有色金属材料及功能材料讲义.docx

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有色金属材料及功能材料讲义

2.2非铁金属材料

2.2.1铜及铜合金

（1）概述

铜是人类最早使用的金属，自然界有自然铜存在。

公元前17世纪，我国黄河上游齐家文化时期，人们就懂得冷锻和铸造红铜技术。

铜及铜合金作为工程材料，由于其高导电率和导热率，易于成型及某些条件下有良好的耐蚀性，至今仍然被广泛应用。

1）工业纯铜

工业纯铜的牌号用汉语拼音“Tong”（铜）的第一个字母T加上序号数字表示，如T1,T2,T3等，数字增加表示纯度降低。

工业纯铜的氧含量低于0.01%的称为无氧铜，无氧铜用“铜”和“无”二字的汉语拼音字头“T”和“U”加上序号表示，如TU1、TU2。

用磷和锰脱氧的无氧铜，在TU后面加脱氧剂化学元素符号表示，如TUP、TUMn。

2）铜合金分类

工业中广泛应用的铜合金分为黄铜，白铜、青铜三大类。

黄铜又分为简单黄铜和复杂黄铜二种。

简单黄铜为Cu-Zn二元合金，以“H”表示，H后面的数字表示合金的平均含铜量，如H70表示含铜量为70%，其余为锌。

复杂黄铜是在Cu-Zn合金中加入少量铅、锡、铝、锰等，组成三元、四元，甚至五元的合金。

第三组元为铅的称铅黄铜，为铝的称铝黄铜，如HSn70-1表示含70%Cu,1%Sn，余为锌的锡黄铜（三元复杂黄铜）；四元、五元合金则以第三种含量最多的元素称呼，例如：

HMn57-3-1表示含57%Cu,3%Mn,1%Al，余为锌的锰黄铜（四元复杂黄铜），HAl66-6-3-2表示含66%Cu,6%A1,3%Fe,2%Mn,余为锌的铝黄铜（五元复杂黄铜）。

白铜——是指铜为基，镍为主要合金元素的铜合金。

以“B”表示，例如B10表示含Ni量10%，其余为铜；B30为30%Ni，余为铜的铜镍合金。

青铜——是指除黄铜（以为Zn主要合金元素）和白铜（以Ni为主要合金元素）之外的铜合金。

青铜按主添元素（如Sn、Al,Be等）分别命名为锡青铜、铝青铜、铍青铜，并以“Q”加上主添元素化学符号及百分含量表示，如QSn6.5-0.1表示含Sn6.5%，含P0.1%，余为铜的锡磷青铜。

QAl5表示含5%Al，余为铜的铝青铜。

QBe2为含2%Be，余为铜的铍青铜。

铜基合金可以利用讨论过的所有强化机制来强化。

对纯铜，通常采用细化晶粒或应变硬化方法来提高其强度，但要进一步提高强度，并保持较高的塑性，只有利用其它途径。

与铝和镁合金相比，铜合金具有更好的抗疲劳、抗蠕变和耐磨性能：

许多铜合金也具有极好的延性、耐蚀性、导电和导热性。

1）铜中的合金元素

表2-3第Ⅱ～V族元素在铜中的溶解度

溶质元素

族号p

C最大，x/%（w/%）

C（p-1）

最大电子浓度

原子半径差△R/R/%

Zn

2

38.4（39）

38.4

1.38

+8

Al

3

20.4（9.4）

40.8

1.41

+12

Ga

3

19.3（22.2）

38.6

1.39

+6

Si

4

14.0（5.4）

42.0

1.42

+5

Ge

4

11.4（13）

34.2

1.34

+9

Sn

4

9.3（15.8）

27.9

1.28

+20

As

5

6.8（8）

27.2

1.27

+15

在铜中无限固溶的合金元素有镍、金、锰（γ-Mn）等，大多数合金元素为有限溶解。

周期表中第Ⅱ～V族元素在铜中的最大溶解度（C最大）近似地与被溶元素的原子价（p）减1成反比，即与（p-1）成反比；而两者的乘积C最大（p-1）=40%，并对应于电子浓度1.36。

