銅合金的發展趨勢
2019年9月17日。高純化:高純化的主要目的是盡可能地提高材料的導電、導熱性。工業用銅的含銅量由99.90%到99.95%,再到99.99%(4N)甚至更高,如含銅99.9999%(6N)的超純銅,雜質含量要求也更加嚴格。如含氧(O)量由0.01%~0.05%減少到0.001%~0.006%,直至0.0002%~0.0003%。大限度地減少雜質對導電、導熱性的影響。典型應用實例如網絡傳輸連接導線用高純銅、電真空器件用高純無氧銅、制導和高保真信號傳輸及超導體用單晶銅和超純銅等,銅合金模具材料。
與多晶銅相比,單晶銅的抗拉強度降低了24.71%,伸長率增加了2.39倍,斷面收縮率增加了4.14倍,電阻率降低了31.7%,小于1.72×10-8Ω·m,其含氧量小于5×10-6,含氫量小于0...5×10-6,密度大于8.92t/m3。
銅合金材料向高純化方向發展的另一方面表現在微合金化銅合金中要求銅合金基體的高純凈化,,以保證材料具備更高的綜合性能。
復雜多元合金化:為了進一步改善銅及其合金的強度、耐蝕性、耐磨性及其他性能,或者為了滿足某些特殊應用要求,在現有青銅、黃銅等的基礎上添加到五元、六元等多種組元,實現材料高彈性、高耐磨、高耐蝕、易切削等不同的功能,多組元(四個或四個以上組元)合金化成為銅合金開發的另一個熱門話題,新的復雜合金層出不窮。典型的合金有多元錳黃銅、硅錳黃銅、加硼錫黃銅、無鉛易切削銅合金等。
其共同特點是高強高韌性,抗拉強度一般可達600~700MPa以上。例如,新型錳黃銅HMn59-2-1-0.5(Cu:58%~59%、Mn:1.8%~2.2%、Al:1.4%~1.7%、Fe:0.36%~0.65%、Si:0.6%~0.9%、Sn:0.1%~0.4%、Pb:0.3%~0.6%、Zn余量),其控制管的強度達600MPa以上,伸長率超過20%,硬度HB在180以上。鋁黃銅HAl64-5-4-2(Cu:63.5%~65.5%、Al:4.5%~6.0%、Mn:3.0%~5.0%、Fe:2.0%~3.0%、Pb:0.2%~1.0%、Zn余量),其強度達到750MPa以上,硬度HB超過220.新型鋁青銅QAl9-5-1-1(Cu:余量、Al:8.0%~10.0%、Ni:4.0%~6.0%、Mn:0.5%~1.5%、Fe:0.5%~1.5%),其強度為650MPa,屈服強度達400MPa,伸長率達14%以上。應用這些材料制造汽車同步器齒環、高壓泵摩擦副或電極銅楔,其壽命比普通黃銅或青銅制造的要高出一至數倍。
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