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元素对铜性能的影响

发布时间:2020-07-31 10:01:25      发布人:admin  浏览量:

  由于元素特性的不同,可以不固溶于铜、微量固溶、大量固溶、无限互溶,固溶度随温度下降而激烈降低、固相下有复杂相变等,因此对性能的影响千差万别。影响铜性能的主要元素有:氧、氢、硫、碲、磷、铁、铅、锡、锑、砷、铋、锌等。其各自主要作用是:

  (1)氧:氧在铜的生产过程中是不可避免的,影响也非常重要。氧对铜的电导率影响不大,微量氧可氧化高纯铜中的痕杂质Fe、Sn、等,提高铜的电导率。氧对铜及合金性能的影响是复杂的,微量氧对铜的导电率和机械性能影响甚微,工业铜具有很高的导电率,其原因是氧作为清洁剂,可以从铜中清除掉许多有害杂质,以氧化物形式进入炉渣,特别是能够清除砷、锑、铋等元素。

  (2)氢:在固态铜中形成间隙式固溶体,提高铜的硬度。含氧铜在氢气氛中退火(俗称“烧氢”)时,氢可在高温下与Cu20反应,产生高压水蒸气使铜破裂,这种现象称为"氢病"。

  [3)硫:对铜的导电性和导热性影响不大,但显著降低铜的塑性。硫在铜中形成Cu2S弥散质点,改善铜的切削性能

  [4)碲:对铜的电导率及热导率的影响很小,但能显著改善铜的切削性能。微量碲(0.0005%~0.003% )显著降低铜的可焊性能。

  [5)磷:显著降低铜的电导率及热导率,但对铜的力学性能与焊接性能有良好的影响,并能提高铜熔体的流动性。

  [6)铁:能够细化铜晶粒,延迟铜的再结晶过程,提高其强度与硬度,但是降低铜的塑性、电导率与热导率。如果铁在铜中呈独立的相,则

  铜具有铁磁性。

  (7)铅:对铜的电导率与热导率无显著影响,能大幅度提高铜的切削性能,但严重降低铜的高温塑性。

  (8)锡:能够提高含氧铜和无氧铜的软化温度。以锡为主要合元素的锡青铜具有良好的耐蚀、耐磨、加工和力学性能。

  (9)镍:铜-镍合金具有较好的耐蚀性、电学性能和中等强度、高塑性,能够冷、热态压力加工,被广泛用作耐蚀结构件、弹簧、 插接件、高电阻和热电偶合金。

  (10)锑 :提高铜的耐蚀性,降低其电导率与热导率。锑可与含氧铜中的反应形成高熔点的球状质点,分布于晶粒内,可消除晶界上的Cu+Cu20共晶体,提高铜的塑性。

  (11)砷 :少量砷对铜的力学性能影响甚微,但显著降低铜的导电导热性。砷可改善含氧铜的加工性能。

  (12)铋: 铋在270"C与铜形成共晶体,其中铋呈薄膜分布于铜晶界,严重降低铜的加工性能。因此,其含量不得大于0.002%。

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