金属材料铜合金讲稿.ppt

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1、关于金属材料铜合金第一页，讲稿共八十六页哦一、铜及铜合金的主要特点一、铜及铜合金的主要特点人类最早认识和使用的金属：新石器时代知道金和铜。青铜器。产量在有色金属中占第二位，密度8.9g/cm3，属重金属。纯铜具有优良导电、导热性，fcc主体；较好的抗蚀性：耐海水和大气腐蚀合金化：高强、高抗蚀性、高耐磨分类特殊：紫、黄、青、白第二页，讲稿共八十六页哦1.优良的导电、导热性能在所有金属中，Cu的导电性仅次于Ag,为100%IACS，高纯铜甚至可到103%IACS.铜的导热性是所有金属中最好的，为430W/m.K。合金化会显著提高强度，但会降低导电、导热性能高强、高导铜的发展，如弥散强化铜导电、导热

2、是铜及其合金的最重要应用领域。W-Cu第三页，讲稿共八十六页哦2.铜是抗磁性金属铜的抗磁性磁化率极低：铜及其合金在抗外磁环境得到广泛应用，如仪表、罗盘、航空、航天、雷达。但含Fe、Mn、高Ni的铜合金除外。3.铜的摩擦系数很小。铜基合金耐磨性能优良，尤其是含Sn的多元铜合金，广泛用于机械设备上的重要耐磨零件，如轴套、轴瓦、涡轮等。4.铜的耐蚀性很好铜的电极电位很高，高于氢。在许多介质中都是稳定的，大部分铜基合金在大气和海水中具有很高的耐腐蚀性，在稀的非氧化氢氟酸、盐酸、磷酸及醋酸溶液中也有很高的化学稳定性。第四页，讲稿共八十六页哦5.铜的塑性很高铜是fcc结构，无同素异构转变，非常易于加工成形

3、。经过强化后，特别是固溶强化效果好，可形成高强度、高韧性材料，制造高强度、高韧性、高导电、高导热、高耐蚀零件6.铜有杀菌作用。铜在水等介质中，能释放铜离子，抑制细菌和某些微生物的生长，广泛应用于人类饮用水输水管道、洗衣机内筒、船舶的重要部件，如螺旋桨等。7.铜及铜合金有各种色彩纯铜呈紫色，合金化后呈金黄色或银白色，色调古朴典雅，可用于钱币和各类工艺美术品。第五页，讲稿共八十六页哦二、铜及铜合金分类二、铜及铜合金分类最普通的分类法：六大类 紫铜、高铜合金、黄铜、青铜、白铜、锌白铜紫铜工业纯铜，软而韧，杂质含量370)还原介质中进行加工(退火、焊接等)和使用；在低温(至-250)下，其强度将会提高

4、。退火温度380-650，热加工温度 800-900（棒材）抗拉强度：Y态 294MPa；M态 200MPa 延伸率：5%35%第二十四页，讲稿共八十六页哦2.磷脱氧铜磷脱氧铜是以元素磷精炼并残留微量磷的铜。强烈降低铜的导电性，通常作为结构材料使用。一般条件下无“氢脆性”，可以在还原性气氛条件下加工和使用，但不宜在高温氧化条件下加工和使用。磷在铜中的最大溶解度(714 共晶温度时)为1.75%，200时为0.4，室温时几乎为零。磷能提高铜熔体的流动性，对铜的力学性能尤其是焊接性能有良好的影响。磷脱氧铜具有良好的导热、耐蚀性和优良的加工性，易于承受精冲、拉伸、镦铆、挤压、缠绕、深冲、热锻和焊接等

5、加工。该合金主要用做各种供油、供水的管道，深冲和焊接件等。第二十五页，讲稿共八十六页哦3.无氧铜1号、2号无氧铜TUl、TU2是含氧量极少的铜，具有纯度高、导电、导热性高的特点，无“氢病”或极少“氢病”。含磷量(质量分数)极低(如P90IACS，强度超过500 MPa。弥散强化相粒子多为熔点高、高温稳定性好、硬度高的氧化物、硼化物、氮化物、碳化物。弥散相粒子以纳米级尺寸均匀弥散分布于铜基体内，在接近铜基体熔点的高温下也不会溶解或粗化，因此可以有效阻碍位错运动和晶界滑移，提高合金的室温和高温强度，同时又不明显降低合金的导电性，并且具有较高的耐磨耐蚀性能。第二十七页，讲稿共八十六页哦弥散强化无氧铜

6、的出现不仅丰富了铜合金的种类，而且扩大了了其使用的温度范围，已被广泛应用于电阻焊电极、大规模集成电路引线框架、灯丝引线、电触头材料、大功率微波管结构材料、连铸机结晶器、直升机启动马达的整流子及浸入式燃料泵的整流子、核聚变系统中的等离子体部件、燃烧室衬套、先进飞行器的机翼或叶片前缘、电真空器件中前相波放大器、行波管、空调管、磁控管等。目前，弥散强化无氧铜主要以Al2O3为强化相粒子，合金牌号根据ASTM(美国)有C15710，C15720，C15735C15715，C15760第二十八页，讲稿共八十六页哦5.电解铜箔电子、电信、仪表、机械等部门用量很大。我国的铜箔需要量每年70009000 t。

