各微量元素對(duì)銅性能的影響

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1、再生資源網(wǎng)http://www.bianbao.net/各微量元素對(duì)銅性能的影響銅與微量元素接觸不可避免的，由于元素特性的不同，對(duì)銅性能的影響也是千差萬別的。氫氫在銅中的行為是人們正在研究的課題，氫與銅不形成氫化物，氫在液態(tài)和固態(tài)銅中的溶解度隨著溫度升高而增大，特別是在液態(tài)銅中有很大的溶解度，在凝固時(shí)，會(huì)在銅中形成氣孔，從而導(dǎo)致銅制品的脆性和表面起皮；在固態(tài)銅中，氫以質(zhì)子狀態(tài)存在，氫的電子填充銅原子的S層軌道，形成質(zhì)子型固溶體，氫對(duì)銅的性能雖然影響甚微，但氫對(duì)銅及銅合金來說是有害的，含氧銅在氫氣中退火時(shí)會(huì)產(chǎn)生裂紋，即“氫病”，原因是發(fā)生Cu2O+H2⇌2Cu+H2

2、O反應(yīng)，產(chǎn)生的水蒸氣會(huì)造成氣孔和裂紋；各種元素對(duì)氫在銅中的溶解度影響不一，其中Ni、Mn等元素引起溶解度增加，P、Si等元素減少氫在銅中的溶解度，可以通過減少熔煉時(shí)間，調(diào)整成分，控制爐料中氫氣含量，熔體表面采用木炭覆蓋等辦法減少銅中氫的含量。氧氧在銅的生產(chǎn)過程中是不可避免的，其影響也非常重要，氧很少固溶于銅，1065℃時(shí)為0.06%,600℃時(shí)為0.002%（重量比）；氧在銅中除極少易固溶外，均以Cu2O形式存在，銅的氧化物不固溶于銅，呈現(xiàn)Cu+Cu2O共晶組織，分布于晶界，共晶反應(yīng)為：L含氧0.39%1065℃α含氧0.01%+Cu2O,亞共晶銅中的含氧量與共晶量成正比,可

3、在顯微鏡下與標(biāo)準(zhǔn)圖片比較來精確測(cè)定銅中的含氧量。氧對(duì)銅及合金性能的影響是復(fù)雜的,微量氧對(duì)銅的導(dǎo)電率和機(jī)械性能影響甚微,工業(yè)銅具有很高的導(dǎo)電率,其原因是氧作為清潔劑,可以從銅中清除掉許多有害雜質(zhì)，以氧化物形式進(jìn)入爐渣，特別是能夠清除砷、銻、鉍等元素，含有少量氧的銅其導(dǎo)電率可以達(dá)到100-103%±ACS,高純銅如6N銅在深冷條件下電阻值是相當(dāng)?shù)偷摹ｃU再生資源網(wǎng)http://www.bianbao.net/鉛不固溶于銅，在銅合金中固溶度也很小，與銅形成易溶共晶組織，38。0-。。%范圍的鉛，液態(tài)下與銅液互不混熔，凝固時(shí)形成偏晶組織；固態(tài)下，鉛在銅中以單質(zhì)狀態(tài)分布，可以分布在晶內(nèi)和

4、晶介，含鉛的銅合金，在發(fā)生相變或再結(jié)晶時(shí)，晶介的鉛可以轉(zhuǎn)移到晶內(nèi)；鉛對(duì)銅及合金導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能無顯著影響，但可以改善切削性能，鉛質(zhì)點(diǎn)又是固相，正是軸承材料所希望的，所以含鉛銅及合金是寶貴的易切削材料與軸承材料，因其成本低廉更為市場(chǎng)所歡迎，含鉛黃銅使用極為廣泛，鉛的質(zhì)點(diǎn)越細(xì)小，分布越均勻，性能越優(yōu)良，含鉛銅及合金可以鑄態(tài)使用，也可以壓力加工，鉛黃銅在高溫（500℃以上）為單相β，熱加工性能優(yōu)良，可以承受大的熱變形，而在常溫下F為α相和α+β相區(qū)，冷變形時(shí)變形抗力大，塑性較差，過大的加工率會(huì)使合金材料產(chǎn)生裂紋；隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，常規(guī)使用的鉛黃銅中含鉛量已由0.8-2.5%增加至5

5、%以上,新型的含鉛紫銅、黃銅、青銅、白銅正不斷地被開發(fā)出來；特別應(yīng)該指出的是，含鉛銅合金對(duì)原料的適應(yīng)性極強(qiáng)，可以直接使用再生銅生產(chǎn)含鉛銅合金，這對(duì)銅加工企業(yè)非常重要。隨著技術(shù)進(jìn)步發(fā)現(xiàn)，含鉛銅及合金在使用中，有鉛的溶出，對(duì)環(huán)境造成污染，因此具有優(yōu)良切屑性能的無鉛銅合金研究正在展開，特別是廣泛使用的鉛黃銅材料的代用問題已經(jīng)提到日程，其中可以考慮的替代元素是鉍、硫、硅等。鐵、鋯、鉻、硅、銀、鈹、鎘這七種金屬元素的共同特點(diǎn)是：它們有限固溶于銅，固溶度隨著溫度變化而激烈的變化，當(dāng)溫度從合金結(jié)晶完成之后開始下降時(shí)，它們?cè)阢~中的固溶度也開始降低，以金屬化合物或單質(zhì)形態(tài)從固相中析出，當(dāng)這些元

6、素固溶于銅中，能夠明顯地提高其強(qiáng)度，具有固溶強(qiáng)化效應(yīng)，當(dāng)它們從固相中析出時(shí)，又產(chǎn)生了彌散強(qiáng)化效果，導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能得到了恢復(fù)，它們是典型的時(shí)效熱處理型銅合金，通過淬火（950℃—980℃、淬水）和時(shí)效（450℃—550℃再生資源網(wǎng)http://www.bianbao.net/、2-4小時(shí)），可以獲得高強(qiáng)導(dǎo)電性能；其中微量銀，對(duì)銅的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率降低不大，并能顯著提高再結(jié)晶溫度、抗蠕變性能和耐磨性能，廣泛用于電機(jī)整流子，近來又普遍用于制造高速列車的接觸導(dǎo)線，鎘銅具有沖擊時(shí)不發(fā)生火花特性，是重要的航空儀表材料，由于鎘具有毒性，污染環(huán)境，用途日益縮??；鈹銅是著名的彈性材料，鈹對(duì)銅的強(qiáng)

7、化最為顯著，熱處理后的鈹銅強(qiáng)度，可達(dá)純銅的4-5倍；鐵可以細(xì)化晶粒，改善銅及合金性能，在要求抗磁的環(huán)境下，應(yīng)嚴(yán)格控制鐵的含量，一般應(yīng)控制在0.003%以下；鋯、鉻銅合金具有很高的導(dǎo)電率，在航天發(fā)動(dòng)機(jī)中有重要的應(yīng)用；硅青銅具有高的強(qiáng)度和耐磨性能,鐵、鋯、鉻青銅是著名的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金，在電極制造中有重要應(yīng)用；鐵、硅、鋯、鉻銅合金成了集成電路引線框架銅合金的基礎(chǔ)，其合金成分、性能的研究非常活躍。鋅、錫、鋁、鎳這四個(gè)元素的共同特點(diǎn)是在銅中固溶度很大，分別為39.9%、15.8%9.4%，鎳則無限互溶，它們與銅形