铜合金的分类与应用
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铜合金的分类方法
铜合金的分类方法有很多,但最主要的有以下三种:
(1)按成形方法分类。
可分为铸造铜合金和变形(或加工)铜合金两大类。
部分铸造铜合金只适于铸造成形而不能加工成形,也有许多铸造铜合金既可以铸造成形也可以变形加工成形。
而变形铜合金大都先进行铸造成坯,再进行变形加工。
铸造铜合金和变形铜合金还细分为紫铜、黄铜、青铜和白铜等类别。
(2)按合金系(主成份)分类。
可以分为紫铜(纯铜)、黄铜、青铜和白铜四大类。
当然,每一大类又可以分成若干小类,如紫铜又可以分为普通纯铜、韧铜、脱氧铜和无氧铜等。
黄铜又分为普通黄铜和复杂黄铜,复杂黄铜又分为铅黄铜、铝黄铜、锡黄铜、铁黄铜、硅黄铜、锰黄铜、镍黄铜等;青铜又分为锡青铜、铝青铜、硅青铜、镁青铜、钛青铜、铬青铜、锆青铜和镉青铜等;白铜则分为普通白铜、锌白铜、铁白铜等等。
这种分类法是使用最广泛的方法,我国国家标准即采用此法。
(3)按功能(或特性)分类。
可分为结构用铜合金、导电导热用铜合金、耐腐蚀铜合金、耐磨铜合金、阻尼铜合金、易切削铜合金、记忆铜合金、超塑性铜合金、艺术(装饰)铜合金等等。
此法多用于研制新合金申报项目、成果或学术文章中。
铜件的分类及应用一、铜件的分类铜件是指以铜为原料制成的各种零部件和机械构件。
根据铜件的用途和形状,可以将其分为以下几种类别:1. 压铸铜件压铸铜件是利用压力将铜合金液态金属注入模具内进行成型的铜件。
其主要特点是制造效率高,生产成本低,且表面平整,稳定性强。
常用于生产电器、电子、汽车和空调等产品的连接器、插座和插头等小型零部件。
2. 铸造铜件铸造铜件又称铸铜件,是使用熔融铜合金通过重力或压力的作用下,注入模具中并冷却后得到的铜件。
它的特点是形状多样,适用于各种机械构件和零部件的制造。
常用于制造锁具、水表、汽车零部件等。
3. 冲压铜件冲压铜件是通过冲压模具将铜板或铜带等金属材料在机械压力下变形而制成的铜件。
其最大优点是生产效率高,成本低,可以批量生产。
常用于制造金属容器、金属隔板等零部件。
4. 焊接铜件焊接铜件是将两个或多个铜件通过焊接工艺连接起来的铜件。
其制造工艺难度高,但焊接后的铜件强度高,可以达到原材料强度的90%以上,且不会因为焊接而改变原铜件材质的物理和化学特性。
常用于制造紫铜管、铜油管等管道类零部件。
二、铜件的应用1. 电子类产品铜件在电子类产品中的运用比较广泛,如电视机、电冰箱、微波炉、挂烫机、冷气机等家用电器。
铜制数码产品也非常常见,例如电脑、手机、平板电脑等。
2. 建筑及装潢建筑及装潢方面,铜件的应用也非常多样,例如铜质门把手、门铰链、窗户拉手、洗手台及水龙头等。
这些铜件在熟练的技术和设计下,都可以成为精美的室内设计元素之一。
3. 交通运输工具铜件在交通运输工具中也十分常见,如汽车、火车、摩托车、自行车等。
一些汽车件使用铜件制成,例如发动机零部件、制动系统、悬挂系统和冷却系统的部件等。
4. 制造业除了上述应用,铜件在制造业的运用也非常广泛。
铜件的应用包括了各种铜管、铜杆、铜板、铜带等。
铜件的轻质、导电性好、可加工性强等特性,使其在许多领域都有着广泛的运用。
三、总结综上所述,铜件的分类和应用都非常广泛,从家用电器到汽车零部件、建筑装饰,再到制造业等领域,铜件的应用无所不在。
铜及铜合金分类及产品牌号表示方法公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-一、纯铜纯铜是玫瑰红色金属,表面形成氧化铜膜后呈紫色,故工业纯铜常称紫铜或电解铜。
密度为8-9g/cm3,熔点1083°C。
纯铜导电性很好,大量用于制造电线、电缆、电刷等;导热性好,常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表,如罗盘、航空仪表等;塑性极好,易于热压和冷压力加工,可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。
纯铜产品有冶炼品及加工品两种。
分别见表6和表7。
表6冶炼铜的牌号、成分及用途表7加工铜的组别、牌号及成分二、铜合金(1)黄铜黄铜是铜与锌的合金。
最简单的黄铜是铜——锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜。
改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。
黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。
工业中采用的黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏。
为了改善黄铜的某种性能,在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。
在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性,稍降低塑性。
含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。
在黄铜中加1%的锡能显着改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,因此称为“海军黄铜”。
锡还能改善黄铜的切削加工性能。
黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,铅对黄铜的强度影响不大。
锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝,还可以改善它的性能,得到表面光洁的铸件。
黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。
常用加工黄铜的化学成分,见表8。
表8常用加工黄铜的化学成分青铜青铜是历史上应用最早的一种合金,原指铜锡合金,因颜色呈青灰色,故称青铜。
为了改善合金的工艺性能和机械性能,大部分青铜内还加入其它合金元素,如铅、锌、磷等。
由于锡是一种稀缺元素,所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜,它们不仅价格便宜,还具有所需要的特种性能。
铜及铜合金性能特点(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) 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) 色泽美观一.纯铜(紫铜)纯铜呈紫红色,常称紫铜,工业纯铜分为四种:T1、T2、T3、T4。
编号越大,纯度越低。
用途用于制作电导体及配制合金。
纯铜的强度低, 不宜作结构材料。
纯铜管二. 铜合金(一)黄铜以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。
按照化学成分,黄铜分普通黄铜和复杂黄铜两种。
(1) 普通黄铜普通黄铜牌号普通黄铜是铜锌二元合金,其退火组织可以是单相α或双相α+ β’, 并分别称为α黄铜(单相黄铜)和双相黄铜。
Cu-Zn合金相图(a) 单相黄铜(b) 双相黄铜铜锌合金的显微组织单相黄铜H80、H70、H68塑性很好,适于制作冷轧板材、冷拉线材、管材及形状复杂的深冲零件。
双相黄铜H62、H59 可进行热变形,通常热轧成棒材、板材。
可铸造。
(2) 复杂黄铜复杂黄铜牌号①铅黄铜HPb63-3铅改善切削加工性能,提高耐磨性,对强度影响不大,略微降低塑性。
用于要求良好切削性能及耐磨性能的零件(如钟表零件等),铸造铅黄铜可制作轴瓦和衬套。
②锡黄铜 HSn62-1锡显著提高黄铜在海洋大气和海水中的抗蚀性,并使强度有所提高。
压力加工锡黄铜广泛用于制造海船零件。
③铝黄铜HAl60-1-1 铝提高黄铜的强度和硬度(但使塑性降低),改善在大气中的抗蚀性。
制作海船零件及其它机器的耐蚀零件。
铝黄铜中加入适量的镍、锰、铁后,还可得到高强度、高耐蚀性的复杂黄铜,制造大型蜗杆、海船螺旋浆等重要零件。
④硅黄铜HSi65-1.5-3硅显著提高黄铜的机械性能、耐磨性和耐蚀性。
硅黄铜具有良好的铸造性能,并能进行焊接和切削加工,主要用于制造船舶及化工机械零件。
铜合金的分类
一、铜合金分类:按颜色分
1、黄铜:系指铜与锌为基础的合金,又可细分为简单黄铜和复杂黄铜,复杂黄铜中又以第三组元冠名为镍黄铜、硅黄铜等;
2、青铜:系指除铜镍、铜锌合金以外的铜基合金,主要品种有锡青铜、铝青铜、特殊青铜(又称高铜合金);
3、白铜:系指铜镍系合金;
4、紫铜:系指纯铜,主要品种有无氧铜、紫铜、磷脱氧铜、银铜。
二、铜合金分类:按合金系划分
1、非合金铜:非合金铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等,习惯上,人们将非合金铜称为紫铜或纯铜,也叫红铜。
2、其他铜合金则属于合金铜。
我国和俄罗斯把合金铜分为黄铜、青铜和白铜,然后在大类中划分小的合金系。
三、铜合金分类:按功能划分
1、导电导热用铜合金(主要有非合金化铜和微合金化铜。
2、结构用铜合金:几乎包括所有铜合金。
3、耐蚀铜合金:主要有锡黄铜、铝黄铜、各种不白铜、铝青铜、钛青铜等。
4、耐磨铜合金:主要有含铅、锡、铝、锰等元素复杂黄铜、铝青铜等。
5、易切削铜合金:铜-铅、铜-碲、铜-锑等合金。
6、弹性铜合金:主要有锑青铜、铝青铜、铍青铜、钛青铜等。
7、阻尼铜合金:高锰铜合金等。
8、艺术铜合金:纯铜、黄铜、锡青铜、铝青铜、白铜等。
四、铜合金分类:按材料形成方法划分为
1、铸造铜合金:铸造,又可以用于变形加工。
2、变形铜合金:变形铜合金可以用于铸造。
3、铸造铜合金和变形铜合金又可以细分为铸造用紫铜、黄铜、青铜和白铜。
一、常见分类:鯉是由铜和锌所组成的合金白铜是铜和傑的合金青铜是铜和除了锌和線以外的元素形成的合金,主要有锡青铜,铝青铜等紫铜是铜含量很高的铜,其它杂质总含量在1%以下。
1、紫铜:红铜即纯铜,乂名紫铜,纯铜密度为8.96,熔点为1083°Co具有很好的导电性和导热性,塑性极好,易于热压和冷压力加工,大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
因呈紫红色而得名。
它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素, 以改善材质和性能,因此也归入鯉金。
中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(Tl、T2、T3、T4)、无氧铜(TUI、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(币巾铜、硏铜、银铜)四类。
紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。
紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。
另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。
20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。
其中钛、磷、铁、硅等显着降低电导率,而镉、锌等则影响很小。
氧、硫、硒、碣等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性。
普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时,氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用,产生高压水蒸气或二氧化碳气体,可使铜破裂。
这种现象常称为铜的〃氢病〃。
氧对铜的焊接性有害。
钮或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆; 而脆性的钮呈團團状分布在晶界时,乂使铜产生冷脆。
磷能显着降低铜的导电性, 但可提高铜液的流动性,改善焊接性。
适量的铅、硏、硫等能改善可切削性。
2、黄铜以锌作主要添加元素的铜合金,具有美观的黄色,统称黄铜。
铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。
一、纯铜纯铜是玫瑰红色金属,表面形成氧化铜膜后呈紫色,故工业纯铜常称紫铜或电解铜。
密度为8-9g/cm3,熔点1083°C。
纯铜导电性很好,大量用于制造电线、电缆、电刷等;导热性好,常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表,如罗盘、航空仪表等;塑性极好,易于热压和冷压力加工,可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材。
纯铜产品有冶炼品及加工品两种。
分别见表6和表7。
表6冶炼铜的牌号、成分及用途表7加工铜的组别、牌号及成分二、铜合金(1)黄铜黄铜是铜与锌的合金。
最简单的黄铜是铜——锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜。
改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。
黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。
工业中采用的黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏。
为了改善黄铜的某种性能,在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。
在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性,稍降低塑性。
含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能。
在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,因此称为“海军黄铜”。
锡还能改善黄铜的切削加工性能。
黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,铅对黄铜的强度影响不大。
锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝,还可以改善它的性能,得到表面光洁的铸件。
黄铜可分为铸造和压力加工两类产品。
常用加工黄铜的化学成分,见表8。
表8常用加工黄铜的化学成分(2)青铜青铜是历史上应用最早的一种合金,原指铜锡合金,因颜色呈青灰色,故称青铜。
为了改善合金的工艺性能和机械性能,大部分青铜内还加入其它合金元素,如铅、锌、磷等。
由于锡是一种稀缺元素,所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜,它们不仅价格便宜,还具有所需要的特种性能。
无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。
此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。
铜的的分类,特性和一般用途一、常见分类:黄铜是由铜和锌所组成的合金白铜是铜和镍的合金青铜是铜和除了锌和镍以外的元素形成的合金,主要有锡青铜,铝青铜等紫铜是铜含量很高的铜,其它杂质总含量在1%以下。
1、紫铜红铜即纯铜,又名紫铜,纯铜密度为8.96,熔点为1083℃。
具有很好的导电性和导热性,塑性极好,易于热压和冷压力加工,大量用于制造电线、电缆、电刷、电火花专用电蚀铜等要求导电性良好的产品。
因呈紫红色而得名。
它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。
中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)四类。
紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。
紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。
另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。
20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。
紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。
其中钛、磷、铁、硅等显着降低电导率,而镉、锌等则影响很小。
氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性。
普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时,氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用,产生高压水蒸气或二氧化碳气体,可使铜破裂。
这种现象常称为铜的"氢病"。
氧对铜的焊接性有害。
铋或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆;而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时,又使铜产生冷脆。
磷能显着降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。
适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。
2、黄铜以锌作主要添加元素的铜合金,具有美观的黄色,统称黄铜。
铜及铜合金的焊接工艺一、常用铜及铜合金及其分类铜及铜合金以它独特而优越的综合性能,如导电性、导热性、耐蚀性、延展性及一定的强度等特性,在各行业中获得了广泛的应用。
铜及铜合金种类繁多,常用的铜及铜合金可从它的表面颜色看出其区别,如常用的纯铜(又称紫铜)、黄铜、青铜和白铜,实际上就是纯铜、铜锌、铜铝、铜锡、铜硅和铜镍的合金。
二、铜及铜合金的焊接特点1、高热导率的影响由于铜及铜合金的高热导率、线膨胀系数和收缩率,在焊接铜及铜合金时,采用的焊接参数与焊接同厚度低碳钢差不多时,母材就很难熔化,且填充金属与母材也不能很好地熔合,产生了焊不透的现象;焊后的变形也比较严重,外观成形差。
因此即使焊接使用大功率热源,还得在焊前预热或焊接过程中采取同步加热的措施。
另外,母材厚度越大,散热愈严重,也愈难达到熔化温度。
2、焊接接头的热裂倾向大焊接时,铜能与其中的杂质分别生成多种低熔点共晶,加上铜及铜合金在加热过程中无同素异构转变,铜焊缝中也生成大量的柱状晶;同时铜及铜合金的线膨胀系数和收缩率较大,增加了焊接接头的应力,也更增大了接头的热裂倾向。
因此熔化焊时,常采取以下措施:①严格限制铜中的杂质含量,特别是氧的含量;②通过焊丝加入硅、锰、磷等合金元素,增强对焊缝的脱氧能力;③选用能获得双相组织的焊丝,使焊缝晶粒细化等。
3、气孔熔化焊时,气孔出现的倾向比低碳钢要严重得多,所形成的气孔几乎分布在焊缝的各个部位,且主要是由溶解的氢直接引起的扩散性气孔和氧化还原反应引起的反应性气孔。
因此,为了减少或消除铜焊缝中的气孔,主要的措施是减少氢和氧的来源,用预热来延长熔池存在的时间,使气体易于逸出。
4、接头性能的变化在熔化焊过程中,由于晶粒长大,杂质和合金元素的掺入,以及有用合金元素的氧化、蒸发等,使接头出现以下变化:塑性变坏、导电性下降、耐蚀性下降、晶粒粗化等。
要改善接头的性能,除了尽量减少热作用、焊后进行消除应力热处理外,主要的措施是控制杂质含量和通过合金化对焊缝进行变质处理,并根据不同铜合金接头的不同要求来选用。
一、纯铜纯铜是玫瑰红色金属,表面形成氧化铜膜后呈紫色,故工业纯铜常称紫铜或电解铜。
密度为8—9g/cm3,熔点1083°C.纯铜导电性很好,大量用于制造电线、电缆、电刷等;导热性好,常用来制造须防磁性干扰的磁学仪器、仪表,如罗盘、航空仪表等;塑性极好,易于热压和冷压力加工,可制成管、棒、线、条、带、板、箔等铜材.纯铜产品有冶炼品及加工品两种.分别见表6和表7。
表6冶炼铜的牌号、成分及用途表7加工铜的组别、牌号及成分二、铜合金(1)黄铜黄铜是铜与锌的合金。
最简单的黄铜是铜-锌二元合金,称为简单黄铜或普通黄铜.改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。
黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。
黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏.为了改善黄铜的某种性能,在一元黄铜的基础上加入其它合金元素的黄铜称为特殊黄铜。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。
在黄铜中加铝能提高黄铜的屈服强度和抗腐蚀性,稍降低塑性。
含铝小于4%的黄铜具有良好的加工、铸造等综合性能.在黄铜中加1%的锡能显著改善黄铜的抗海水和海洋大气腐蚀的能力,因此称为“海军黄铜”。
锡还能改善黄铜的切削加工性能。
黄铜加铅的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性,铅对黄铜的强度影响不大。