第Ⅱ～V族元素在铜中的溶解度见表2-3。

值得注意的是，当溶质元素与铜原子尺寸差别很大时，溶解度明显减小，如锡和砷。

在铜中固溶的合金元素将起固溶强化作用，图2-14表明少量固溶的合金元素对铜合金的临界分切应力的影响，锡、锑、铟的固溶强化效应最强烈，金、锰、锗次之，镍、硅、锌又次之。

镍、铝、锡、锌、锰在铜中的溶解度较大，是有效的固溶强化元素。

铜锌固溶体中存在Cu3Zn有序固溶体，其有序-无序转变温度在450℃左右，在此温度下形成α1有序固溶体，在217℃以下由α1转变为α2有序固溶体。

固溶的溶质元素对铜的导电性有很大的影响。

由图2-15可见，磷、硅、铁、钴、铍、铝、锰、砷及锑均强烈降低铜的导电性，而银、镉、铬、镁对导电性的降低幅度较小。

溶质元素均使铜的导热率有较大的降低。

2）铜合金中的强化相

铍在铜中的溶解度w（Be）从高温866℃时的2.7%降到室温的0.16%，溶解度变化剧烈。

电子化合物γ2-CuBe相是有效的强化相。

铬和锆共同加入铜合金能生成Cr2Zr金属间化合物，可以产生沉淀强化，提高铜合金的强度和耐热性，同时有高的导电率。

镍与硅在铜合金中形成Ni2Si金属间化合物，其镍与硅的重量比为3：

1，Ni2Si在铜基固溶体中的溶解度随温度下降而急剧降低。

经固溶淬火后，铜镍硅合金在时效时有很强的沉淀强化效应。

镍与铝在铜合金中形成NiAl或NiAl2金属间化合物，其溶解度随温度下降而减小，经高温固溶淬火后，在450～600℃范围时效，有很强的沉淀强化效应。

钛在铜中能形成Cu3Ti相，可作为沉淀强化相。

在包晶温度896℃时，Cu3Ti在铜基固溶体中的溶解度为4.7%；随温度降低，其溶解度减小；当Cu3Ti从过饱和固溶体中析出时，产生沉淀强化。

3）铜合金的退火硬化

在铜基α固溶体中，当w（Zn）大于10%的黄铜、w（Al）大于4%的铝青铜、w（Ni）大于30%的白铜，经固溶退火后，硬度明显升高，弹性极限升高。

其原因目前尚无定论，可能是发生原子的有序化，形成不均匀固溶体，使点阵部分收缩，引起应变硬化。

也可能是代位溶质原子引起形变时效，溶质原子与位错交互作用，位错挣脱溶质原子或重新吸附交替进行，或位错裹胁溶质原子一起运动。

4）铜合金中的马氏体型相变

许多铜合金中都存在可逆马氏体转变，如Al、Cu-Al-Ni、Cu-Zn、Cu-Zn-Al、Cu-Zn-Si、Cu-Zn-Sn、Cu-Al-Ni及Cu-Al-Ni-Mn-Ti等合金系。

（2）主要的铜合金及应用

1）工业纯铜

工业纯铜又称紫铜，呈玫瑰红色。

它分为两大类，一类为含氧铜，另一类为无氧铜。

由于有良好的导电性、导热性和塑性。

并兼有耐蚀性和焊接性，它是化工、船舶和机械工业中的重要材料。

①工业纯铜的性能

T1（Cu≥99.95%）和T2（Cu≥99.90%）是阴极重熔铜，含微量氧和杂质，具有高的导电、导热性，良好的耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。