7、铜箔生产方式主要有两种：一种是采用带坯进一步的高精度轧制，可以生产黄铜箔、青铜箔、铍青铜箔、白铜箔等品种；另一种是采用辊式方法连续电解，产品仅限于纯铜箔。电解铜箔是覆铜箔层压板(CCL)及印刷电路板(PCB)制造的重要材料。在当今电子信息产业高速发展中，电解铜箔被称为电子产品信号与电力传输、沟通的“神经网络”。电解铜箔的生产已有数十年的历史，现在最宽箔可生产12.5m，厚度可到0.005 mm，主要用于印刷电路板上，其中0.035mm厚的铜箔用量占95，0.018 rain以下的占5。电解铜箔的生产工艺主要由两部分组成，即制成满足宽度和厚度要求的卷状铜箔工序和表面处理工序。第二十九页，讲稿共八

8、十六页哦(二)、高强导电铜合金1 铬青铜2 锆青铜3 铬锆青铜4 铁青铜5 镍硅青铜6 镉青铜7 镁青铜8 Cu-Ag-Zr合金9 钴铬硅青铜第三十页，讲稿共八十六页哦1 铬青铜铬青铜是含0.41.1Cr(质量分数)的高铜合金。CuCr二元系相图富铜角为共晶型。共晶温度1072，铬在铜中的最大固溶度为0.65。随温度的降低，固溶度急剧下降，固溶后时效处理析出Cr粒子相铬青铜可以通过淬火-时效或淬火-冷变形-时效处理获得强化。铬一方面明显提高合金的再结晶温度和热强性，时效态铬青铜的软化温度为400，是冷加工铜的二倍；另一方面使铜的导电性略有下降，固溶处理的铬青铜电导率为45IACS，时效处理后上

9、升到80IACS。可在铸造状态和变形状态下使用。固溶温度 980-1000，时效 420-500/2-4h热加工温度 800-925 抗拉530MPa；屈服450MPa;延伸率16%290抗拉352MPa；屈服186MPa 延伸率4.2%第三十一页，讲稿共八十六页哦2 锆青铜 锆青铜是含0.150.30(质量分数)锆的高铜合金。Cu-zr二元系相图富铜角是共晶型，在共晶温度965下，锆在铜中的最大固溶度为0.15，随温度的降低，锆在铜中的固溶度急剧减少。时效过程中，从固溶体中析出微细的相质点(Cu5Zr或Cu3Zr)，产生沉淀硬化效果。锆的加入使铜的导电性略有下降，时效态合金的电导率为90IA

10、CS。锆大大提高合金再结晶温度和热强性，其耐热性优于铬青铜。第三十二页，讲稿共八十六页哦此外，砷可把CuZr合金的共晶温度提高到1 000-l 020，增加锆在此温度时的溶解度但降低它在低温下的溶解度。As还可与Zr形成Zr-As化合物，细化锆青铜的晶粒，抑制合金在加热时的晶粒长大。锑、锡、铅、硫、铁、铋、镍等都是锆青铜的有害杂质，不应超出标准规定的极限值。国产锆青铜的牌号有QZr0.2和QZr0.4。第三十三页，讲稿共八十六页哦3 铬锆青铜在铬青铜中添加少量的锆，形成化合物Cu3Zr，高温下Cu3Zr为密集六方晶格，低温时为面心立方晶格，在铜中的溶解度随着温度的降低而明显减少。Cu-Cr-Z

11、r合金由于Cr、Zr含量的不同，可从固溶体中单独析出Cu2Zr或同时析出Cu3Zr和Cu2Zr，起析出强化作用，锆的加入使铬青铜合金的强度、硬度、耐热性提高，对合金电导率的影响不大。Al与Mg可作为铬锆青铜的合金元素，它们可在Cu-Cr-Zr合金表面形成一层薄的、致密的与基体金属结合牢靠的氧化物膜，提高合金的高温抗氧化性能与耐热性，Al与Mg在合金中含量通常不大于0.3。国产铬锆铜牌号为QCr0.5-0.2-0.1第三十四页，讲稿共八十六页哦4 铁青铜Cu-Fe二元系富铜角为包晶型，1094包晶温度下，铁在铜中的溶解度均为4，600时下降到0.15。Fe有细化晶粒作用，抑制铜的再结晶过程和提高

12、铜的强度，但降低铜的塑性。铁显著降低铜的电导率与热导率，时效后合金电导率约为70IACS。Fe以独立形式存在于铜中，使铜呈铁磁性，磁化率为1.110-6。铁青铜除主要合金元素Fe外，还添加少量有P、Co、Sn、Zn、Mg。国产铁青铜牌号有QFe1.0,QFe2.5。广泛用于成形性能好、强度和导电率高的材料，如电气、电子接插件，断路器元件，保险丝夹，电缆屏蔽，引线框架。第三十五页，讲稿共八十六页哦5 镍硅青铜镍硅青铜是Cu-Ni-Si三元系为基的合金，还含有0.10.3的Zn。Ni和Si形成化合物Ni2Si，Cu-Ni2Si 伪二元相图富铜角为共晶型，960共晶温度下，Ni2Si在铜中的溶解度约

