材料科学金属材料学6铜合金91文档格式.docx
- 文档编号:18518456
- 上传时间:2022-12-18
- 格式:DOCX
- 页数:52
- 大小:31.82KB
材料科学金属材料学6铜合金91文档格式.docx
《材料科学金属材料学6铜合金91文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《材料科学金属材料学6铜合金91文档格式.docx(52页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
z高温下不与氢、氨或碳作用,常温下与卤素作用,与含
H2S的空气接触时,表面能生成硫化铜的黑色薄膜。
z在电位顺序中,位于氢后,盐酸和稀硫酸与铜不起作
用,有氧存在时,可缓慢溶解,生成相应的盐
6
7
z铜在地壳的丰度为5.8g/t,陆地储量为
1627Mt,探明储量494Mt,潜在储量
1133Mt。
智利和美国铜储量分别占世界
储量的23.5%和15.3%。
z已知的含铜矿物240种,工业开采的铜矿
仅有十多种。
8
z铜矿分自然铜、硫化铜矿和氧化铜矿三类。
世
界上90%的铜来自硫化铜矿,最常见是黄铜矿
(CuFeS2),其次是斑铜矿(Cu5FeS2)、辉铜矿
(Cu2S)和铜蓝(CuS)。
z氧化铜矿也常出现,以孔雀石[铜绿
CuC03·
Cu(OH)2]分布最广,其次是蓝铜矿
[石青2CUC03·
Cu(OH)2]。
9
¾
我国铜资源较少,主要分布在江西、山西、甘肃、新疆、
云南和长江中下游地区。
铜矿山共计747个,大中型矿山
7座,大多为坑内开采,适合露天开采的铜矿较少。
经过几十年的强化开采,资源大幅度减少,铜矿产量很难
突破55万吨,铜精矿产量随时间下降。
我国铜矿自给率不足40%,贫矿
蓝
铜
矿
多、品位低,已探明铜矿资源中含
铜品位在0.7%以下的占56%。
10
火法炼铜和湿法炼铜。
火法炼铜占全球精铜产量的
70%。
湿法炼铜在近些年获得广泛的应用,产量1980年
不到5%,2005年达到30%。
火法炼铜包括造硫熔炼和铜硫吹炼两个过程。
传统的造硫熔炼有鼓风炉、反射炉和电炉熔炼。
新熔炼工艺是富氧强化熔炼,分为两类:
闪速熔炼(年产
30万t的工厂)和熔池熔炼(年产20万t以下的工厂)。
11
铜硫吹炼目前仍以P-S转炉为主,间断操作,在发展连
续吹炼。
关于铜的火法精炼阳极炉,除一些小厂还用反射
炉外,普遍采用回转式阳极炉。
电解工艺没有大的变化。
湿法炼铜可以处理低品位废杂铜矿,工艺简单、生产成
本也低,湿法炼铜堆浸向大型化和机械化发展,生物浸出
技术也得到了广泛的应用。
将来有可能将熔炼和吹炼合并为一台炉子,生产白冰
铜,然后用湿法处理以生产电铜。
12
13
铜工业包括采矿、选矿、粗铜冶炼、精铜冶炼、铜加工
材和铜制品的生产。
铜加工业和铜深加工业没有明确的界限。
例如,精铜制
成铜锭,再制成挤压管坯,可以称之为铜加工;
但如果制
成的铜管坯生产精度高、工艺复杂,附加价值高,又可以
称之为铜深加工。
资金密集和技术密集是两个典型特征。
14
加工技术向高效率、低成本、低能耗、短流程、环保型
发展。
在技术上突出的趋势之一是尽量减少固态下的加工量,
由熔铸或粉末直接得到制品或近似制品,减少挤压、拉拔
或者轧制等工序。
提高生产过程的稳定性,制品的性能、质量及可靠性,
提高成品率、降低成本,特别是工艺过程在线控制、计算
机控制及工艺参数的智能控制。
15
z普通铸锭法使用的生铁模和水冷模铸锭法,分为水平模铸
造、立模铸造以及倾斜模铸造等,适用于小型铜加工厂。
z连续或半连续铸锭法允许使用较低的铸造温度,减少液流
冲击作用,减少夹杂、气孔和缩孔等,提高成材率和生产