主要用作导电、导热和耐腐蚀元器件，如电线、电缆、导电螺钉、壳体和各种导管等。

T3（Cu≥99.70%）是火法精炼铜，含氧和杂质较多，具有较好的导电、导热、耐腐蚀性和加工性能，可以熔焊和钎焊。

主要作为结构材料使用，如制作电器开关、垫圈、铆钉、管嘴和各种导管等；也用于不太重要的导电元件。

T1,T2,T3是含氧铜，在含氢的还原介质中易产生氢脆，俗称“氢病”，故不宜在高温（>370℃）还原介质中进行加工（退火、焊接等）和使用。

在低温（-250℃）下，无论冷作硬化状态或退火状态的纯铜，其强度均有提高。

物理性能

熔化温度范围液相点为T1为1084.5℃，T2为1065℃-1082.5℃，T3为1065℃-1082℃；热导率在20℃为390W/（m.℃），比热容c=385.2J/Kg.℃，线性膨胀系数为α1=17.28×10-6/℃（20℃-200℃），密度8.89-8.94g/cm3，T1电导率为102.3%IACS（700℃退火30min测定值）。

工业纯铜的导电性和导热性在64种金属中仅次于银。

冷变形后。

纯铜的导电率变化小，形变80%后导电率下降不到3%，故可在冷加工状态用作导电材料。

杂质元素都会降低其导电性和导热性，尤以磷、硅、铁、钛、铍、铝、锰、砷、锑等影响最强烈，形成非金属夹杂物的硫化物、氧化物、硅酸盐等影响小，不溶的铅、铋等金属夹杂物影响也不大。

化学性能

铜的电极电位较正，在许多介质中都耐蚀，可在大气、淡水、水蒸气及低速海水等介质中工作，铜与其他金属接触时成为阴极，而其他金属及合金多为阳极，并发生阳极腐蚀，为此需要镀锌保护。