锰黄铜具有良好的机械性能、热稳定性和抗蚀性;在锰黄铜中加铝,还可以改善它的性能,得到表面光洁的铸件。
黄铜可分为铸造和压力加工两类产品.常用加工黄铜的化学成分,见表8。
表8常用加工黄铜的化学成分(2)青铜青铜是历史上应用最早的一种合金,原指铜锡合金,因颜色呈青灰色,故称青铜。
为了改善合金的工艺性能和机械性能,大部分青铜内还加入其它合金元素,如铅、锌、磷等。
由于锡是一种稀缺元素,所以工业上还使用许多不含锡的无锡青铜,它们不仅价格便宜,还具有所需要的特种性能。
无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。
此外还有成份较为复杂的三元或四元青铜。
铜及铜合金的分类第二章铜及铜合金的分类铜是人类最早使用的金属,自然界有自然铜存在,与其他金属不同,铜在自然界中既以矿石的形式存在,也同时以纯金属的形式存在,其应用以纯铜为主,同时其合合金也在工业等多个领域中广泛应用,工业上常将铜和铜合金分为四类,分别是:纯铜、黄铜、青铜和白铜。
1. 铜与铜合金的分类1.1 按生产应用的方式(可分为二大类)形变铜与铜合金、铸造铜与铜合金对于压力加工专业来说,主要是和形变铜与铜合金打交道,因此,重点学习形变铜与铜合金。
1.2 铜与铜合金的名称:根据历史上形成的习惯,起的是某一种颜色的名称,它们是:紫铜——纯铜Cu 黄铜——Cu-Zn 合金青铜——锡青铜:Cu-Sn 合金铝青铜:Cu-Al 合金铍青铜:Cu-Be 合金钛青铜:Cu-Ti 合金白铜—— Cu-Ni 合金( 有的铜合金叫做青铜,但合金的颜色并不真就是青色的。
) 2. 纯铜纯铜的新鲜表面是玫瑰红色的,当表面氧化形成氧化亚铜Cu2O 膜后就呈紫色,所以纯铜就常被称为紫铜。
紫铜具有好的导电、导热、耐蚀和可焊等性能,并可冷、热压力加工成各种半成品,工业上广泛用于制作导电、导热和耐蚀等器材。
2.1纯铜的成份、组织与性能 2.2.1.其结构、组织:在金属学中学过,纯Cu的晶体[结构]是面心立方晶格(f、c、c),滑移系多,易塑性变形,塑性好。
其组织由单一的铜晶粒组成。
2.2.2.在成分方面:100%纯的金属是没有的,非100%纯。
Cu 的最高纯度可达99.999%(三个9)工业纯Cu 的纯度约为99.90~99.96%杂质的存在相当于使纯铜的成份改变,这自然会引起一些性能的变化。
虽纯Cu 有一些性能几乎不受杂质的影响但导电率、机械性能却受杂质或晶4 体缺陷的影响较大现在先综合看看工业纯Cu 的性能—— 2.2 工业纯铜的性能2.2.1 纯铜的性能优点:从纯铜的各种性能中我们可以总结出几条性能优点,从而可以明白为什么铜会以纯金属的形式得到这么广泛的应用。
铜合金金相组织1. 引言铜合金是一种重要的结构材料,具有优良的导电性、导热性和耐腐蚀性。
铜合金的性能与其金相组织密切相关。
金相组织研究是对材料内部结构和性能进行分析和评价的重要手段。
本文将深入探讨铜合金的金相组织特征、形成机制以及其对材料性能的影响。
2. 铜合金的分类铜合金根据成分和用途可以分为多种类型,如黄铜、青铜、铝青铜等。
不同种类的铜合金具有不同的化学成分和力学性能,因此它们的金相组织也会有所差异。
3. 铜合金的常见金相组织3.1 晶粒结构晶粒结构是指材料中晶粒的形态和排列方式。
通常情况下,晶粒越大,材料就越容易变形;晶粒越小,材料就越强硬。
在铸造过程中,晶粒大小受到冷却速率等因素的影响。
3.2 相分布铜合金中的相是指材料中存在的不同组成和结构的区域。
常见的铜合金相有α相、β相等。
相分布对材料的强度、韧性和导电性等性能有重要影响。
3.3 相互作用不同相之间的界面形态和特性对材料的性能也有重要影响。
界面形态可以是清晰的,也可以是模糊的;界面特性可能会导致应力集中或者阻碍位错运动。
4. 铜合金金相组织形成机制铜合金金相组织形成受多种因素影响,包括合金化元素、热处理工艺以及加工变形等。
4.1 合金化元素合金化元素可以改变铜合金的晶体结构、晶粒尺寸和相分布等。
例如,添加锌元素可以使黄铜中的α相变为β相,从而提高强度和耐腐蚀性。
4.2 热处理工艺热处理工艺包括退火、时效处理等,通过控制温度和时间来改善铜合金的金相组织。
退火过程可以消除应力和改善晶粒结构,而时效处理可以使相分解和细化晶粒。
4.3 加工变形加工变形是指通过塑性变形来改变铜合金的金相组织。
例如,通过冷加工可以使晶粒细化、相分布均匀,从而提高材料的强度和韧性。
5. 铜合金金相组织对性能的影响铜合金的金相组织对其性能具有重要影响。
5.1 强度和硬度晶粒尺寸、相分布以及相互作用等因素会影响铜合金的强度和硬度。
通常情况下,晶粒越小、相分布越均匀,材料就越强硬。
铜的分类及其特点
铜的分类及其特点
1、按晶粒结构分类
铜可按其晶粒结构分为纯铜、宝铜和合金铜。
(1)纯铜
纯铜是指纯粹含有99.9%或以上的铜元素组成的金属,它的晶粒结构形成了一种非常精细的类网状条枝状结构。
由于结构稳定,它具有良好的机械性能和耐腐蚀性,是金属材料的得力之选。
(2)宝铜
宝铜指的是含有99.5%-99.9%的铜元素组成的金属,它的晶粒结构比纯铜稍微粗糙,一般用于制造微型电子元件。
(3)合金铜
合金铜指的是含有50%以上金属元素和其他金属元素(如镍、铁等)的合金,它的晶粒结构会更加粗糙,用于制造工业零件的材料,具有较强的强度和延展性。
2、按冶炼方法分类
从冶炼方法上来看,铜可分为铜合金和熔炼铜。
(1)铜合金
铜合金是指将铜和其他金属元素(如锌、铁)混合后熔炼製造的金属合金。