效率。
因结晶器和二次冷却水的强烈冷却作用,可获得微
细晶组织。
z连续铸轧法将熔铸与轧制工序结合,液态金属一次成坯或
成材,减少设备投资和能源消耗,提高组织致密性,清除
缩孔、疏松,减少偏析,省去切尾,提高成材率。
16
日本、德国等采用多辊轧机轧制控制晶面取向,用精确张
力退火炉完全退火生产高强、高导、高精度的铜合金框架
材料;
开发出高速锻,利用锻打宽展技术,生产高精度异型带
材,满足大功率塑封晶体管的需要。
为降低生产成本和稳定产品质量,向大型化、专业化、
规模化发展,国外新建的铜铝板带加工企业规模都在
20~50万t。
17
z铜板材与铜箔材为轧制产品,厚度5.Omm以上的铜板称
为厚板,0.3~4.Omm的铜板称为薄板,厚度0.15~
0.2mm以下的称为箔材。
z热轧温度大于铜及铜合金的再结晶温度。
z冷轧在再结晶温度以下,是生产铜薄
板和铜薄带的主要方法,表面质量和
尺寸精度比热轧件的高,除紫铜外,
铜合金冷轧时要中间退火。
18
铜及铜合金挤压加工是生产
铜及铜合金棒材、管材和线材的
重要方法,有正挤压法与反挤压
法。
不仅可生产断面形状比较简单
的管、型、线材等,也可生产断
面形状复杂的管材和型材、空心
型材及变断面管材等。
19
外加拉力作用下,迫使金属
坯料通过模孔,获得相应形状与
尺寸的塑性加工方法称为拉拔,
按制品截面可分为实心材拉拔和
空心材拉拔。
空心材拉拔又可分为空拉、
长芯杆拉拔、固定芯头拉拔、游
动芯头拉拔等。
20
21
铜及铜合金的分类
紫铜=纯铜
铜及铜合金
黄铜=Cu-Zn
青铜=Cu-其他
白铜=Cu-Ni
普特
通殊
黄黄
铜铜
白白
锡铝铍硅铅
青青青青青
铜铜铜铜铜
22
大气、淡水中具有良好的耐蚀
性,在海水中较差。
具有面心立
紫铜丝
方结构,无同素异构转变,无磁
性。
23
冷变形后强度可达400~500MPa,硬度提高
到100~200HBS,但伸长率下降到5%以下;
退火处理可消除铜的加工硬化;
纯铜还具有优良
的焊接性能;
工业纯铜代号为T1(wCu>
99.95%)、
T2(wCu>
99.9%)、T3(wCu>
99.7%),主要用于配
制铜合金,制作导电、导热材料及耐蚀器件等。
24
銅和鋅的合金,表面為黃色或金黃色,含鋅量在
25
黄铜的分类
黄铜=Cu-Zn
普通黄铜
特殊黄铜
单两
相相
矽
鋅
黃
銅
鐵鉛錫鋁錳
黃黃黃黃黃
銅銅銅銅銅
鎳
26
普通黄铜:
Cu-Zn二元合金,代号H+Cu%,如H68表示含
Cu68%的铜锌合金。
有良好耐蚀性,冷加工后在海水、湿
气、氨的环境中易产生应力腐蚀开裂,应进行去应力退火。
单相黄铜:
wZn<
39%,强度低、塑性好,冷塑性加工成板
材、线材、管材等,常用H68、H70、H80,用作弹壳和精
密仪器;
两相黄铜:
wZn39~45%,热塑性好,一般热轧成棒材、板
材,常用H59、H62等,用作水管、油管、散热器、螺钉。
27
1.七三黃銅:
含銅量為70%,製造彈殼,又名彈殼
黃銅。
2.二一黃銅:
含銅量約65%,可抽拉或冷壓製造銅
桿、銅線、銅片、銅管、木螺釘及彈簧等,黃
色,又名黃黃銅。
3.六四黃銅:
銅含量為60主要用製造冷暖氣管、銅
片、線、桿等。
含鋅40%黃銅又稱為孟慈合金,
能耐海水侵蝕,可作船舶外皮。
28
特殊黄铜:
普通黄铜中加入Al、Si、Pb、Sn、Mn、
Fe、Ni等,称为铝黄铜、硅黄铜、铅黄铜等。
Al、Sn、Mn、Ni提高耐蚀性和耐磨性,Mn提高耐热
性,Si改善铸造性能,Pb改善切削性能。
表示方法:
H+主加元素符号+铜及各合金元素的平均
质量分数(w×
100),如HPb59-1表示含wCu59%、
wPb1%铅黄铜。
常用代号有HPb59-1、HSn90-1等,用
