定和均匀性,严重影响了稀土对铜及铜合金各种性能应有的改善效果。 稀土-铜中间合金是一种稀土与铜的共晶合金体,它在保留了稀土应有特性的同时,还具备了在铜及铜合金中良好的固溶性,因此流动性较强,方便加入量的掌握和搅拌控制的均匀性,能极大的发挥出稀土在铜及铜合金中的有益特性。