铜合金具有良好的冶炼性能,密度较低,可以用于制造更细小的零件。
(2)熔炼铜
熔炼铜指的是将纯铜和合金铜熔炼成的新的金属材料,它的晶粒材料会变得更加细小,可以用于制造更细小的零件。
3、铜的特点
铜具有良好的电导性、热导性和导电性。
其机械性能良好,可以承受较大的压力,保持材料的稳定性。
铜具有良好的抗腐蚀性,即使暴露在空气中也不会发生腐蚀。
可以在高温和低温环境下使用铜,热膨胀系数低,所以在高温条件下也不会发生弹性变形现象。
铜合金材料在海洋环境中的腐蚀行为研究海水作为铜合金材料最常见的腐蚀环境之一,在海洋环境中使用铜合金材料需要考虑到其腐蚀行为。
本文将就铜合金材料在海洋环境中的腐蚀行为进行研究探讨。
1.铜合金材料的分类铜合金材料是指以铜为主要成分,与其他金属或非金属元素形成合金的材料。
按照合金成分的不同,铜合金材料可以分为黄铜、磷青铜、铝青铜、锌铝铜等多种材料。
不同种类的铜合金材料具有不同的性能,因此其在海洋环境中的腐蚀行为也不尽相同。
2.铜合金材料的腐蚀机制铜合金材料在海水中腐蚀的机制比较复杂,主要包括电化学腐蚀和化学腐蚀两种。
电化学腐蚀是指在海水中,铜合金材料与海水形成电池,产生电流的同时材料发生腐蚀。
化学腐蚀则指在无电阻条件下,海水中的化学物质与铜合金材料产生化学反应而引起的腐蚀。
3.铜合金材料的耐腐蚀性能研究为了提高铜合金材料在海洋环境中的耐腐蚀性能,目前研究主要分为三个方面:3.1 表面处理技术针对铜合金材料在海水中腐蚀的机理,采用不同的表面处理技术可以达到不同的耐腐蚀效果。
目前比较常用的表面处理技术包括阴极保护、阳极氧化、电镀等。
3.2 添加合金元素在铜合金材料中添加不同种类的合金元素可以显著提高其在海水中的耐蚀性能。
目前,添加锡、铝、镍等元素的铜合金材料表现出较好的耐腐蚀性能。
3.3 化学成分调控通过对铜合金材料的化学成分进行调控,可以达到较好的耐腐蚀效果。
比如,通过减少铜的含量,增加合金元素的含量可以提高铜合金材料的耐腐蚀性能。
4.结论铜合金材料作为一种重要的海洋工程材料,在海洋环境中的腐蚀行为备受关注。
针对铜合金材料在海水中的腐蚀机制,目前研究主要集中在表面处理技术、添加合金元素、化学成分调控等方面。
通过不同的技术手段可以显著提高铜合金材料的耐蚀性能,为海洋工程应用提供更可靠的材料保障。
铜合金种类
铜合金指的是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。
铜合金有不同的分类方法。
一、按颜色分
1、黄铜:系指铜与锌为基础的合金,又可细分为简单黄铜和复杂黄铜,复杂黄铜中又以第三组元冠名为镍黄铜、硅黄铜等;
2、青铜:系指除铜镍、铜锌合金以外的铜基合金,主要品种有锡青铜、铝青铜、特殊青铜(又称高铜合金);
3、白铜:系指铜镍系合金;
4、紫铜:系指纯铜,主要品种有无氧铜、紫铜、磷脱氧铜、银铜。
二、按合金系划分
1、非合金铜:非合金铜包括高纯铜、韧铜、脱氧铜、无氧铜等,习惯上,人们将非合金铜称为紫铜或纯铜,也叫红铜。
2、其他铜合金则属于合金铜。
我国和俄罗斯把合金铜分为黄铜、青铜和白铜,然后在大类中划分小的合金系。
三、按功能划分
1、导电导热用铜合金(主要有非合金化铜和微合金化铜。
2、结构用铜合金:几乎包括所有铜合金。
3、耐蚀铜合金:主要有锡黄铜、铝黄铜、各种不白铜、铝青铜、钛青铜等。
4、耐磨铜合金:主要有含铅、锡、铝、锰等元素复杂黄铜、
铝青铜等。
5、易切削铜合金:铜-铅、铜-碲、铜-锑等合金。
6、弹性铜合金:主要有锑青铜、铝青铜、铍青铜、钛青铜等。
7、阻尼铜合金:高锰铜合金等。
8、艺术铜合金:纯铜、黄铜、锡青铜、铝青铜、白铜等。
四、按材料形成方法划分为
1、铸造铜合金:铸造,又可以用于变形加工。
2、变形铜合金:变形铜合金可以用于铸造。
3、铸造铜合金和变形铜合金又可以细分为铸造用紫铜、黄铜、青铜和白铜。
2.3 青铜兵器千古之谜——铜及铜合金1. 工业纯铜的一般特性纯铜是玫瑰红色金属,表面形成氧化铜膜后呈紫色,故工业纯铜常称紫铜或电解铜。
密度为8~9g/cm3,熔点1083℃。
纯铜导电性很好;导热性好;塑性极好。
纯铜产品有冶炼品及加工品两种。
主要用于制作电导体及配制合金。
工业纯铜分为4种:T1、T2、T3、T4。
编号越大,纯度越低。
纯铜的强度低,不宜用作结构材料。
2. 铜合金的分类铜合金:在纯铜中加入某些合金元素(如锌、锡、铝、铍、锰、硅、镍、磷等),就形成了铜合金。
铜中加入合金元素后,可提高合金的强度,并保持良好的加工性能。
铜合金按其主要组成和性能,可以分为三类,即黄铜、青铜和白铜。
黄铜——Cu+Zn的合金。
铜锌二元合金也称“普通黄铜”。
良好的加工性能,优良的铸造性能,耐腐蚀性能也好。
改变黄铜中锌的含量可以得到不同机械性能的黄铜。
黄铜中锌的含量越高,其强度也较高,塑性稍低。
工业中采用的黄铜含锌量不超过45%,含锌量再高将会产生脆性,使合金性能变坏。
特殊黄铜——为了改善黄铜的某种性能,在黄铜的基础上加入第三种其他元素,如添加硅元素,即称为“硅黄铜”等,习惯上把这些多元黄铜统称为“特殊黄铜”。
常用的合金元素有硅、铝、锡、铅、锰、铁与镍等。
青铜:历史上应用最早的一种合金,原指铜锡合金,因颜色呈青灰色,故称青铜。
锡青铜有较高的机械性能,较好的耐蚀性、减摩性和好的铸造性能;对过热和气体的敏感性小,焊接性能好,无铁磁性,收缩系数小。
锡是一种稀缺元素。
故采用其它元素来代替,叫无锡青铜。
无锡青铜主要有铝青铜、铍青铜、锰青铜、硅青铜等。