于制造冷凝管、齿轮、螺旋桨、钟表零件等。
29
錫可提高黃銅的耐蝕性,含量少時增加熔液流動性,強
度增高,但超過1%延性降低,超過2%有害。
孟慈合金(六四黃銅)中Zn被1~1.5%Sn取代,稱為
「海軍黃銅」,適用為冷凝器板、船舶用品、推進器軸、活
塞桿、活門桿等,機械性能佳,海水中有脫鋅現象。
七三黃銅中1%Zn被Sn取代,如含Sn1%、Cu70%、若
添加0.02~0.05%As,對防止脫鋅更佳;
常用冷凝器管、蒸
發器管、預熱器管、蒸餾器管等。
30
黃銅中加錳者稱為「錳青銅」,成份除Cu、Zn、
Mn,有Al、Sn、Ni等。
常用57~60%Cu、36~41%
Zn、0.8~2%Fe、0.5~1.5%Sn、0.5%(最大)Mn;
強度與
鋼匹敵,又叫「高強度黃銅」,抗拉強度50kgf/mm以上,
延伸率20%以上,靭性極佳。
易於熱加工,常用於嚙合盤、汽渦機翼、唧筒桿、軸、
活門桿等,又因對海水及礦水的耐蝕性優良,不脫鋅,故廣
用於船舶或礦場的耐蝕材,如水壓機之汽缸、船舶推進器、
水雷發射管、海水唧筒等。
31
牌号:
Z+铜元素符号+主
加元素符号及平均质量分数
(w×
100)+其它元素符
号及平均质量分数
100),如ZCuZn38
表示wZn38%、余量为铜的
铸造普通黄铜。
32
青铜=Cu-其它:
代号:
Q+主加元素符号及平
Q+主加元素符号及平均质量分数
100)+其它元素平均质量分数(w×
100),
如QSn4-3表示含wSn4%、wZn3%的锡青铜。
33
青铜,古称金或吉金,铜与其它化学
元素(锡、镍、铅、磷等)的合金。
史学上的“青铜时代”从夏商周直
至秦汉,时间跨度约为两千年左右。
夏钺
春秋戰國時期,齊國工匠成
的《考工記》一書,提出「金有六
齊」,是世界科技史上最早的冶銅
經驗總結。
戈
34
立人像铸于商代晚期,人像高172厘米,底
座高90厘米,通高262厘米,世界上最大的
青铜立人像,被尊称为“世界铜像之王”。
突目面具铸于商代晚期,原件
高64.5厘米,宽138厘米,眼
球柱状外突长达13.5厘米,造
型在世界上首见。
35
司母戊鼎,商代大鼎,1939
年出土,鼎高133厘米,重
875公斤,已知的中國古代
體量最大的青銅器
銅禁,中國已知最早應用失
蠟法鑄造的作品,春秋時代
的楚國王子午墓出土,年代
為公元前6世紀。
36
青铜的分类
青铜=Cu-其它
鋁青銅磷青銅鈹青銅
锡青铜
强度、
硬度、
耐磨
性、耐耐蝕性
热性、
固溶强化,
高强度、弹
性、耐磨、
耐蚀及耐低
温,受冲击
无火花
機軸硬
靭性及
鐘
用
青
械承幣
用用用
青青青
銅銅銅
器
鏡
高
耐蚀性
37
wSn<
5%塑性好,适于冷变形;
wSn=5~7%
热塑性好,适于热加工;
wSn=10~14%塑性较
低,适于作铸造合金。
锡青铜的铸造流动性差,易形成分散缩孔,铸
件致密度低,体积收缩率小,适于铸造外形及尺
寸要求精确的铸件。
38
良好的耐蚀性、减
磨性、抗磁性和低温韧
性,大气、海水、蒸
气、淡水及无机盐溶液
中的耐蚀性比纯铜和黄
铜好,亚硫酸钠、酸和
氨水中的耐蚀性较差。
力学性能的关系
39
常用锡青铜:
QSn4-3、
QSn6.5-0.4、
ZCuSn10Pb1等,主要
用于制造弹性元件、耐
磨零件、抗磁及耐蚀零
件,如弹簧、轴承、齿
轮、蜗轮、垫圈等。
40
1.機械用青銅
俗稱砲銅,昔日曾以含Sn10%左右的青銅鑄造砲
身,用途製造齒輪、閥、螺旋槳及其他抗蝕耐磨機件等。
2.軸承用青銅
含Sn量12~15%,鐵路車軸等低速度重負荷軸承
3.硬幣用青銅
含Sn量4~10%,延展性良好,鑄造性優異。
41
4.鐘用青銅
鑄鐘用組織內雜質越少則聲音越清脆悅耳,500度以