13、为8.5，室温时下降到0.5。镍硅青铜是典型的时效强化型合金。镍硅青铜是一种新型大功率集成电路引线框架材料。第三十六页，讲稿共八十六页哦6 镉青铜镉青铜是含有0.81.3Cd高铜合金。高温时镉与铜形成固溶体，随温度的降低，镉在铜中的固溶度急剧下降，在300以下为0.5，并析出相(Cu2Cd)。由于镉的含量低，析出相质点强化效果很弱，合金不能通过热处理时效硬化，只能采用冷变形加工获得强化。镉的加入，使铜的电导率略有下降，但其强度、再结晶温度和抗高温软化能力明显提高。合金的耐热性不如铬青铜和锆青铜好，一般在300以下工作。镉是一种对人体有害的元素，在熔炼时应注意防护其气对人的危害。国产镉青铜的牌号

14、有QCdl，第三十七页，讲稿共八十六页哦7 镁青铜镁青铜是铜-镁系二元合金。镁在铜中的溶解度随温度下降而减少，在共晶温度722下的极限溶解度为3.3。含2.53.5Mg的铜合金可通过相(MgCu2)的沉淀而产生时效强化，但相是一种既脆又硬的相，合金的加工成形性能随着相的增加而急剧下降。因此，有实际应用意义的Cu-Mg合金的镁含量不大于1，这类合金只能用加工硬化来提高强度。第三十八页，讲稿共八十六页哦元素Mg的加人使铜的导电性略有降低，热传导性，耐热性能则优于镉青铜，并有一定的抗扭转性和抗腐蚀性。微量镁加入还有一定的脱氧作用，对铜的高温抗氧化性也有益。镁青铜冷、热加工性能较好，产品一般以线材供应

15、。用做电缆及其他导电材料，在许多方面可以代替镉青铜。国产镁青铜的牌号有QMg0.8。第三十九页，讲稿共八十六页哦8 Cu-Ag-Zr合金779共晶温度下，Ag在Cu中的溶解度为7.9，随温度降低，Ag在Cu中的溶解度显著下降，300时0.2，室温下只有0.1，965下Zr在Cu中最大溶解度为0.110.13，500 时下降低到0.01Cu-Ag-Zr合金可通过固溶一时效处理得到强化，析出相为Ag和Cu3Zr相。Ag的加入稍许降低铜的导热性，但显著提高铜的再结晶温度、蠕变强度和抗高温热低周疲劳性能。Cu-Ag-Zr合金是航天飞行的液体火箭发动机燃烧室内壁理想的高强导热材料。国产银锆青铜牌号为QA

16、g3-0.5第四十页，讲稿共八十六页哦9 钴铬硅青铜钴铬硅青铜，为了改善合金的热锻性能还加入微量Nb。固溶后时效处理，抗高温软化温度为550620。合金的相组织结构为Cu固溶体，Co2Si相和Cr3Co5Si2相。Co2Si能与铜形成固溶体，其固溶度随温度下降而急剧减少。Cu-Co-Cr-Sii合金除具有Cu-Cr和Cu-Co-Si合金的相成分和性能特征外，还可能生成新的相，且各元素及相之间会产生交互作用，这些都会影响合金的最终性能。合金的强度高，有高的耐热性，是制造要求高温抗软化性良好的导电结构材料。国产Cu-Co-Cr-Si合金的商业代号为航空DJl00，为改善合金锻造性能添加某些微量元素

17、的材料代号为航空DJ101第四十一页，讲稿共八十六页哦(三)结构黄铜1.普通黄铜2.铅黄铜3.锡黄铜4.铁黄铜5.铝黄铜6.锰黄铜7.硅黄铜8.镍黄铜第四十二页，讲稿共八十六页哦加入Zn元素后呈金黄色，一般为不可热处理强化合金。普通黄铜：HX:X为含铜量，H68含铜68wt%.铸造黄铜：ZH68 铸造黄铜与变形黄铜可能为同一种，因为多为包晶系。基本相为面心立方的固溶体，还有、，其中还有无序体心立方 有序转变，相硬脆1.普通黄铜第四十三页，讲稿共八十六页哦工业黄铜一般为H96H59H96H65为黄铜，不宜深冲H63-H59为+黄铜，结晶时为相，为冷却析出物在室温下，固溶体的塑性比好，强度；高温相

