铜及铜合金的发展与应用
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2024年铸造铜合金市场前景分析引言铜合金广泛应用于各个行业,特别是铸造行业。
本文将对铸造铜合金市场进行前景分析,探讨其市场潜力和发展趋势。
1. 市场概况铸造铜合金是用铜和其他金属元素制成的合金,具有良好的热传导性、机械性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于航空、汽车、机械等行业。
铸造铜合金市场规模不断扩大,市场需求量逐年增长。
2. 市场驱动因素2024年铸造铜合金市场前景分析需要考虑到市场驱动因素。
以下是几个主要的市场驱动因素:2.1 工业发展随着全球工业化进程的加速,制造业对铸造铜合金的需求增加。
特别是航空、汽车、机械等行业的快速发展,使得对高性能合金的需求迅速增长。
2.2 增长潜力铸造铜合金具有良好的可塑性和可加工性,可以制作出复杂的零部件,适用于各种工业应用。
随着科技进步和技术革新,铸造铜合金的应用领域将进一步扩大,市场前景广阔。
3. 市场发展趋势铸造铜合金市场的发展趋势在不断变化。
以下是几个主要的市场发展趋势:3.1 环保意识提升近年来,环保意识在全球范围内不断提升。
铸造铜合金具有可循环利用的特性,可以减少能源消耗和环境污染,因此受到越来越多企业和消费者的青睐。
3.2 新技术应用随着科技进步,新的铸造技术不断涌现。
例如,先进的数控铸造技术和3D打印技术可以提高生产效率和产品质量,为铸造铜合金市场带来新的机遇。
3.3 国际贸易合作全球贸易合作的不断深化对铸造铜合金市场的发展产生积极影响。
不同国家、地区之间的互惠合作可以促进市场规模扩大,提高合作效率和物流速度。
4. 市场挑战尽管铸造铜合金市场前景广阔,但也面临一些挑战。
以下是几个主要的市场挑战:4.1 原材料供应不稳定铸造铜合金的生产需要依赖铜等金属的原材料供应。
由于原材料价格波动和地缘政治等因素的影响,原材料供应不稳定可能导致铸造铜合金生产成本的上升。
4.2 技术难题铸造铜合金的生产需要掌握复杂的工艺和专业知识。
技术难题可能限制了生产能力的提升和产品质量的改进。
铜及铜合金高精度板带材生产技术和发展摘要:铜及铜合金板带材是重要的铜加工产品,随着电子信息产业的高速发展,铜及铜合金板带材消费量呈逐年上升的趋势,是目前所有加工材中,最具活力的高技术、高附加值产品。
本文就铜及铜合金板带材生产的工艺技术作简要介绍。
关键词:铜及铜合金、板带材、高精度、生产工艺1前言铜及铜合金板带材是重要的铜加工产品,占世界铜加工总量的35%。
近十年来,世界经济蓬勃发展,特别是以中国为代表的新兴发展中国家,国民经济高速发展,带动了铜及铜合金板带材需求量。
铜及铜合金带材是铜加工材的重要品种,广泛应用于电子、电气、轻工、仪器仪表等各个领域,特别是随着电子信息产业的高速发展,铜及铜合金板带材消费量呈逐年上升的趋势,是目前所有加工材中,最具活力的高技术、高附加值产品。
产品主要用于制造电连接器用接插件、集成电路引线框架、汽车水箱散热管片、汽车端子、同轴电缆、干式变压器和电子开关领域,形成了以纯铜、黄铜、引线框架用高铜合金、锡磷青铜、锌白铜为代表的高精板带材合金系列。
2铜及铜合金高精度板带材生产2.1高精度板带材的特点所谓高精度合金是指具有均匀物理性能的合金,其化学成分准确、合金不含夹杂、组织状态均匀和高的制作精度。
其具有高质量、高精度和大卷重的特性。
随着生产技术的不断创新,设备不断更新,精密铜板带的生产技术达到很高的水平,为了提高生产效率和成材率,提高性能、公差的一致性,单位宽度重量已超过15kg/mm,卷重可达到20吨以上,轧制速度达1200m/min,厚度精度可控制在±0.003mm以内,表面质量和板形都达到很高的水平。