抗氧化性能铜耐高温氧化性能较差，在大气中于室温下即缓慢氧化。

温度升至100℃时，表面生成黑色氧化铜。

耐腐蚀性能铜与大气、水等作用，生成难溶于水的复盐膜，能防止铜继续氧化。

铜的耐蚀性良好，在大气中的腐蚀速率为0.002-0.5mm/a，在海水中的腐蚀速率为0.02-0.04mm/a。

铜有较高的正电位，在非氧化无机酸和有机酸介质中均保持良好的耐蚀性，但在氨、氰化物、汞化物和氧化性酸水溶液中的腐蚀速率较快。

铜的另一个特性是无磁性，常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器。

铜有极高的塑性，能承受很大的变形量而不发生破裂。

②杂质元素对铜塑性的影响

铋或铅与铜形成富铋或铅的低熔点共晶，其共晶温度相应为270℃和326℃，共晶含w（Bi）=99.8%或w（Pb）=99.94%，在晶界形成液膜，造成铜的热脆。

铋和锑等元素与铜的原于尺寸差别大，含微量铋或锑的稀固溶体中即引起点阵畸变大，驱使铋和锑在铜晶界产生强烈的晶界偏聚。

铋和锑的晶界偏聚降低铜的晶界能，使晶界原子结合弱化，产生强烈的晶界脆化倾向。

含氧铜在还原性气氛中退火，氢渗入与氧作用生成水蒸气，这会造成很高的内压力，引起微裂纹，在加工或服役中发生破裂。

故对无氧铜要求w（O）低于0.003%。

③工业纯铜的应用

工业纯铜的氧含量低于0.01%的称为无氧铜，以TU1和TU2表示，用做电真空器件。

TUP为磷脱氧铜，用做焊接铜材，制作热交换器、排水管、冷凝管等。

TUMn为锰脱氧铜，用于电真空器件。

T1～T4为纯铜，含有一定氧。

T1和T2的氧含量较低，用于导电合金；T3和T4含氧较高，w（O）<0.1%，一般用做铜材。

2）黄铜

铜锌合金称为黄铜，再加入其他合金元素后，形成多元黄铜。

我国应用黄铜在宋代已有明确记载，但最早发现的黄铜器是史前的龙山文化时期。

常见的黄铜牌号见表2-4。

图2-16Cu-Zn合金相图

根据铜锌二元相图（图2-16），锌在铜中的α固溶体中包晶温度903℃时，w（Zn）=32.5%，在456℃，w（Zn）最大为39.0%。

α固溶体中有两个有序固溶体，即Cu9Zn和Cu3Zn有两个变体α1和α2。

α固溶体有良好的力学性能和冷热加工性，是常用的合金成分范围。

β相为电子化合物，是以CuZn为基础的固溶体。

具有体心立方结构，在456～468℃以下为β′有序相。

高温无序的β相的塑性好，而有序的β′相难以冷变形。

故含β′相的黄铜只能采用热加工成型。

①二元黄铜的组织和性能

w（Zn）小于36%的合金为a黄铜，铸态组织为单相树枝状晶，形变及再结晶退火后得到等轴a相晶粒，具有退火孪晶。

w（Zn）=36%～46%的合金为（a+β）黄铜。

在铸态，黄铜的强度和塑性随锌含量增加而升高，直到w（Zn）=30%时，黄铜的伸长率达到最高值；而强度在w（Zn）=45%时最高。

再增加锌含量，则全部组织为β′相，导致脆性增加，强度急剧下降。

黄铜经变形和退火后，其性能与锌含量的关系与铸态相似。

由于成分均匀和晶粒细化，其强度和塑性比铸态均有提高。

表2-4常见黄铜牌号、成分及用途

单相的a黄铜具有极好的塑性。

能承受冷热塑性变形，但在200～700℃间存在低塑性区，有两方面影响因素：

一种是存在Cu9Zn和Cu3Zn有序固溶体，在中温时发生原子有序化，使合金塑性下降；另一种是含有微量低熔点的铋、锑、铅等杂质元素引起的晶界脆性。

由于稀土金属能与这些杂质元素结合成高熔点的稳定化合物，如REPb2、REBi2、RE3Sb2；另外又可减慢黄铜中原子扩散，减慢有序化进程。

故加入微量稀土金属可消除这些杂质元素的有害影响，并改善黄铜在这个温度范围的塑性。

黄铜有良好的铸造性能，在大气、淡水中耐蚀，在海水中耐蚀性尚可。

黄铜的腐蚀表现在脱锌和应力腐蚀。

脱锌是电化学腐蚀，在中性盐水溶液中锌发生选择性溶解，可加入微量w（As）=0.02%～0.06%来防止。

黄铜经冷变形后放置时，可发生自动破裂，又称为“季裂”。

在张应力下（包括残留张应力），由腐蚀介质氨、二氧化硫和湿空气的联合作用，发生应力腐蚀。

锌含量w（Zn）高于25%的黄铜和H70、H168、H62对此更为敏感。

黄铜中加入少量硅w（Si）=1.0%～1.5%或微量砷w（As）=0.02%～0.06%可减小其自裂倾向。

表面镀锌或镉也能防止自裂。

黄铜制品必须经过退火以消除应力，并在装配时避免产生附加张应力。

低锌黄铜H96、H90、H85有良好的导电性、导热性和耐蚀性，有适宜的强度和良好的塑性，大量用于冷凝器和散热器。

