有色金属铜及铜合金材料应用

铜及其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。

1.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。

含锌低于36%的黄铜合金具有良好的冷加工性能；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﹐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。

2.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。

这种白铜广泛用于制造精密机械、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。

3.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，适合于制造轴承、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﹐用于铸造高载荷的齿轮、轴套、船用螺旋桨等。

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。

航空材料--铜合金一、简介铜是一种分布最广泛的金属。

也是唯一的红色的有色金属，电导率仅次于银。

铜有很多突出特点，如高的导电性、导热性、延展性，韧性等。

铜有很好的延展性，韧性，是生产导线理想的材料。

防腐能力也很强，淡水对铜不会产生腐蚀。

铜的抗拉强度变化很大。

铸铜，拉伸强度为约25000磅，当冷轧或冷拔抗拉强度提高到40000至67000磅。

在飞机上，铜主要用于电源系统汇流条，地线，保险丝，起落架衬套。

二、类别2.1黄铜是一种含有锌和少量的铝，铁，铅，锰，镁，镍，磷，锡的铜合金。

锌含量30-35%的黄铜延展性很好，45%锌含量的黄铜则具有相对较高的强度。

孟兹合金为60%铜和40%锌构成的黄铜。

它具有优良的耐海水腐蚀性。

这种金属具有50000磅的极限抗拉强度。

它用于制造螺栓、螺母，以及部件来在接触盐水。

2.2红色黄铜，有时被称为“青铜”，因为它的锡含量，可用于制造燃油和滑油系统管路零件。

这种金属具有良好的铸造和加工性能。

青铜是含锡的铜合金。

真正的青铜含有百分之25以上的锡，但那些含量少于百分之11的更有用，特别是制造飞机管路接头。

2.2.1铍青铜是近年来发展的最成功的铜合金，含有约百分之97的铜，百分之2铍，及足够的镍增加延伸率。

这种金属的最重要的特征是，物理性能可以被热处理快速提升，拉伸强度在退火状态从70000磅迅速增加到热处理状态下的200000磅。

铍铜抗疲劳和耐磨损特性，使它更适合于隔膜，精密轴承和衬套，球架，弹簧垫圈。

2.2.2在飞机使用的铜合金中，铝青铜占有率非常高。

如果不是因为强度重量比，其堪比合金钢。

铝青铜的强度和韧性相当于中碳钢，它具有很高的耐腐蚀性，包括空气，水，和化学品等的腐蚀。

很容易锻造，热轧或冷轧和热处理。

这些铜基合金中铝的含量达到16%以上，而其他的金属，如铁，镍，锰可添加。

铝青铜有良好的撕裂性质，强度大，硬度，耐冲击和疲劳。

由于这些特性，被用于膜片，齿轮及泵。

铝青铜可制成棒材，板材，片材，条材，锻件等形式。

有色金属的种类及应用人类已发现蕴藏在自然界的103种天然元素中，凡具有良好导电、导热和可煅性的天然元素称金属，如铁、铜、铝、钛、镁等。

通常把金属分为黑色金属和有色金属两大类。

黑色金属包括铁、铬、锰和它们的合金。

除铁、铬、锰以外的83种金属（包括13种人造超铀元素）都叫有色金属。

有色金属non-ferrous metal，狭义的有色金属又称非铁金属，是铁、锰、铬以外的所有金属的统称。

广义的有色金属还包括有色合金。

有色合金是以一种有色金属为基体（通常大于50%），加入一种或几种其他元素而构成的合金。

有色金属是指铁、铬、锰三种金属以外所有的金属。

中国在1958年，将铁、铬、锰列入黑色金属；并将铁、铬、锰以外的64种金属列入有色金属。

为了研究方便，根据有色金属的性质、矿石特性、用途和使用时间早晚的不同分为5大类。

一、轻有色金属包括铝（Al）、镁（Mg）、钠（Na）、钾（K）、钙(Ca)、锶（Sr）、和钡（Ba）7种。

这类金属的共同特点是：密度小（0.53-4.5），化学活性大，与氧、硫、碳和卤素的化合物都相当稳定。

二、重有色金属包括铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、锡(Sn)、锑（Sb）、汞（Hg）镉(Cd)、铋(Bi)10种。

其特点是密度大，如铅为11.34.每一种重有色金属根据其特性，在国民经济各部门中都具有其特殊的应用范围和用途。

例如，铜是军工及电气设备的基本材料；铅在化工方面制耐酸管道、蓄电池等有着广泛应用；镀锌的钢材广泛应用于工业和生活方面；而镍和钴则是制定高温合金与不锈钢的重要合金元素。

三、贵金属金（Au）、银（Ag）和铂族元素[铂（Pt）、铑（Rh）、钯（Pd）、锇（Os）、铱（lr）、钌（Ru）]称为贵金属。

这类金属由于对氧及其他试剂的稳定性，且在地壳中含量少，开采和提取比较困难，故价格比一般金属贵。

这类金属除金银铂有单独的矿物，可以从矿石中生产一部分外，大部分要从铜、铅、锌、镍等冶炼厂的副产品（阳极泥）中回收。

铜及铜合金性能数据1 概述由纯铜和其他合金元素组成的铜合金一般分为以下几类：1）纯铜；2）黄铜——铜和锌的合金；3）锡青铜——铜和锡的合金；4）特殊青铜——铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铁、铍、铅等特殊元素（二元多元）组成的合金；5）白铜——铜和镍的合金。

现就纯铜、黄铜和锡青铜的特性和用途分别简介如下：纯铜外观呈紫红色，习惯上称为紫铜。

它具有很多有价值的性能，是一种主要的有色金属，广泛用于各个工业部门中。

铜的密度8.89，熔点1083ºC，它的主要特性是：（1）有良好的导电性，在各类金属中仅次于银；铜质愈纯，导电性愈高，即电阻愈小。

（2）有好的导热性，在这方面仅次于银和金。

（3）在大气、淡水、海水中有很好的耐蚀性，所以铜制的水管和器皿能经久不坏。

（4）塑性高，能很好地承受各种冷、热压力加工。

其主要缺点是强度和硬度较低，不能用作结构零件。

它在工业上主要用途是制造电气工业上的导线和导电零件，以及用于配制各种合金。

纯铜加工产品分含氧铜（即一般纯铜）、无氧铜、磷脱氧铜和银铜四类，以板、棒、管、箔材半成品形式供应。

由于氧对铜的力学性能和工艺性能都有不良影响，特别是含有氧的铜在还原性气氛中加热时（如退火），氢向铜中扩散与氧形成水蒸气，以一定压力由铜中跑出，会造成显微裂纹，即发生通常所说的“氢病”。

因此，重要的电气用铜，一般都采用无氧铜。

黄铜的颜色随含锌量的增加，由黄红色变到淡黄色。

如果合金只由铜和锌组成，称为普通黄铜或锌黄铜。

普通黄铜的力学性能比纯铜高，价格也便宜得多，在一般情况下是不生锈也不会被腐蚀的；同时塑性好，能很好地承受热压和冷压加工，故广泛用于机器制造业中各种结构零件。

为了改善普通黄铜的性质，在铜锌合金中再加入锡、镍、锰、铅、硅、铝、铁等元素，变成为特殊黄铜。

各种元素对特殊黄铜的性能影响如下：锡能提高黄铜的强度并能显著提高其对海水的抗蚀性能，故有海军黄铜之称。

镍也能提高强度和抗蚀性，但因镍太贵，所以镍黄铜用得不多。