上時使其急冷反較柔韌,含Sn量約20~32%。
5.青銅器
銅像極家飾用青銅,Cu80~90%,Sn2~8%,Zn1~
12%,Pb1~3%,含Zn提高熔液流動性,鑄件表面文路清晰
6.鏡銅
成分Cu2/3,Sn1/3,古代用以製鏡,加入少量的Ni及As
可以製造科學儀器
42
10%左右Al;
强度、硬度、
耐磨性、耐热性、耐蚀性都高于
黄铜和锡青铜,无锡青铜中应用
最广的一种。
導電度隨鋁含量降
低,鑄縮率約1.8%,疲勞限強
度與鋼比美,900°
C不生銹(表
面生AlO保護膜),300°
C時有
可觀強度。
力学性能的影响
43
耐蝕零件:
如船舶的唧筒、軸、推進機、活門、化學
工業用具、造紙工業用具、冷凝器管等。
耐熱零件:
如內燃機零件、電氣熔接用之夾具、探照
燈零件等須耐高溫而又耐蝕者。
用於需靭性、耐磨、低磨擦係數、高制震能、高疲勞
強度之零件,如軸承、軸套、齒輪、齒桿、蝸輪、凸滾
子、不銹鋼抽線模等。
無火花工具:
礦山油井、煉油廠、火藥廠等的工具。
44
低铝青铜如QAl5、QAl7等,具有一定的强
度,较高的塑性和耐蚀性,一般在压力加工状态
使用,主要用于制造高耐蚀弹性元件;
高铝青铜如QAl9-4、QAl10-4-4等,具有较
高的强度、耐磨性、耐蚀性,主要用于制造齿
轮、轴承、摩擦片、蜗轮、螺旋桨等。
45
磷可作為青銅強力脫氧劑,使強度、靭性及對海水、礦
水、硫酸水、硫酸等的耐蝕性增大。
工業用磷青銅有三種:
(a)普通青銅內加磷脫氧,合金內幾乎不含磷。
(b)Sn含量10%以下,含微量磷增加鑄造流動性。
(c)含Sn量10%以上,加入0.3~1.5%之磷,作用軸
承,特別是大荷重軸承、活塞環等。
鍛造用磷青銅含Sn2~10%,P<
0.6%;
有高耐蝕性、
高彈性限及砲疲勞限,適為壓力計脹管、彈簧、嚙合盤、電
器開關、電車架空線、電器導體、化工器具及銅索等。
46
唯一可固溶强化的性能最好的一种铜合金,有很高的
强度、弹性、耐磨性、耐蚀性及耐低温性,良好的导电、
导热性,无磁性、受冲击时不产生火花,具有良好的冷、
热加工和铸造性能;
Be含量1~3%,时效硬化性,抗拉強度可達100kgf/
mm²
以上,加入Ni、Sn、Co、Cr等使性質更好。
常用代号QBe2、QBe1.9等;
用于制造精密弹簧、膜
片等弹性元件,高速、高温、高压下工作的轴承等耐磨零
件,防爆工具等。
47
易
编号为:
B+镍
含量,“B”指
“白铜”,B19
表示含19%Ni
的普通白铜。
切
削
白
锌
48
Cu-Ni-Al合金,高溫性能優良
Cu-Ni-Si合金,伸長率及導電性佳,
Cu-Ni-Zn合金,機械性質、耐熱、耐蝕、耐疲
结构白铜,优良的耐蚀性和冷热
电工白铜,具有高电阻、高的热
49
A:
Cu-Ni-Al合金
含NI10~15%,A12~3%,高溫性能優良,適於內燃機等高溫零件。
B:
Cu-Ni-Si合金
稱為Corson合金或C合金,加入適量的Si,抗拉強度70kgf/mm²
以上,
伸長率及導電性佳,製造高強度長跨距輸電線、電車架空電線等。
C:
Cu-Ni-Zn合金
含Cu60~65%、NI5~30%、Zn5-33%稱為白銅或銀,機械性質、耐
熱、耐蝕、耐疲勞性均佳,電阻的溫度係數小,製造彈簧及電熱材料。
50
结构白铜包括普通白铜、铁白铜、锌白铜和铝白
铜,具有优良的耐蚀性和冷热加工性能,用于制造
冷凝器、热交换器、医疗器械、耐蚀零件、艺术晶
等。
电工白铜包括普通白铜和锰白铜,具有高电
阻、高的热电势和低的电阻温度系数,广泛用于补
偿导线、热电偶、电阻仪器和加热器等。
51
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 材料科学 金属材料 铜合金 91