2.2生产工艺特点高精度、大卷重、高质量铜及铜合金板带材的生产工艺主要有两种方法:一为热轧开坯生产工艺,二为水平连铸供坯冷轧生产工艺。
前者采用大容量熔铸机组铸成大规格铸锭,经热轧开坯、双面铣削后再经冷轧、退火、精整等工序出成品;后者采用水平连铸直接从保温炉中引出厚度为15~18mm带坯,经在线或离线双面铣削后成卷,再经冷轧、退火、精整等工序出成品。
铜及铜合金概述范文铜及铜合金是一种广泛应用于工业领域的金属材料。
铜具有良好的导电、导热和耐腐蚀性能,因此被广泛应用于电器、通信、建筑、交通以及化工等领域。
铜合金则是将铜与其他元素进行合金化,以改善铜的性能,扩大其应用范围。
铜的历史可以追溯到公元前3000年左右,是人类最早开始使用的金属之一、铜以其优良的电导率和导热率在电器领域得到广泛应用。
电器设备中的导线、电缆、电路板等都离不开铜材料。
此外,铜还具有良好的可加工性和耐腐蚀性,在建筑和交通领域中也有着广泛应用。
如铜质建筑装饰品、铜质管道、船舶、汽车零部件等。
铜合金是将铜与其他元素进行合金化得到的材料。
通过合金化可以改善铜的性能,如增强其强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。
不同的合金化元素可以赋予铜合金不同的特性,扩大其应用范围。
以下是一些常见的铜合金及其应用:1.镍铜合金:镍铜合金具有良好的强度、耐腐蚀性和耐磨性,常用于海水中的腐蚀环境下,如制作螺旋桨、船舶零部件等。
2.硬铜合金:硬铜合金是将铜与其他元素(如铜锌合金、铜锡合金等)进行合金化,以提高硬度和强度。
硬铜合金应用广泛,如钟表工业、刀具制造等。
3.铝青铜合金:铝青铜合金具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和刚性,常用于制造轴承、齿轮等需要承受高温和高压力的零部件。
4.硅青铜合金:硅青铜合金具有良好的耐磨性和耐蚀性,适用于制造摩擦零件、航空发动机零件等。
5.铝铜合金:铝铜合金具有良好的导电性和导热性,常用于电子元件、散热器等。
6.锡青铜合金:锡青铜合金具有良好的耐磨性和耐蚀性,广泛应用于轧辊、轴承、气门等。
7.磷铜合金:磷铜合金具有良好的可焊接性和耐磨性,常用于制作焊接电子元件等。
此外,铜合金还有许多其他类型,如锌铜合金、锆铜合金、铁铜合金等。
每种合金都具有不同的特性,因此选择适合的铜合金材料十分重要。
总之,铜及铜合金是一种重要的金属材料,具有诸多优点,被广泛应用于各个工业领域。
随着科技的发展和人们对材料性能要求的提高,铜合金的研究和应用也将不断发展。
铜的多面性从古代到现代的铜的应用与发展铜的多面性:从古代到现代的铜的应用与发展自古以来,铜作为一种重要的金属材料,在人类社会的发展中扮演着重要的角色。
它不仅具有良好的导电、导热性能,还具备良好的耐腐蚀性能和可塑性,因此被广泛应用于各个领域。
本文将以历史为线索,以古代到现代的角度展开探讨铜的应用与发展。
一、古代铜器的制作与应用在古代,铜器代表着文化和文明的标志。
早在公元前4000年左右的新石器时代晚期,人们已经开始使用铜进行工艺品的制作。
铜器作为工具、器皿和艺术品,承载着人们的文化和历史。
例如,商周时期的青铜器,是中国古代独特的艺术珍品,它们拥有精湛的铸造工艺和精美的纹饰,展现了古代中华民族的智慧和艺术品味。
二、近代工业时期的铜的应用与发展随着工业革命的兴起,铜在近代工业中的应用迅速发展并得到了广泛应用。
在电力行业中,铜的良好导电性能成为了极佳的选择,用于制作电线、电缆和变压器等电气设备。
同时,铜也广泛应用于制作管材、暖通设备以及化工设备等领域。
此外,铜合金的应用也在汽车制造、船舶建造和航空航天等领域得到了广泛应用。