18、反。因此，两相黄铜热塑性好，黄铜冷加工较方便。热加工时应避免在200-700OC的脆性区。在区，虽Zn含量增加，塑性与强度均增加，故黄铜的强度、塑性均优于紫铜；工艺性好；抗蚀（ZnO膜）、价格低各种零件、日用品、管道散热器、工艺品、炮弹（筒）第四十四页，讲稿共八十六页哦黄铜腐蚀方面的两个特征问题：季裂：冷拔棒或管材（有拉应力存在），在潮湿大气、含氨大气及汞盐溶液中易发生自动破裂现象。原因：Zn在应力作用下选择性溶解。防止：270OC退火；镀Sn或其它表面镀层脱Zn腐蚀：在腐蚀介质中，Zn溶解（电极电位低于铜），铜呈多孔状残留在黄铜表面。防止：加入Al、Sn、Ni、Si、As、Sb、Be等，As

19、作用最明显第四十五页，讲稿共八十六页哦特殊黄铜或复杂黄铜在二元系中加入第三组元构成复杂黄铜，以改善性能。HNi65-5HFe59-1-1HMn58-2,HMn57-3-1HSi80-3锌当量：第三组元加入后，可溶于 或，或以第三相形式出现。但可用与 相的相对含量的增加与减小来分析组元的影响。一般加入1%第三组元相当于加锌的量造成对组织同样的影响来表示。Si当量为10，则加1%Si相当于加入10%Zn（缩小了相区）。若当量为负值，相当于增大了相区。第四十六页，讲稿共八十六页哦2.铅黄铜铅几乎不固溶于铜一锌合金中，而存在于固溶体的晶界处。经过压力加工，铅以游离的质点分布在固溶体内。游离的铅质点具有

20、润滑和减摩的特性，铅黄铜都具有极高的切削性能，切屑易碎，工件表面光洁，适宜于自动高速车床加工零件。铅含量超过3，不但不改善合金的切削性能，反而由于铅质点性软、熔点低，会大大降低合金的综合性能。第四十七页，讲稿共八十六页哦在单相a黄铜中有不溶铅质点而不宜热轧，但双相黄铜依靠相变重结晶(-)，可使铅分布于晶粒内部而不是在边界上。因而在热变形时的重熔已不再那么危险。铅对人体有害。铅黄铜在熔铸和切削加工中，铅蒸气和粉尘对环境和人身的危害越来越引起人们的重视。含碲无铅易切削黄铜已经投入商业应用。第四十八页，讲稿共八十六页哦3.锡黄铜锡在饱和的固溶体中的溶解度很小，但当锌含量增加出现相时，锡的溶解度会增加

21、。少量锡能提高黄铜的强度和硬度，但超过1.5后反而会降低黄铜的性能。锡的另一个重要作用是抑制黄铜脱锌，提高黄铜的耐蚀性能。锡黄铜在海水中的耐蚀性很好，故有“海军黄铜”之称。向HSn70-1添加0.020.05的砷和或0.01的硼可进一步提高锡黄铜的耐蚀性。第四十九页，讲稿共八十六页哦4.铁黄铜 铁在黄铜中的固溶度极低，超过其溶解度的铁以富铁相(-Fe)粒子存在，常作为“人工晶核”，既能细化铸造组织，又能抑制黄铜再结晶时的晶粒长大，获得细晶组织，从而大大提高黄铜的力学性能和工艺性能。铁与锰、锡、铝、镍等元素配合使用，可以使黄铜具有更高的强度和硬度，并可改善其在大气和海水中的耐蚀性。黄铜中的铁和硅

22、会形成高硬度(950Hv)的硅化铁粒子，恶化切削性能。黄铜的铁含量一般不超过1.5，否则会造成富铁相偏析，破坏黄铜的耐蚀性，而且会影响电镀层表面质量。第五十页，讲稿共八十六页哦5.铝黄铜和其他合金元素相比，铝能最显著地提高黄铜的强度和耐蚀性能。在黄铜中加入铝，会使相区明显地移向铜角。当铝含量高时会出现硬而脆的相，提高合金的强度和硬度。同时大幅度降低其塑性。在铝黄铜中，铝的表面离子化倾向比锌的大，优先形成致密而坚硬的氧化铝膜，可以防止合金的进一步氧化。向铝黄铜中加入Sn、Sb、Bi、Te、Si、Ni等元素都可以进一步提高其耐蚀性。工业上变形铝黄铜的铝含量一般不超过4.第五十一页，讲稿共八十六页哦

23、6.锰黄铜对黄铜而言，锰的加入对其相区的影响极其微弱。因此，锰基本上不改变黄铜的组织，Mn通过固溶强化使黄铜的强度和硬度提高，并大幅度提升其对海水、氯化物和过热蒸汽的耐蚀性。锰黄铜有相当好的冷、热加工性能，被广泛使用于舰船和海洋工程。也作为耐磨材料用于高压泵摩擦副和汽车同步齿环。第五十二页，讲稿共八十六页哦7.硅黄铜硅的锌当量系数高达10。在黄铜中加入硅会显著地缩小a相区。增加硅含量到4会出现新的具有密排六方结构的k相，它在高温下有足够的塑性，在545时通过共析分解转变为+。硅黄铜的硅含量通常在4以内。常用的牌号为HSi80-3，其组织为+。硅黄铜的高低温力学性能令人满意，在大气和海水条件下耐

