金屬材料-4 銅合金

1、一、銅及銅合金的主要特點一、銅及銅合金的主要特點二、銅及銅合金分類二、銅及銅合金分類三、銅的合金化原理三、銅的合金化原理四、各類銅合金簡介四、各類銅合金簡介第四章第四章 銅及銅合金銅及銅合金一、銅及銅合金的主要特點一、銅及銅合金的主要特點 人類最早認識和使用的金屬：新石器時代知道金和銅。青銅器。 產量在有色金屬中占第二位，密度8.9g/cm3，屬重金屬。 純銅具有優(yōu)良導電、導熱性，fcc主體； 較好的抗蝕性：耐海水和大氣腐蝕 合金化：高強、高抗蝕性、高耐磨 分類特殊：紫、黃、青、白1. 優(yōu)良的導電、導熱性能 在所有金屬中， Cu的導電性僅次于Ag, 為100%IACS，高純銅甚至可到103%I

2、ACS. 銅的導熱性是所有金屬中最好的，為430W/m.K。 合金化會顯著提高強度，但會降低導電、導熱性能 高強、高導銅的發(fā)展，如彌散強化銅 導電、導熱是銅及其合金的最重要應用領域。W-Cu2. 銅是抗磁性金屬 銅的抗磁性磁化率極低：銅及其合金在抗外磁環(huán)境得到廣泛應用，如儀表、羅盤、航空、航天、雷達。但含Fe、Mn、高Ni的銅合金除外。3. 銅的摩擦系數很小。 銅基合金耐磨性能優(yōu)良，尤其是含Sn的多元銅合金，廣泛用于機械設備上的重要耐磨零件，如軸套、軸瓦、渦輪等。4. 銅的耐蝕性很好 銅的電極電位很高，高于氫。在許多介質中都是穩(wěn)定的，大部分銅基合金在大氣和海水中具有很高的耐腐蝕性，在稀的非氧化

3、氫氟酸、鹽酸、磷酸及醋酸溶液中也有很高的化學穩(wěn)定性。5. 銅的塑性很高 銅是fcc結構，無同素異構轉變，非常易于加工成形。經過強化后，特別是固溶強化效果好，可形成高強度、高韌性材料，制造高強度、高韌性、高導電、高導熱、高耐蝕零件6. 銅有殺菌作用。 銅在水等介質中，能釋放銅離子，抑制細菌和某些微生物的生長，廣泛應用于人類飲用水輸水管道、洗衣機內筒、船舶的重要部件，如螺旋槳等。7. 銅及銅合金有各種色彩 純銅呈紫色，合金化后呈金黃色或銀白色，色調古樸典雅，可用于錢幣和各類工藝美術品。二、銅及銅合金分類二、銅及銅合金分類最普通的分類法：六大類 紫銅、高銅合金、黃銅、青銅、白銅、鋅白銅紫銅工業(yè)純銅，

4、軟而韌，雜質含量370)還原介質中進行加工(退火、焊接等)和使用；在低溫(至-250)下，其強度將會提高。退火溫度380-650，熱加工溫度 800-900 （棒材）抗拉強度：Y態(tài) 294MPa； M態(tài) 200MPa 延伸率： 5% 35%2. 磷脫氧銅磷脫氧銅是以元素磷精煉并殘留微量磷的銅。強烈降低銅的導電性，通常作為結構材料使用。一般條件下無“氫脆性”，可以在還原性氣氛條件下加工和使用，但不宜在高溫氧化條件下加工和使用。磷在銅中的最大溶解度(714 共晶溫度時)為1.75%，200時為0.4，室溫時幾乎為零。磷能提高銅熔體的流動性，對銅的力學性能尤其是焊接性能有良好的影響。 磷脫氧銅具有良

5、好的導熱、耐蝕性和優(yōu)良的加工性，易于承受精沖、拉伸、鐓鉚、擠壓、纏繞、深沖、熱鍛和焊接等加工。該合金主要用做各種供油、供水的管道，深沖和焊接件等。3. 無氧銅1號、2號無氧銅TUl、TU2是含氧量極少的銅，具有純度高、導電、導熱性高的特點，無“氫病”或極少“氫病”。含磷量(質量分數)極低(如P90IACS，強度超過500 MPa。彌散強化相粒子多為熔點高、高溫穩(wěn)定性好、硬度高的氧化物、硼化物、氮化物、碳化物。彌散相粒子以納米級尺寸均勻彌散分布于銅基體內，在接近銅基體熔點的高溫下也不會溶解或粗化，因此可以有效阻礙位錯運動和晶界滑移，提高合金的室溫和高溫強度，同時又不明顯降低合金的導電性，并且具有