铜合金具有高强度、耐腐蚀性和导热性能,使得它成为一种优质的结构材料。
三、现代科技中的铜的应用与发展在现代科技领域,铜的应用与发展更加广泛。
例如,在通信领域,铜在电话线路的传输中起到重要的作用。
同时,铜箔也被应用于电子器件的制造过程中,如集成电路和印刷电路板等。
此外,铜还在太阳能电池板、风力发电机组和电动汽车等可再生能源领域发挥着重要作用。
四、铜的环保应用与发展随着环保意识的日益提高,人们开始寻找更环保的替代材料。
在这一领域,铜也表现出其多面性。
例如,铜在水处理中可以作为杀菌剂,对水中的细菌起到有效的杀灭作用。
此外,铜也可以作为可降解材料,在土壤修复和污染治理中发挥着重要作用。
铜纤维和铜离子涂层等新型铜材料的研发也为环保领域提供了更多的选择。
五、展望铜作为一种多面性材料,在古代到现代的发展中发挥着重要的作用。
铜及铜合金应用与发展铜是人类最早发现和应用的金属之一,具有优越的导电、导热、耐腐蚀等特性,在各个领域被广泛应用。
铜合金则是铜与其他金属混合而成的合金,通过调整配比可以使铜合金具备更多特定的性能,因此也被广泛应用于不同的行业和领域。
现如今,铜及铜合金的应用范围越来越广泛,具有很大的市场潜力和发展前景。
以下是铜及铜合金的一些主要应用与发展趋势:1. 电力行业:铜具有优良的导电性能,是电力传输、发电设备和电子元件的首选材料。
铜导线和电缆广泛应用于电力系统和通信系统中,同时也用于制造电机、变压器、发电机组、开关设备等。
2. 交通运输:铜合金在汽车制造、船舶和飞机制造等交通运输领域有广泛应用。
铜及铜合金的高强度、耐腐蚀性能和优异的导热性能,使其成为制造引擎零件、制动器、变速器等关键配件的理想材料。
3. 建筑装饰:铜合金具有独特的色泽和质感,被广泛用于建筑装饰领域。
例如,铜合金可以制造装饰门窗、立柱、吊顶等,同时也可用于制作建筑外墙、屋顶和建筑艺术品等。
4. 医疗器械:由于铜具备良好的抗菌性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于医疗器械领域。
例如,铜合金制成的手术器械、植入物和医疗设备,可以有效抑制和防止细菌感染。
5. 环保节能:铜及其合金也在环保和节能领域发挥着重要作用。
例如,铜导线的使用可以提高电力输送效率,减少能源损耗;铜制的太阳能热水器和地源热泵等设备可以利用可再生能源,实现低碳环保。
6. 通信技术:随着信息技术的迅猛发展,铜及铜合金在通信设备领域的应用也越来越广泛。
例如,铜合金制造的通信电缆和光纤连接器等关键部件,成为实现高速、稳定通信的重要材料。
未来铜及铜合金的发展趋势主要有以下几个方面:1. 新型铜合金的研发:研制开发具有高强度、高导电性、高耐腐蚀性的新型铜合金,以满足不同行业对材料性能的需求。
2. 精密加工技术的提升:通过提升加工技术,可以生产出更复杂、更精密的铜及铜合金产品,以满足高端工业产品的需求。
金属材料_铜及铜合金铜及铜合金是一类重要的金属材料,广泛应用于各个领域。
本文将为读者介绍铜及铜合金的特性、应用以及相关的加工工艺。
铜是一种良好的导电和导热金属,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
它具有良好的可塑性和延展性,可以轻松地加工成各种形状和尺寸的制品。
铜的导电性能使其成为电气工程中常见的材料,用于制造电线、电缆、电子元器件等。
铜也是一种优良的导热材料,常用于制作散热器、换热器等热传导设备。
此外,铜具有抗菌性能,可以用于生物医学领域制造抗菌材料。
与纯铜相比,铜合金在一些领域具有更好的性能。
铜与不同元素的合金化可以改善其强度、硬度和耐磨性。
最常见的铜合金包括黄铜、青铜和铝青铜等。
黄铜是铜和锌的合金,具有良好的加工性能和机械性能,广泛用于制造机械零件、管道、接线端子等。