24、蚀性强，可以焊接。因此，硅黄铜被用做船舶零件、蒸汽管和水道管件。硅黄铜的铸造和压力加工性能良好，但Al、As、Sb、P、Pb等都是硅黄铜中有害杂质，应当加以控制。第五十三页，讲稿共八十六页哦8.镍黄铜镍和许多合金元素(如铝、锰、锡和硅等)不同，能明显地扩大相区域的范围，因而能用加镍的办法使某些两相黄铜转变为晶粒细小的单相黄铜，从而改善黄铜的工艺性能和力学性能。典型的镍黄铜是HNi65-5，它具有很高的力学性能、耐蚀性和工艺性能，能极好地在冷、热状态下进行压力加工。某些杂质如铅、锑、铋等会严重影响其热加工性，应严格控制，铅应小于0.01，锑和铋应小于0.005。镍黄铜HNi65-5可以加工成板、

25、带、管、棒、线材，用于制造低压压力计管、纸浆铜网、船用冷凝器管和其他工业部门的零件。第五十四页，讲稿共八十六页哦(四)高弹性铜合金1.铍青铜加工材2.铸造铍青铜3.锡磷青铜4.硅青铜5.铜镍锡与铜镍铝合金6.钛青铜第五十五页，讲稿共八十六页哦1.铍青铜加工材QBe0.6-2.5,QBe0.3-1.5等，Be在铜中的固溶度随温度变化大，有强烈的时效强化效果强度可达1250-1500MPa，在铜合金中最高弹性模量高、耐疲劳、耐磨，但有毒高回弹性-接插件触点弹簧等晶间腐蚀倾向小，但在潮湿氨和空气作用下易应力腐蚀合金元素：Ni,Co固溶处理：高强的760-800,高电导的900-955 时效过程：SS

26、GP 时效温度：高强的260-400，高电导的425-565 第五十六页，讲稿共八十六页哦2.铸造铍青铜铸造铍青铜按铍含量可分为高铍青铜和低铍青铜两类:低铍青铜亦称低合金化的高铜合金，仅有0.30.8的Be和26Co或Ni，为了提高热强性，有的合金中还添加少量的Cr。铸造高铍青铜中含有1.72.8的Be和少量的Co或Ni、Si；铍在熔炼、铸造及热加工热处理工艺过程中会产生有害人体健康的不利因素，要做好防护工作，预防不利因素。第五十七页，讲稿共八十六页哦2.铸造铍青铜用于要求强度高、耐腐蚀、耐磨损、高导电和高导热的零部件。如继电器开关、连铸机的结晶器、水冷模、压铸机的活塞头、船舶和化工结构件，如

27、螺旋浆、叶片、泵零件等。用于高强度耐磨零件，如塑料成形模具、压铸机零件、凸轮、衬套轴承、阀、安全工具。第五十八页，讲稿共八十六页哦3.锡磷青铜(简称磷青铜)磷能提高锡青铜的工艺性能与力学性能，锡磷青铜广泛用作弹性材料。加工锡磷青铜的磷含量不超过0.45，因为磷含量大于0.5时在637左右会发生共晶一包晶反应L+Cu3P，引起热脆。合金的磷含量大于0.3时，组织中会出现铜与铜的磷化物(Cu3P)组成的共晶体。磷是铜合金的有效脱氧剂，元素磷的加入，能提高合金的强度、硬度、弹性极限、弹性模量和疲劳强度，改善耐蚀性能和铸造时的流动性。第五十九页，讲稿共八十六页哦3.锡磷青铜(简称磷青铜)缺点是加大铸锭

28、的反偏析。材料冷加工前的晶粒尺寸和加工后的低温退火(180-300)对锡磷青铜的力学性能有较大的影响。晶粒细小时，材料的强度、硬度、弹性模量、疲劳强度都比粗晶粒材料的高，但塑性却稍低一些。冷加工锡磷青铜在200260退火12 h后，其强度、塑性、弹性极限与弹性模量均有所提高，弹性稳定性也能得到改善。第六十页，讲稿共八十六页哦4.硅青铜硅青铜是一类含有Si、Mn、Ni等合金元素的铜合金，Si量量一般不超过3.5。杂质元素有As、sb、Sn、A1、Pb和P等。Fe和Zn是杂质元素，但有时作合金元素加入。适量Mn对硅青铜的力学性能、耐蚀性能与工艺性能有益。Cu-Si合金于555发生共析转变+，但在生

29、产的非平衡结晶条件下，共析转变实际上很难发生，因而 相可保留到室温。硅青铜几乎没有沉淀硬化效果，但力学性能比锡青铜的高成本也稍低一些，可作为后者的代用材料，其中作为高弹性用途的主要是QSi3-1合金。1%Mn第六十一页，讲稿共八十六页哦5.铜镍锡与铜镍铝合金铜镍锡与铜镍铝是以铜-镍合金为基础分别加入第三元素锡、铝的白铜，具有优良的耐蚀性和中等以上的强度，弹性好，易于热、冷压力加工，易于焊接，被广泛用于制造耐蚀的结构件和弹簧、插接件等。铜与镍能形成无限互溶的连续固溶体(面心立方晶格)，固态合金在322以下的温度范围内，存在一个产生亚稳分解的较宽成分一温度区域，添加锡、铝到铜镍合金之后，将改变亚稳