6、較高的耐磨耐蝕性能。彌散強化無氧銅的出現不僅豐富了銅合金的種類，而且擴大了了其使用的溫度范圍，已被廣泛應用于電阻焊電極、大規(guī)模集成電路引線框架、燈絲引線、電觸頭材料、大功率微波管結構材料、連鑄機結晶器、直升機啟動馬達的整流子及浸入式燃料泵的整流子、核聚變系統(tǒng)中的等離子體部件、燃燒室襯套、先進飛行器的機翼或葉片前緣、電真空器件中前相波放大器、行波管、空調管、磁控管等。目前，彌散強化無氧銅主要以Al2O3為強化相粒子，合金牌號根據ASTM(美國)有C15710，C15720，C15735C15715，C157605. 電解銅箔電子、電信、儀表、機械等部門用量很大。我國的銅箔需要量每年7000900

7、0 t。銅箔生產方式主要有兩種：一種是采用帶坯進一步的高精度軋制，可以生產黃銅箔、青銅箔、鈹青銅箔、白銅箔等品種；另一種是采用輥式方法連續(xù)電解，產品僅限于純銅箔。電解銅箔是覆銅箔層壓板(CCL)及印刷電路板(PCB)制造的重要材料。在當今電子信息產業(yè)高速發(fā)展中，電解銅箔被稱為電子產品信號與電力傳輸、溝通的“神經網絡”。電解銅箔的生產已有數十年的歷史，現在最寬箔可生產12.5m，厚度可到0.005 mm，主要用于印刷電路板上，其中0.035mm厚的銅箔用量占95，0.018 rain以下的占5。電解銅箔的生產工藝主要由兩部分組成，即制成滿足寬度和厚度要求的卷狀銅箔工序和表面處理工序。(二)、高強

8、導電銅合金1 鉻青銅2 鋯青銅3 鉻鋯青銅4 鐵青銅5 鎳硅青銅6 鎘青銅7 鎂青銅8 Cu-Ag-Zr合金9 鈷鉻硅青銅1 鉻青銅鉻青銅是含0.41.1Cr(質量分數)的高銅合金。CuCr二元系相圖富銅角為共晶型。共晶溫度1072，鉻在銅中的最大固溶度為0.65。隨溫度的降低，固溶度急劇下降，固溶后時效處理析出Cr粒子相鉻青銅可以通過淬火-時效或淬火-冷變形-時效處理獲得強化。鉻一方面明顯提高合金的再結晶溫度和熱強性，時效態(tài)鉻青銅的軟化溫度為400，是冷加工銅的二倍；另一方面使銅的導電性略有下降，固溶處理的鉻青銅電導率為45IACS，時效處理后上升到80IACS。可在鑄造狀態(tài)和變形狀態(tài)下使用

9、。 固溶溫度 980-1000， 時效 420-500 /2-4h 熱加工溫度 800-925 抗拉530MPa；屈服450MPa; 延伸率16% 290抗拉352MPa；屈服186MPa 延伸率4.2%2 鋯青銅 鋯青銅是含0.150.30(質量分數)鋯的高銅合金。 Cu-zr二元系相圖富銅角是共晶型，在共晶溫度965下，鋯在銅中的最大固溶度為0.15，隨溫度的降低，鋯在銅中的固溶度急劇減少。 時效過程中，從固溶體中析出微細的相質點(Cu5Zr或Cu3Zr)，產生沉淀硬化效果。 鋯的加入使銅的導電性略有下降，時效態(tài)合金的電導率為90IACS。 鋯大大提高合金再結晶溫度和熱強性，其耐熱性優(yōu)于鉻

10、青銅。此外，砷可把CuZr合金的共晶溫度提高到1 000-l 020，增加鋯在此溫度時的溶解度但降低它在低溫下的溶解度。As還可與Zr形成Zr-As化合物，細化鋯青銅的晶粒，抑制合金在加熱時的晶粒長大。銻、錫、鉛、硫、鐵、鉍、鎳等都是鋯青銅的有害雜質，不應超出標準規(guī)定的極限值。國產鋯青銅的牌號有QZr0.2和QZr0.4。3 鉻鋯青銅 在鉻青銅中添加少量的鋯，形成化合物Cu3Zr，高溫下Cu3Zr為密集六方晶格，低溫時為面心立方晶格，在銅中的溶解度隨著溫度的降低而明顯減少。 Cu-Cr-Zr合金由于Cr、Zr含量的不同，可從固溶體中單獨析出Cu2Zr或同時析出Cu3Zr和Cu2Zr，起析出強化