青铜是铜和锡的合金,具有较高的强度和耐磨性,常用于制作工具、零件和艺术品。
铝青铜是铜、铝和锌的合金,具有优异的耐腐蚀性能和高强度,常用于船舶和海洋工程等领域。
铜及铜合金的加工主要包括铸造、锻造、冷加工和热处理等工艺。
铸造是将熔化的铜或铜合金注入模具中冷却凝固的过程,可制造复杂形状的零件。
锻造是利用力量将加热的铜或铜合金加工成所需形状的工艺,具有提高材料的强度和硬度的效果。
冷加工包括压延、拉伸和冲压等工艺,用于制作薄板、线材、型材等。
热处理是通过控制材料的加热和冷却过程,改变材料的性能和组织结构,提高其力学性能和耐腐蚀性能。
铜及铜合金在许多领域具有广泛的应用。
在建筑行业,铜常用于制作屋顶、墙壁和装饰材料,如铜板、铜管和铜雕等。
在交通运输领域,铜及铜合金用于制造汽车发动机、制动系统和电器线束等零件。
在能源领域,铜制的发电机线圈和输电线路能够高效地传输电能。
在化工工业中,铜合金耐腐蚀性能好,可用于制造化工设备和管道。
在航空航天领域,铜合金可以提供轻量化和高强度的零件,常用于制作发动机零件和航天器结构。
总之,铜及铜合金是一类重要的金属材料,具有良好的机械性能、导电性能和耐腐蚀性能。
铜及铜合金应用领域铜是一种重要的金属材料,广泛应用于各个领域。
它具有优异的导电性、导热性、延展性和耐腐蚀性,在许多行业中都有着重要的应用。
以下是铜及铜合金在几个主要领域中的应用。
1. 电子与电气工业:铜是最常见的导电金属之一,因此广泛应用于电气连接、电线、电缆等领域。
铜具有良好的电导性能,能够保证电能传输的效率和稳定性。
此外,铜还用于制造电阻器、电感器和电容器等电子元件。
电子产品如手机、电脑和电视等也常使用铜制导线传输信号。
2. 汽车工业:铜在汽车工业中有着广泛的应用。
它被用于制造汽车发动机、变速器和冷却系统等零部件。
铜制的散热器和冷凝器具有良好的导热性能,能够有效地冷却发动机和辅助设备。
此外,铜还用于制造汽车电气系统中的电线和电缆,以保证电路的可靠性和稳定性。
3. 建筑业:铜在建筑业中被广泛应用于屋顶、管道和装饰。
铜具有抗腐蚀性和耐候性,能够有效地抵御恶劣环境条件的侵蚀。
许多历史建筑如教堂和宫殿都使用铜制屋顶,其美观和历史价值深受人们的喜爱。
此外,铜管在供水和供热系统中也得到广泛应用,其优良的导热性能能够提高供热效率。
4. 医疗器械:铜合金在医疗器械领域中应用广泛。
铜抗菌性能强,能够抑制细菌的繁殖,因此常用于制造医疗器械如导管、手术器械和人工关节等。
铜合金的耐腐蚀性能也使其成为一个理想的选择,能够在湿润的环境中长时间使用。
此外,铜合金还用于制造放射性治疗用的靶材。
5. 航空航天工业:铜在航空航天工业中应用广泛。
航空发动机和飞机结构中常使用铜合金,因其具有良好的机械性能和耐腐蚀性能。
铜合金还用于制造航天器的燃烧室和推进喷嘴等部件。
此外,航空航天电气系统中也常使用铜制导线和电缆,以保证电路的稳定性和可靠性。
6. 金属加工工业:铜在金属加工工业中有着重要的地位。
铜可通过锻造、铸造、冷拔和挤压等加工工艺,制成各种形状和规格的零部件。
铜合金可以用于制造轧辊、模具、齿轮和气缸等高强度零部件。
铜是加工性能良好的金属材料,能够满足各种复杂零部件的加工要求。
铜及铜合金的发展与应用摘要:本文叙述了铜加工工业概况、铜材品种和质量现状及铜加工工艺与装备现状。
同时, 阐述了高强高导铜合金的发展方向及应用前景。
高强高导铜合金是一类很有应用潜力的功能材料, 近年来研究和开发应用高强高导铜基合金取得了显著成效,本文阐释了开发和研究高强高导铜合金的及制备方法与强化原理。
关键词:技术;发展;高强高导;强化机理;制备方法正文:人类使用铜及其合金已有数千年历史。