30、分解的成分一温度区域的大小和位置，并可借亚稳分解来改善性能。第六十二页，讲稿共八十六页哦5.铜镍锡与铜镍铝合金锡在铜镍合金固溶体中的溶解度不大，且随着温度的下降而减小。在含锡量超过固溶度的铜镍锡合金中，会出现一种新的相，它是一种可溶解铜原子的Ni3Sn化合物，即(Cu、Ni)3Sn。铜镍锡合金可因相的沉淀而产生明显的强化效应，这类合金经冷加工后再时效，可获得很高的强度、硬度及优良的弹性性能，同时又有较好的抗氧化性和耐蚀性，易于焊接等优点。Cu-15Ni-8Sn合金是Spinodal调幅分解型高强度导电弹性合金，具有高温抗松弛特性，且无污染，是替代经典Cu-Be弹性合金的理想材料。第六十三页，讲

31、稿共八十六页哦6.钛青铜工业钛青铜还含有一定的Fe、Sn、Cr、Al等元素。这类材料具有高的强度、硬度、弹性极限和优良的耐磨性、耐疲劳性、耐热性及耐蚀性，冷热态加工性好，易钎焊和电镀，无磁性，冲击时不生火花，导电性仅次于铍青铜，可用于制造高强度、高弹性、高耐磨性的零件。铜-钛合金中添加0.35Sn，在组织中形成第二相TiSn。该相的数量随合金中含钛量和含锡量的增加而增多。锡在Cu-1.6%Ti-2.5%Sn合金中的固溶度随着温度的降低而明显减少，并可借TiSn相的析出而导致合金硬化。Cu-1.6Ti-2.5Sn合金具有最佳沉淀硬化效果，加工性能好，900淬火后不经中间退火也可冷加工90。冷加工

32、后400时效具有最高的强度，其电导率在30以上，是一种良好的高强度、中等电导率的材料。第六十四页，讲稿共八十六页哦(五)高强度热稳定铜合金1.铝青铜2.硅青铜QSil-33.锰黄铜HMn60-3-1-0.75第六十五页，讲稿共八十六页哦1.铝青铜具有高强度热稳定性的铝青铜通常为复杂铝青铜，即除铝外，还含有铁、镍、锰等其他元素的多元合金。这类铝青铜有高的力学性能，强的热稳定性。元素锰可提高合金的力学性能和耐蚀性，使其能很好地承受冷、热压力加工，如加入0.30.5的锰，就可以减少热轧开裂，提高成品率。第六十六页，讲稿共八十六页哦1.铝青铜元素铁能细化铝青铜铸造或再结晶后的晶粒，与铝形成微粒状的Fe

33、Al，化合物，显著提高合金的强度、硬度和耐磨性，但铁含量过高时，组织中会析出针状FeAl化合物，降低合金力学性能，铁还能增加高温相的稳定性，抑制相共析分解及形成连续链状的粗大2颗粒而使合金变脆的“自行退火”现象。元素镍既提高铝青铜共析转变温度，又使共析点成分向高铝方向移动，并可改变相的形状。含镍量较低时，相呈针状，含镍量达3时则呈片状。在含镍铝青铜中加入锰，有使相的共析转变形成粒状组织的倾向。镍显著提高铝青铜的强度、硬度、热稳定性和耐蚀性。第六十七页，讲稿共八十六页哦2.硅青铜和锰黄铜具有高强度热稳定性的其他铜合金主要有硅青铜QSil-3和锰黄铜HMn60-3-0.75两种。QSil-3是Cu

34、-Ni-Si-Mn系的可热处理强化的热强型合金。元素镍与硅形成Ni2Si金属间化合物，它在铜中的溶解度随温度下降而急剧减小，并析出弥散的质点相使合金明显强化。少量的锰进一步强化合金和提高耐蚀性。HMn60-3-0.75锰黄铜是Cu-Zn-Mn-Si-Pb系铜基多元合金。锰和硅的加入提高了合金的强度和硬度，铅的加入增强了其耐磨性。第六十八页，讲稿共八十六页哦(六)耐磨铜合金l.耐磨锡青铜2.铅青铜3.汽车同步器齿环用耐磨铜合金简介第六十九页，讲稿共八十六页哦l.耐磨锡青铜具有高耐磨性的锡青铜主要是含锡、锌、铅或磷的多元合金。锌除强化铜-锡固溶体外，还改善合金的流动性，减小结晶温度范围，减轻反偏析