除黄铜和白铜以外的铜合金均称为青铜。
例如:铝青铜有比锡青铜高的机械性能和耐磨、耐蚀、耐寒、耐热、无铁磁性,有良好的流动性,无偏析倾向,可得到致密的铸件。
白铜:以镍为主要添加元素的铜基合金,呈银白色,有金属光泽,故名白铜.具有较好的强度和塑性,能进行冷加工变形,抗腐蚀性能也好。
白铜线是国际上应用比较广泛的一种耐蚀性材料和装饰结构材料,在仪器仪表、机电、化工、卫生和日用五金等工业部门用于制作耐蚀、弹性元件、医疗器械和日用装饰品等:晶体振荡元件外壳,晶体壳体,电位器用滑动片,医疗机械,建筑材料等。
铜合金的分类特点应用铜合金以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。
纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。
纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。
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。
常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类,其特点如下:黄铜以锌作主要添加元素的铜合金﹐具有美观的黄色﹐统称黄铜。
铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。
三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。
含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳﹐俗称弹壳黄铜或七三黄铜。
含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成﹐其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。
为了改善普通黄铜的性能﹐常添加其他元素﹐如铝﹑镍﹑锰﹑锡﹑硅﹑铅等。
铝能提高黄铜的强度﹑硬度和耐蚀性﹐但使塑性降低﹐适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。
锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性﹐故称海军黄铜﹐用作船舶热工设备和螺旋桨等。
铅能改善黄铜的切削性能﹔这种易切削黄铜常用作钟表零件。
黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。
船舶常用的消防栓防爆月牙扳手,就是黄铜加铝铸造而成。
青铜原指铜锡合金﹐后除黄铜﹑白铜以外的铜合金均称青铜﹐并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。
锡青铜的铸造性能﹑减摩性能好和机械性能好﹐适合於制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮等。
铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。
铝青铜强度高﹐耐磨性和耐蚀性好﹐用於铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等。
/和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。
铍铜是一种过饱和固溶体铜基合金,是机械性能,物理性能,化学性能及抗蚀性能良好;粉末冶金制作针对钨钢,高碳钢、耐高温超硬合金制作的模具需电蚀时,因普通电极损耗大,速度慢,钨铜是比较理想材料。
抗弯强度≥667Mpa白铜以镍为主要添加元素的铜合金。
铜镍二元合金称普通白铜﹔加有锰﹑铁﹑锌﹑铝等元素的白铜合金称复杂白铜。
工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。
结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好﹐色泽美观。
这种白铜广泛用於制造精密机械﹑化工机械和船舶构件。
电工白铜一般有良好的热电性能。
锰铜﹑康铜﹑考铜是含锰量不同的锰白铜﹐是制造精密电工仪器﹑变阻器﹑精密电阻﹑应变片﹑热电偶等用的材料铜合金的应用:1、电气工业中的应用电力输送电力输送中需要大量消耗高导电性的铜,主要用于动力申.线电缆、汇流排、变压器、开关、接插元件和联接器等。
在电线电缆的输电过程中,由于电阻发热而白白浪费电能。
从节能和经济的角度考虑,目前世界上正在推广""最佳电缆截面""标准。
过去流行的标准,单纯地从降低一次安装投资的角度出发,为了尽量减小电缆截面,以在设计要求的额定电流下,不至出现危险过热,来确定电缆的最低允许尺寸。
按这种标准铺设的电缆,虽然安装费低了;但是在长期使用过程中,电阻能耗却比较大。
""最佳电缆截面""标准,则兼顾一次安装费用和电能消耗这两个因素,适当放大电缆尺寸,以达到节能和最佳综合经济效益的目的。
按照新的标准,电缆截面往往要比老标准加大一倍以上,可以获得50%左右的节能效果。
我国在过去一段时间内,由于钢供不应求,考虑到铝的比重只有铜的30%,在希望减轻重量的架空高压输电线路中曾采取以铝代铜的措施。
目前从环境保护考虑,空中输电线将转为铺设地下电缆。