三七黄铜H70、H68强度较高，塑性特别好，用于深冲或深拉制造复杂形状的零件，如散热器外壳、导管、波纹管等以及枪弹和炮弹壳体。

四六黄铜H62、H59为（a+β）黄铜，可经受高温热加工。

H62黄铜强度高．塑性较好。

用于制造销钉、螺帽、导管及散热器零件等。

②多元黄铜

加入其他合金元素如锡、铝、硅、铅、锰、铁、镍等后，改变了黄铜的组织，使a/（a+β）相界发生移动，有的缩小a相区。

有的扩大a相区。

w=1%的合金元素在组织上代替锌的量称“锌当量”（K），以保持a/（a+β）相界不变。

几种元素的锌当量见表2-5。

锌当量小于1的合金元素都是扩大a相区的元素。

表2-5元素的锌当量

合金元素

Si

Al

Sn

Mg

Cd

Pb

Fe

Mn

Ni

锌当量K

10

6

2

2

1

1

0.9

0.5

-1.4

ⅰ铝黄铜

在黄铜中加入少量铝可在合金表面形成致密并和基体结合牢固的氧化膜，提高合金对腐蚀介质特别是高速海水的耐蚀性。

铝在黄铜中的固溶强化作用，进一步提高合金的强度和硬度。

w（A1）=2%，w（Zn）=20%的铝黄铜具有最高的热塑性，故HAl77-2铝黄铜可制成强度高、耐蚀性好的应用广泛的管材，用于海轮和发电站的冷凝器等。

HAl85-0.5铝黄铜w（A1）=0.5%，w（Zn）=15%，色泽金黄，耐蚀性极高，可做装饰材料，作为金的代用品。

ⅱ铜锌铝形状记忆合金

铜锌铝合金具有热传导率大，电阻小，加工性特别是热加工性好，相变温度范围宽-100～+100℃，相变滞后小，工艺简单，制造成本低，在工业上已获实际应用，制成棒状、管状和线状，制造螺旋弹簧、防火洒水器、各种安全阀、控温装置、断路器等。

ⅲ锡黄铜

黄铜中加入锡w（Sn）=1%能提高其在海水中的耐蚀性，抑制脱锌，并能提高强度。

HSn70-1锡黄铜又称“海军黄铜”，用于舰船。

ⅳ铅黄铜

铅在黄铜中溶解量w（Pb）小于0.03%。

它作为金属夹杂物分布在a黄铜枝晶间，引起热脆。

但其在（a+β）黄铜中，凝固时先形成a相，随后继续冷却，转变为a+β组织，使铅颗粒转移到黄铜晶内，铅的危害减轻。

在四六黄铜中加入铅w（Pb）=1%～2%，可提高切削性。

此外，还有锰黄铜、锿黄铜、铁黄铜和硅黄铜，都是为了改善耐蚀性或进一步提高强度。

3）青铜

青铜原指铜锡合金，但是，工业上习惯把铜基合金中不含锡而含有铝、镍、锰、硅、铍、铅等特殊元素组成的合金也叫青铜。

青铜根据成分可分为锡青铜和特殊青铜。

在特殊青铜中，根据主加元素又分别命名为铝青铜、铍青铜和硅青铜等。

青铜也可分为压力加工青铜（以青铜加工产品供应）和铸造青铜两类。

青铜的编号规则是：

“Q＋主加元素符号＋主加元素含量（＋其它元素含量）”，“Q”表示青的汉语拼音字头。

如QSn4-3表示成分为4%Sn、3%Zn、其余为铜的锡青铜。

铸造青铜的编号前加“Z”。

①锡青铜

锡青铜是历史上应用最早的合金。

我国在公元前16世纪黄河中游早商遗址中就发现大量青铜器。

我国应用青铜器的历史还可追溯到更远古时代，公元前3000年甘肃东乡马家窑文化的青铜刀，w（Sn）=6%～10%，是我国迄今为止发现的最早的青铜器。

锡青铜铸造的优点是铸件收缩率小，适于铸造形状复杂，壁厚变化大的器件。

这是由于合金液固相线结晶间隔大，液体流动性差，锡原子扩散慢，结晶时树枝晶发达，易形成分散性显微缩孔，所以收缩率小，且不易裂。

历史上曾铸造出许多精美的古青铜器。

锡青铜存在枝晶间的分散缩孔，致密性差，在高压下容易渗漏，不适于制造密封性高的铸件。

同时铸件凝固时含锡高的低熔点液相易从中部向表面渗出，出现反偏析，严重时会在表面出现灰白色斑点的“锡汗”。

铜锡二元合金相图见下图2-17。

锡固溶于α固溶体，有强的固溶强化作用。

它的机械性能与含锡量有关。

当Sn≤5%～6%时，Sn溶于Cu中，形成面心立方晶格的α固溶体，随着含锡量的增加，合金的强度和塑性都增加。

当Sn≥5%～6%时，组织中出现硬而脆的δ相（以复杂立方结构的电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体），虽然强度继续升高，但塑性却会下降。

当Sn＞20%时，由于出现过多的δ相，使合金变得很脆，强度也显著下降。

因此，工业上用的锡青铜的含锡量一般为3%～14%。

w（Sn）低于7%～8%为变形锡青铜，有高塑性和适宜的强度；Sn＜5%的锡青铜适宜于冷加工使用，含锡5%～7%的锡青铜适宜于热加工；大于10%Sn的锡青铜为铸造合金，用于铸件。