35、的程度，提高合金的充型能力和补缩能力，有助于减轻疏松，提高耐水压性能。铅以单独相存在，呈黑色夹杂物分布于枝晶间，减少晶间显微缩孔的体积，有利于提高铸件的致密度，改善合金的耐磨性和切削性能。元素磷在铜中的溶解度很小，主要以(+)共晶的形式存在。Cu3P化合物有很高的硬度，显着地提高合金的力学性能，同时，元素磷还能显着地降低铜液的表面张力，提高熔体的流动性和充型能力。这类合金具有较高的强度，良好的抗滑动摩擦性、优良的切削性和好的焊接性能，在大气、淡水中有良好的耐腐蚀性能。第七十页，讲稿共八十六页哦锡青铜是最古老的铜合金，QSn+Sn含量+第三组元含量+通常为+（+）共析组织。SnO2,需脱氧结晶范

36、围宽，偏析严重铸锭中分散缩孔、反偏析（锡汗）无低温脆性、冲击时无火花、耐磨（硬而脆）、抗蚀第七十一页，讲稿共八十六页哦2.铅青铜具有高铅高锡含量的ZCuPb10Sn10和高铅低锡含量的ZCuPb25Sn5均是三元系铸造铅青铜。元素Pb不溶于Cu-Sn合金，以单独质点相分布于枝晶间，可显著提高合金的耐磨性蓑和切削加工性，但使力学性能有所下降。添加元素锡能显著提高合金的强度，并改善合金的铸造工艺性能。合金兼有铅青铜和锡青铜的耐磨、导热、易切削加工、高的耐蚀性和强度特性。高铅锡青铜虽然强度较低，但更适于在润滑不良为条件下工作，在载荷为20 MPa，滑动速度为15m/s的工作条件下有极好的耐密性，合金

37、的力学性能在300以下无大的变化。主要用于制造重载高速工作的耐磨零件。低铅锡青铜适用于制造轻载、高速(50ms以下)和润滑不良条件下工作的耐磨零件，合金的工作温度不宜高于150200。第七十二页，讲稿共八十六页哦汽车同步器齿环用耐磨铜合金简介同步器齿环是汽车变速系统的关键零部件，用于制造同步器齿环的材料要求具有高的热塑性、强度、耐磨性和切削性等综合性能，其中耐磨性是衡量同步器齿环质量的最重要性能指标。由于铜合金具有优良的减摩和耐磨性能，目前国内外普遍选用复杂锰黄铜和复杂铝黄铜等生产汽车同步器齿环。通过添加微量元素和采取相应的工艺措施，控制材料中耐磨质点的生成，使硬质第二相主体由Mn5Si3构成

38、，并控制其数量、形态和分布，促使基体相增多，并造成较多的合金元素(如Al，Ni，Co等)在其中的溶解，强化和细化基体晶粒组织，提高材料的塑性和强度，使材料的裂纹扩展减缓，使相呈方向性且均匀分布，在磨损过程中，有利于释放裂纹扩展的应力，减缓了产品的磨损。在使用过程中产品表层会形成致密高硬氧化物或化合物，从而由严重的黏着磨损向氧化磨损转化，大大降低了材料的磨损，提高了材料的耐磨性。第七十三页，讲稿共八十六页哦(七)耐蚀铜合金1.白铜2.普通白铜3.锌白铜4.铁白铜5.锰白铜第七十四页，讲稿共八十六页哦镍为主要合金元素，Cu-Ni基。与黄铜牌号类似，B19、BZn15-20等，但第一个数值表示镍含量

39、抗蚀性好、弹性大，强度中等BMn3-12：精密标准电阻BMn40-1.5：康铜，电热体，热电偶BMn43-0.5：考铜，变阻器、热电偶、补偿导线第七十五页，讲稿共八十六页哦1.白铜以镍为主要合金元素的铜合金称为白铜。以Cu-Ni合金为基础加入第三元素如Zn、Mn、Al等的白铜，相应地称为锌白铜、锰白铜、铝白铜等。这类材料具有优良的耐蚀性和中等以上的强度，弹性好，易于热、冷压力加工，易于焊接。因而被广泛用于制造耐蚀的结构件和弹簧、插接件等。白铜分为5组：普通白铜、铁白铜、锰白铜、锌白铜、铝白铜。锡、铍、钛、硅、碳、铬、锆、硼及硫、磷、砷、锑、铋等都是白铜中的杂质，含量应控制在一定的标准范围内。第

40、七十六页，讲稿共八十六页哦2.普通白铜普通白铜是Cu与Ni形成的连续固溶体，具有面心立方晶格。温度低于322时，存在一个亚稳分解的相当宽的成分一温度区域。向Cu-Ni合金添加第三元素诸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、Al等，可改变亚稳分解的成分一温度区域范围和位置，同时也可改善合金的某些性能。白铜除做结构材料外，另一类重要的应用是高电阻合金和热电偶合金。耐腐蚀导管、高压网及其他高温和腐蚀介质的零件。第七十七页，讲稿共八十六页哦3.锌白铜若在铜镍二元系合金中添加第三元素锌，则得到一系列具有美观银白色的锌白铜合金。锌在Cu-Ni合金固溶体中的溶解度相当大，有较大的固溶强化作用。当Ni含量相同