在这种情况下,铝与铜相比,存在导电性差和电缆尺寸较大的缺点,而相形见绌。
电机制造在电机制造中,广泛使用高导电和高强度的铜合金。
主要用铜部位是定子、转子和轴头等。
在大型电机中,绕组要用水或氢气冷却,称为双水内冷或氢气冷却电机,这就需要大长度的中空导线。
电机是使用电能的大户,约占全部电能供应的60%。
一台电机运转累计电费很高,一般在最初工作5 00小时内就达到电机本易的成本,一年内相当于成本的4~16倍,在整个工作寿命期间可以达到成本的200倍。
电机效率的少量提高,不但可以节能;而且可以获得显著的经济效益。
开发和应用高效电机,是当前世界上的一个热门课题。
由于电机内部的能量消耗,主要来源于绕组的电阻损耗;因此,增大铜线截面是发展高效电机的一个关键措施。
近年来己率先开发出来的一些高效电机与传统电机相比,铜绕组的使用量增加25~100%。
目前,美国能源部正在资助一个开发项目,拟采用铸入铜的技术生产电机转子。
通讯电缆80年代以来,由于光纤电缆载流容量大等优点,在通讯干线上不断取代铜电缆,而迅速推广应用。
但是,把电能转化为光能,以及输入用户的线路仍需使用大量的铜。
随着通讯事业的发展,人们对通讯的依赖越来越大,对光纤电缆和铜电线的需求都会不断增加。
2、电子工业中的应用电真空器件电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导管、磁控管等,它们需要高纯度无氧铜和弥散强化无氧铜。
印刷电路铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。
然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。
如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。
这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的铜箔。
此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的铜基钎焊材料。
集成电路微电子技术的核心是集成电路。
集成电路是指以半导体晶体材料为基片,采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。
这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。
它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基础。
目前己开发出的超大规模集成电路,在比小姆指甲还小的单个芯片面积上,能做出的晶体管数目,己达十万甚至百万以上。
3、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、白钢以及镍铜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%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜制造。
大船的螺旋浆每支重20~25吨。
伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。
大船沉重的尾轴常用""海军上将""炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。
引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金。
世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。
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。
甚至木制小船,也最好用钢合金的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。
从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。
一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长28英里,重约30吨。
汽车汽车用铜每辆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。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作了许多改进。
在材质方面,向铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前提下,提高其强度和软化点,从而减薄带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热器芯体。
这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,铜散热器的优势就更明显。
此外,近年来为了环保,大力推广和发展电动汽车,每辆汽车的用钢量将成倍增加。
铁路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,往往加入少量的铜或银。
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。