锡青铜在大气、海水和碱性溶液中有良好的耐蚀性，用于铸造海上船舶和矿山机械零件。

图2-17铜锡二元合金相图

②多元锡青铜

二元锡青铜的工艺性能和力学性能需要进一步改进。

一般工业用锡青铜都分别加入合金元素锌、磷、铅、镍等，得到多元锡青铜。

除Sn以外，锡青铜中一般含有少量Zn、Pb、P、Ni等元素。

Zn提高低锡青铜的机械性能和流动性。

Pb能改善青铜的耐磨性能和切削加工性能，却要降低机械性能。

Ni能细化青铜的晶粒，提高机械性能和耐蚀性。

P能提高青铜的韧性、硬度、耐磨性和流动性。

ⅰ锡磷青铜

磷可作为锡青铜熔炼时的脱氧剂。

溶于锡青铜的少量磷（w（P）<0.4%）能显著提高合金的弹性极限和疲劳极限，并能承受压力加工，广泛用于制造各种弹性元件。

磷在锡青铜中的溶解度限为w（P）=0.2%，过多的磷将形成熔点为628℃的三元共晶，难以热塑性变形。

故一般用于热变形的锡磷青铜中的w（P）不超过0.4%，w（P）=0.1%～0.25%的锡磷青铜QSn6.5～0.1，在退火后抗拉强度不小于300MPa，延展性不小于38%。