11、作用，鋯的加入使鉻青銅合金的強度、硬度、耐熱性提高，對合金電導率的影響不大。 Al與Mg可作為鉻鋯青銅的合金元素，它們可在Cu-Cr-Zr合金表面形成一層薄的、致密的與基體金屬結合牢靠的氧化物膜，提高合金的高溫抗氧化性能與耐熱性，Al與Mg在合金中含量通常不大于0.3。 國產鉻鋯銅牌號為QCr0.5-0.2-0.14 鐵青銅 Cu-Fe二元系富銅角為包晶型，1094包晶溫度下，鐵在銅中的溶解度均為4，600時下降到0.15。 Fe有細化晶粒作用，抑制銅的再結晶過程和提高銅的強度，但降低銅的塑性。 鐵顯著降低銅的電導率與熱導率，時效后合金電導率約為70IACS。 Fe以獨立形式存在于銅中，使銅呈

12、鐵磁性，磁化率為1.110-6。 鐵青銅除主要合金元素Fe外，還添加少量有P、Co、Sn、Zn、Mg。 國產鐵青銅牌號有QFe1.0, QFe2.5。 廣泛用于成形性能好、強度和導電率高的材料，如電氣、電子接插件，斷路器元件，保險絲夾，電纜屏蔽，引線框架。5 鎳硅青銅 鎳硅青銅是Cu-Ni-Si三元系為基的合金，還含有0.10.3的Zn。 Ni和Si形成化合物Ni2Si，Cu-Ni2Si 偽二元相圖富銅角為共晶型，960共晶溫度下，Ni2Si在銅中的溶解度約為8.5，室溫時下降到0.5。 鎳硅青銅是典型的時效強化型合金。鎳硅青銅是一種新型大功率集成電路引線框架材料。6 鎘青銅鎘青銅是含有0.8

13、1.3Cd高銅合金。高溫時鎘與銅形成固溶體，隨溫度的降低，鎘在銅中的固溶度急劇下降，在300以下為0.5，并析出相(Cu2Cd)。由于鎘的含量低，析出相質點強化效果很弱，合金不能通過熱處理時效硬化，只能采用冷變形加工獲得強化。鎘的加入，使銅的電導率略有下降，但其強度、再結晶溫度和抗高溫軟化能力明顯提高。合金的耐熱性不如鉻青銅和鋯青銅好，一般在300以下工作。鎘是一種對人體有害的元素，在熔煉時應注意防護其氣對人的危害。國產鎘青銅的牌號有QCdl，7 鎂青銅鎂青銅是銅-鎂系二元合金。鎂在銅中的溶解度隨溫度下降而減少，在共晶溫度722下的極限溶解度為3.3。含2.53.5Mg的銅合金可通過相(MgC

14、u2)的沉淀而產生時效強化，但相是一種既脆又硬的相，合金的加工成形性能隨著相的增加而急劇下降。因此，有實際應用意義的Cu-Mg合金的鎂含量不大于1，這類合金只能用加工硬化來提高強度。元素Mg的加人使銅的導電性略有降低，熱傳導性，耐熱性能則優(yōu)于鎘青銅，并有一定的抗扭轉性和抗腐蝕性。微量鎂加入還有一定的脫氧作用，對銅的高溫抗氧化性也有益。鎂青銅冷、熱加工性能較好，產品一般以線材供應。用做電纜及其他導電材料，在許多方面可以代替鎘青銅。 國產鎂青銅的牌號有QMg0.8。8 Cu-Ag-Zr合金779共晶溫度下，Ag在Cu中的溶解度為7.9，隨溫度降低，Ag在Cu中的溶解度顯著下降，300時0.2，室溫

15、下只有0.1，965下Zr在Cu中最大溶解度為0.110.13，500 時下降低到0.01Cu-Ag-Zr合金可通過固溶一時效處理得到強化，析出相為Ag和Cu3Zr相。Ag的加入稍許降低銅的導熱性，但顯著提高銅的再結晶溫度、蠕變強度和抗高溫熱低周疲勞性能。Cu-Ag-Zr合金是航天飛行的液體火箭發(fā)動機燃燒室內壁理想的高強導熱材料。國產銀鋯青銅牌號為QAg3-0.59 鈷鉻硅青銅鈷鉻硅青銅，為了改善合金的熱鍛性能還加入微量Nb。固溶后時效處理，抗高溫軟化溫度為550620。合金的相組織結構為Cu固溶體，Co2Si相和Cr3Co5Si2相。Co2Si能與銅形成固溶體，其固溶度隨溫度下降而急劇減少。