古罗马时期铜的主要开采地是塞浦路斯,因此最初得名cyprium(意为塞浦路斯的金属),后来变为cuprum,这是英语:copper、法语:cuivre和德语:Kupfer的来源。
二价铜盐是常见的铜化合物,常呈蓝色或绿色,是蓝铜矿和绿松石等矿物颜色的来源,历史上曾广泛用作颜料。
铜质建筑结构受腐蚀后会产生铜绿(碱式碳酸铜)。
装饰艺术主要使用金属铜和含铜的颜料[1]。
铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜是一种红色金属,同时也是一种绿色金属。
说它是绿色金属,主要是因为它熔点较低,容易再熔化、再冶炼,因而回收利用相当地便宜。
[2]。
纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为红橙色带金属光泽、延展性好、导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,以及组成众多种合金。
铜合金机械性能优异,电阻率很低,其中最重要的数青铜和黄铜。
此外,铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。
矿石的冶炼过程通常有两种方式:1.火法炼铜。
通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜,也即电解铜,一般适于高品位的硫化铜矿。
火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿石,通过选矿提高到20~30%,作为铜精矿,在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉进行造锍熔炼,产出的熔锍(冰铜)接着送入转炉进行吹炼成粗铜,再在另一种反射炉内经过氧化精炼脱杂,或铸成阳极板进行电解,获得品位高达99.9%的电解铜。
该流程简短、适应性强,铜的回收率可达95%,但因矿石中的硫在造锍和吹炼两阶段作为二氧化硫废气排出,不易回收,易造成污染。
90年代出现如白银法、诺兰达法等熔池熔炼以及日本的三菱法等、火法冶炼逐渐向连续化、自动化发展。
2.湿法炼铜。
一船适于低品位的氧化铜,生产出的精铜称为电积铜。
现代湿法冶炼有硫酸化焙烧-浸出-电积,浸出-萃取-电积,细菌浸出等法,适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。
湿法冶炼技术正在逐步推广,预计本世纪末可达总产量的20%,湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。
铜合金(copper alloy )以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。
主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。
铜的重要合金有以下几种:1.黄铜。
黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。
黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。
黄铜敲起来声音好听,因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。
2.青铜。
铜与锡的合金叫青铜,因色青而得名。
在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。
青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。