其冷变形硬化的带材，抗拉强度550～650MPa，延展性=8%～2%，用于制造导电性好的弹簧、接触片、精密仪器中的齿轮等耐磨件和抗磁元件。

（P）=1%的ZQSn10-1铸造锡磷青铜，可做耐磨的轴承合金。

ⅱ锡锌青铜

锌能缩小锡青铜液固相线结晶间隔，提高液相的流动性，减小偏析，并促进脱氧除气，提高铸件密度。

锌能大量溶于a固溶体，改善合金的力学性能，w（Zn）=2%～4%时，有较好的力学性能和耐蚀性。

常用于制造弹簧、弹片等弹性元件和抗磁零件等。

③铝青铜

铝青铜有良好的力学性能、耐蚀性和耐磨性，是青铜中应用最广的一种。

二元铝青铜的结晶间隔小，液相有极高的流动性，缩孔集中，可获得高密度铸件；但体积收缩大，要求有大的冒口。

w（A1）=5%～8%的合金为单相a合金，有高的塑性，一般做变形合金，w（A1）高于8%的合金，在高温下为α+β双相合金，可经受热加工，一般用热挤压法成型。

铝青铜可在表面生成含铝和铜的致密复合氧化膜，有良好的耐蚀性，在大气、海水、碳酸和有机酸中，耐蚀性优于黄铜和锡青铜。

工业中二元铝青铜有QAl5、QAl7和QAll0。

为进一步改善二元铝青铜的工艺性能和使用性能，可添加铁、镍、锰等元素。

获得多元铝青铜。

加入少量铁后，在液相中形成细小的FeAl3质点，使合金在凝固时作为非自发形核核心，细化铸造组织，消除铸锭的粗大柱状晶，改善热塑性。

铁阻碍铝青铜的再结晶，细化晶粒。

铁还减慢β相（CuAl3）共析分解，一般加入铁w（Fe）=2%～4%。

在950℃铁全溶于基体，得到α+β双相组织，淬火后在250~300℃回火，β相分解形成细小的共析组织使合金强化。

镍能显著提高铝青铜的强度、热稳定性和耐蚀性。

镍和铁同时加入时，会具有很好的力学性能，并在高温下有良好的热强度。

铝铁镍青铜QAll0-4-4的力学性能为抗拉强度=650MPa，延展性=40%。

它用于制造受力大、转速高并要求耐热、耐磨的零件，如排气门座、齿轮、蜗杆等。

④铍青铜

铍青铜有强的沉淀强化效应，经固溶淬火和时效，得到高的强度和弹性极限，且稳定性好，弹性滞后小，并具有良好的导电和导热性能，耐蚀和耐磨，无磁，冲击时无火花。

可制造高级弹性元件和特殊耐磨元件，还用于电气转向开关、电接触器等。

铍为强毒性金属，生产时应严格操作。

⑤硅青铜

硅在铜中的最大溶解度w（Si）为5.4%。

随硅在a固溶体中含量增加，合金的强度和塑性增加；当w（Si）超过3.5%，由于非平衡结晶出现了脆性相的缘故，使铸态的塑性开始下降。

工业硅青铜的w（Si）不能超过4%。

硅青铜的弹性好，耐蚀性极高，有良好的耐磨性，并且抗碰、耐寒，撞击无火花，工艺性能好。

锰加入二元硅青铜中起固溶强化作用，提高合金的力学性能和耐蚀性。

w（Mn）=1%、w（Si）=35的硅青铜，在仪器制造中用做弹性元件，在机械制造中用作蜗轮、蜗杆、齿轮等耐磨件。

镍加入后与硅形成Ni2Si，能从过饱和固溶体脱溶，能产生强的沉淀强化效果。

镍与硅的比例为3：

1的硅镍青铜有良好的减摩性，在大气和海水中有良好的耐蚀性，用于制造发动机和机械中的结构零件，如工作温度在300℃以下、单位压力低的摩擦零件，排气和进气门的导向套等。

⑥耐热、高导电合金

铬和锆都能提高铜合金的蠕变强度，提高再结晶温度，并且导电率降低小。

Cu-Cr-Zr合金具有高的强度、高耐热性和导电性。

其抗拉强度为460～520MPa，延展性为10%～20%。

导电率达85%～90%。

适当提高铬和锆的含量，可进一步增大沉淀强化效果，可得到耐热性更好的高导电合金。

4）白铜

白铜是以镍为主要合金元素的铜合金，在中国古代即得到应用。

白铜按用途可分为结构白铜和电工白铜。

铜与镍由于在电负性、尺寸因素和点阵类型上均满足无限固溶条件，因而可形成无限固溶体。

其硬度、强度、电阻率随溶质浓度升高而增加，塑性、电阻温度系数随之降低。

①结构白铜

铜镍二元铜合金为普通白铜，单相固溶体，常用的牌号有B10、B20、B30。

由于在大气、海水、过热蒸汽和高温下有优良的耐蚀性，而且冷热加工性能都很好，可制造高温高压下的冷凝器、热交换器，广泛用于船舶、电站、石油化工、医疗器械等部门。

B20也是常用的镍币材料，可制造高面额的硬币。

铁能显著细化晶粒，增加白铜的强度又不降低塑性，尤其提高在有气泡骚动的流动海水中发生冲蚀的耐蚀性。

铁最高的加入量不超过1.5%（质量分数）。

在B10中加入w（Fe）=0.75%的铁，可得到与B30同样的耐蚀性；加入少量锰，可脱氧和脱硫，能增加合金的强度。

故B10中加入w（Fe）=1.0%～1.5%的铁，w（Mn）=0.5%～1.0%的锰，用来制作舰船的冷凝器等。

锌能大量溶于铜镍合金，有固溶强化作用，能提高耐大气腐蚀能力。

应用最广的是w（Ni）=15%、w（Zn）=20%的锌白铜BZnl5-20，它呈现美丽的银白色光泽，具有高强度、高弹性，用于仪器、医疗器械、艺术制品等。

铝在铜镍合金中能产生沉淀强化效应。

铝与镍形成（NiAl）相和（NiAl2）相，高温下在a固溶体中有较大的溶解度。

其过饱和固溶体在低温下脱溶分解，会产生沉淀强化。

铝白铜由于有高强度、高弹性和高耐蚀性，可制作舰船冷凝器等。

②电工白铜

ⅰ康铜

含w（Ni）=10%，w（Mn）=1.5%的锰白铜又称康铜，具有高电阻、低电阻温度系数。

与铜、铁、银配成热电偶