41、时，提高合金的锌含量会增强合金抗大气腐蚀的能力。工业应用范围的锌白铜，含518Ni和4372%Cu，其余为Zn，耐蚀性、弹性与强度均高。Ni含量一般不超过20，符合使用工艺技术性能、经济成本综合评定要求。第七十八页，讲稿共八十六页哦3.锌白铜锌白铜以其优良的研磨性、钎焊性和抗应力松弛能力，较高的强度和弹性，良好的耐蚀性能，且易于电镀、热冷加工等技术工艺性能。被广泛应用于制造耐蚀性结构件，诸如各种精密仪器仪表、高级电子元器件的弹簧、插口、罩壳等多种零部件。而含少量铅的锌白铜的切削性及冷加工性好，大量用于钟表、光学仪器等制作精密零件。此外，锌白铜在乐器、餐具、眼镜框架及装饰工程等方面亦有广阔市场。

42、锌白铜的主要牌号有BZnl5-20、BZnl5-21-1.8、BZnl5-24-1.5等。第七十九页，讲稿共八十六页哦4.铁白铜 铁在Cu-Ni中的固溶度较小，950时可固溶4.8，300时则剧降到0.1，它提高Cu-Ni合金的耐蚀性与力学性能，特别能大幅度提高Cu-Ni合金抗海水冲击腐蚀的能力。一般Cu-Ni-Fe合金中的Fe含量不大于2，否则合金有应力腐蚀开裂倾向，若超过4，则腐蚀加剧。第八十页，讲稿共八十六页哦5.锰白铜白铜中的锰含量一般不超过14。在CuNiMn合金中可形成MnNi化合物而有某些沉淀硬化作用，Mn提高合金的强度、耐蚀性与弹性，还能提高CuNi合金抗湍流冲击腐蚀的能力，不

43、过会略使B19合金的抗应力腐蚀开裂的能力下降，但比A1、si、sn、Cr、Be等元素的影响小。Mn能消除Cu-Ni合金中过量碳的不良影响，改善其工艺性能。锰白铜是一类精密电阻合金，通常以线材供应，也有少量的板、带材，目前锰白铜国内有三种牌号BMn3-12、BMn40-1.5和BM43-0.5。BMn3-12锰白铜又称锰铜，它按用途不同又分为精密型和分流器两种，主要用于电阻元件。第八十一页，讲稿共八十六页哦BMn40-1.5锰白铜BMn40-1.5锰白铜(又称康铜)是一种比3-12锰白铜使用更早的精密电阻合金。其优点是：具有低的电阻温度系数，而且电阻、温度曲线的直线性关系比3-12锰白铜好，可在

44、较宽的温度范围内使用；耐热性比3-12锰白铜好，可以用至400，而3-12锰白铜的最高使用温度为300；耐蚀性也比3-12锰白铜好，还具有良好的加工性和钎焊性。缺点是对铜的热电势太高，不宜于做直流标准电阻和测量仪器中的分流器，而适用于做交流用的精密电阻、滑动电阻、启动、调节变压器及电阻应变计等。40-1.5锰白铜箔还用于仪表、电子工业部门，热电偶、热电偶补偿导线。第八十二页，讲稿共八十六页哦(八)艺术铜合金和形状记忆合金1.艺术铜合金我国是最早使用艺术铜合金的国家，早在殷商时代就大规模地使用锡青铜制作各种各样装饰性很强、艺术价值极高的器皿、雕塑。用铜合金制作艺术品具有古朴庄重或华丽典雅的特点，

45、历来深受各国人民的青睐。随着合金设计、熔铸加工、仿古作旧、表面处理等相关技术的进步，艺术铜合金门类有了很大的发展。第八十三页，讲稿共八十六页哦(八)艺术铜合金和形状记忆合金1.艺术铜合金艺术铜合金是指那些用于制造鼎、镜、鼓、香炉、佛像、雕塑等艺术品、装饰品和乐器、兵器或钱币等的铜合金。与普通铜合金不同的是它们对色泽、耐蚀性、磨削加工性或音质、响度有特殊要求。艺术铜合金按照工艺方法可以分为铸造合金和变形合金两大类。而按照合金成分则可以分为紫铜、黄铜、青铜和白铜。紫铜庄严，韧性好，焊接性能优良，多用作雕塑、人物雕像。黄铜有华贵艳丽的金黄色，常做装饰品；青铜用做器皿，耐蚀性好，稳重持久；白铜银白光泽，用于餐具、乐器、纪念品。第八十四页，讲稿共八十六页哦2.形状记忆合金具有热弹马氏体特性的合金，可用形状记忆合金和超弹性应用，如Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Ni-Al、Cu-Mn-Al、Cu-Al-Si等，高温多为体心立方。Cu作为记忆合金主要优点是相对于NiTi等加工性能好，但循环性能不好，易产生位错滑移而使记忆功能减退。第八十五页，讲稿共八十六页哦感感谢谢大大家家观观看看第八十六页，讲稿共八十六页哦