用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。
青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”,用来铸造塑像,冷却后膨胀,可以使眉目更清楚。
3.磷青铜。
铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。
4.白铜。
白铜是铜与镍的合金,其色泽和银一样,银光闪闪,不易生銹。
常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。
[3]。
铜合金具有优异的物理性能:(1) 优异的物理、化学性能纯铜导电性、导热性极佳,铜合金的导电、导热性也很好。
铜及铜合金对大气和水的抗蚀能力很高。
铜是抗磁性物质。
(2) 良好的加工性能塑性很好,容易冷、热成形;铸造铜合金有很好的铸造性能。
(3) 具有某些特殊机械性能例如优良的减摩性和耐磨性(如青铜及部分黄铜),高的弹性极限和疲劳极限(如铍青铜等)。
(4) 色泽美观(紫铜)[4]。
近年来,中国铜加工材品种已发生了巨大的变化,在紧密结合市场和科学技术需求中,传统铜加工材已经逐步完成了向现代铜加工材的转变,其重要特点是向高精度、高性能、环保、节能方向发展,许多产品已成为国内外知名品牌,在国内外市场上享有盛誉;产品质量已稳步提高,产品标准水平已处国际先进行列,各主要铜材生产厂家除按国家标准生产外,还可以直接接受世界主要发达国家标准订货,这表明我国铜加工材生产进一步国际化;为了满足国民经济和科学技术对铜材的多方面需求,各铜加工企业还相应制定了许多内部供货技术标准[5]。
改革开放以来,我国铜加工工业重要的技术进步有:1.传统的三级式铜及合金生产方式正在被打破,生产工艺流程进一步缩短,为节能和提高生产效率提供了广阔的发展空间。
传统的、经典的铜加工分为合金熔炼与铸造、热加工、冷加工三段式,目前热加工工序正不断地被压缩和取代;卧式水平连续卷坯—高精冷轧铜带、上引连续管坯—拉伸、水平连续管坯—行星轧制—盘拉、水平连铸线坯—高精拉伸、上引连铸线坯—高精拉伸等方法,已被普通采用,并已成为空调管、内螺纹管、合金线材、锡青铜带材等热点产品的主要生产方法,对我国铜加工节能、降低产品成本、节省项目投资成本起到重要作用。
2.光亮铜线杆连铸连轧技术和机列是铜加工材连续化生产的最成功的范例,现已经成为线坯生产的主导方法,取代了线坯锭铸造横列式轧机热轧(黑杆)高能耗、高耗铜、低质量、污染环境的陈旧工艺和装备。
我国光亮铜杆生产技术包括有:轮式连铸、履带式连铸、上引连铸等多种;合金熔炼包括有感应熔炼、竖炉熔炼、真空熔炼等,以满足不同生产的需求。
3.高精板带材带式生产法迅速取代了块式生产法,为提高产品质量、生产效率、改善环境打开了广阔的空间。
这两种方法的根本区别在于板带材生产中被加工的工件是带卷还是板块,高精板带卷式生产法典型的工艺流程是:大铸锭热轧获得卷坯(或卧式连铸卷坯)—卷坯双面高精铣屑—高精冷中轧—保护性罩式炉退火—高精度成品轧制—展开式保护气体退火—高精度成品轧制—展开式保护气体退火—板材横剪、带材纵剪;带式法取代块式法,对高精板带来说是一种革命化的变革,实现了铜板带生产的自动化、现代化,达到了生产高级、节能、节材、高质量等目的,特别是卷坯的表面铣屑和保护性气体退火不但提高了产品质量,而且使长期存在的以消除氧化铜为目的酸洗工序得以根除,从而大大地改善了环境。
4.管材卷式生产法已成为我国管材生产的代表性先进技术,其中空调器用盘管和高效散热内螺纹铜管生产技术已走在世界前列,我国铜盘管生产技术的特点是管坯生产方式的多样化,主要方式有三种:大锭热挤压—高速轧管法、水平连铸—行星轧制法、上铸法(又称上引方法);这三种方法已经完全产业化,适应不同的投资和生产规模,推动了铜管生产的技术进步。
5.铜加工材生产过程中重要工艺参数和产品质量的在线检查技术发展迅速,使铜加工材的尺寸精度、表面和内在质量水平进一步提高,生产过程自动控制成为现代铜加工生产的重要标志[6]。
研制、开发高强度、高导电铜基导电材料一直是铜合金研究的热点之一。
目前获得高强高导铜合金的途径有两种:一是引入合金元素强化铜基体形成合金;二是引入第二强化相形成复合材料。
a.合金化法。
合金化法是在铜中添加合金元素,溶质原子溶入晶格后会引起晶格点阵畸变,造成应力场,从而使强度提高。
传统的合金化法主要通过固溶强化和析出强化等手段来强化铜基体。
b.复合材料法。
导电理论指出,铜基体中的第二相引起铜原子点阵畸变对电子的散射作用比固溶在铜基体中的原子引起的散射作用弱得多,所以复合强化不会明显降低铜基体的导电性,而且由于增强相的作用还改善了基体的室温性能和高温性能,利用材料复合化方法所制备的Cu-Ta,Cu-Nd等复合材料强度大于1400MPa,导电率达90%IACS以上,已经在大型脉冲磁场发生系统线圈中得到应用。
根据强化相引入方式的不同可以分为人工复合法和原位复合法[7]。
I 人工复合法人工复合法是指人为地向铜中加入第二相的颗粒、晶须或纤维对铜基体进行强化,或依靠强化相本身的强度来增大材料强度的方法。
有代表性的如氧化物弥散强化法、机械合金化法以及碳纤维复合法等。
氧化物弥散强化铜是通过向基体中引入均匀分布的、细小的、具有良好热稳定性的氧化物颗粒来强化铜而制得的材料。
弥散强化铜合金性能的提高取决于均匀弥散在铜基体中的增强相颗粒种类、粒度、形态和分布,弥散的质量在很大程度上取决于制备工艺。
内氧化法是目前制取弥散强化铜的最有效的方法,已进入工业规模的生产阶段,但内氧化法工艺复杂,关键是要控制好氧气分压,反应中所需的氧含量难以控制,生产成本高;碳热还原孔隙率较高且成分不均匀;复合铸造法制备出的复合材料性能低;喷射沉积过程难以控制等。
机械合金化是弥散强化高强高导铜合金理想的制备方法,用MA工艺制备出的ODS 铜合金,其电导率与内氧化ODS铜合金相当,但强度可提高100-200MPa。
近年来应用机械合金化法已成功研制出一些高强高导铜合金,如Cu-Al2O3,Cu-TiC等。
纤维增强铜基复合材料目前已应用于开发高强高导铜合金。
碳纤维增强铜基复合材料以其优良的导电、导热、抗磨损性能和低热膨胀系数而受到人们的重视。
日本开发的Cu-10%~16%Ag合金通过塑性变形和适当热处理后形成纤维增强复合材料,抗拉强度可达1000MPa,电导率达80%IACS[8]。
II原位复合法原位复合法是向铜中加入一定量合金元素,通过一定工艺,使铜内部原位生成增强相,而不是加工前就存在增强体与基体铜两种材料。
原位复合法包括:塑性变形复合法、原位反应复合法和原位生长复合法。
塑性变形复合法是指向铜中加入适量合金元素(如Cr,Fe,Ta,Nb 等),制成两相复合体,过量的元素以单质形式呈枝晶状结构存在于凝固态合金中。
然后再进行大量拉伸变形,使合金元素由枝晶状结构转变为纤维结构,从而生成纤维增强型铜基复合材料。
通过这种方法制备的Cu-Co-Si,Cu-Cr-P合金可达到较高的强度。
[9]。
原位反应复合法指在铜基体中,通过元素之间或元素与化合物之间发生放热反应生成增强体的复合法。
哈尔滨工业大学研制的新工艺“直接接触反应法”即属此类。
原位反应复合法的优点是增强体无界面污染,与基体界面具有良好的相容性。
原位生长复合法是利用共晶合金的定向凝固,在基体中形成定向有规则排列的增强纤维,从而使材料得到强化的方法,这是近年来发展起来的新方法。
随着电子电气工业的快速发展,对铜合金的高强度和高导电性能提出了更高要求,因此强化法必不可少。