16、 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，還可能生成新的相，且各元素及相之間會產生交互作用，這些都會影響合金的最終性能。 合金的強度高，有高的耐熱性，是制造要求高溫抗軟化性良好的導電結構材料。 國產Cu-Co-Cr-Si合金的商業(yè)代號為航空DJl00，為改善合金鍛造性能添加某些微量元素的材料代號為航空DJ101(三) 結構黃銅1. 普通黃銅2. 鉛黃銅3. 錫黃銅4. 鐵黃銅5. 鋁黃銅6. 錳黃銅7. 硅黃銅8. 鎳黃銅加入Zn元素后呈金黃色，一般為不可熱處理強化合金。普通黃銅：HX: X為含銅量， H68含銅68wt%.鑄造黃銅：ZH68 鑄

17、造黃銅與變形黃銅可能為同一種，因為多為包晶系?；鞠酁槊嫘牧⒎降墓倘荏w，還有、，其中還有無序體心立方 有序轉變，相硬脆1. 普通黃銅工業(yè)黃銅一般為H96H59H96H65為黃銅，不宜深沖H63-H59為+黃銅，結晶時為相， 為冷卻析出物在室溫下，固溶體的塑性比好，強度 ；高溫相反。因此，兩相黃銅熱塑性好， 黃銅冷加工較方便。熱加工時應避免在200-700OC的脆性區(qū)。在區(qū)，雖Zn含量增加，塑性與強度均增加，故黃銅的強度、塑性均優(yōu)于紫銅；工藝性好；抗蝕（ZnO膜）、價格低各種零件、日用品、管道散熱器、工藝品、炮彈（筒）黃銅腐蝕方面的兩個特征問題：季裂：冷拔棒或管材（有拉應力存在），在潮濕大氣、含

18、氨大氣及汞鹽溶液中易發(fā)生自動破裂現象。 原因：Zn在應力作用下選擇性溶解。 防止：270OC退火；鍍Sn或其它表面鍍層脫Zn腐蝕：在腐蝕介質中，Zn溶解（電極電位低于銅），銅呈多孔狀殘留在黃銅表面。防止：加入Al、Sn、Ni、Si、As、Sb、Be等，As作用最明顯特殊黃銅或復雜黃銅在二元系中加入第三組元構成復雜黃銅，以改善性能。HNi65-5HFe59-1-1HMn58-2, HMn57-3-1HSi80-3鋅當量：第三組元加入后，可溶于 或 ，或以第三相形式出現。但可用與 相的相對含量的增加與減小來分析組元的影響。一般加入1%第三組元相當于加鋅的量造成對組織同樣的影響來表示。Si當量為10

19、，則加1%Si相當于加入10%Zn（縮小了相區(qū)）。若當量為負值，相當于增大了相區(qū)。2. 鉛黃銅 鉛幾乎不固溶于銅一鋅合金中，而存在于固溶體的晶界處。經過壓力加工，鉛以游離的質點分布在固溶體內。 游離的鉛質點具有潤滑和減摩的特性，鉛黃銅都具有極高的切削性能，切屑易碎，工件表面光潔，適宜于自動高速車床加工零件。 鉛含量超過3，不但不改善合金的切削性能，反而由于鉛質點性軟、熔點低，會大大降低合金的綜合性能。 在單相a黃銅中有不溶鉛質點而不宜熱軋，但雙相黃銅依靠相變重結晶(-)，可使鉛分布于晶粒內部而不是在邊界上。因而在熱變形時的重熔已不再那么危險。 鉛對人體有害。鉛黃銅在熔鑄和切削加工中，鉛蒸氣和粉

20、塵對環(huán)境和人身的危害越來越引起人們的重視。 含碲無鉛易切削黃銅已經投入商業(yè)應用。3. 錫黃銅 錫在飽和的固溶體中的溶解度很小，但當鋅含量增加出現相時，錫的溶解度會增加。 少量錫能提高黃銅的強度和硬度，但超過1.5后反而會降低黃銅的性能。 錫的另一個重要作用是抑制黃銅脫鋅，提高黃銅的耐蝕性能。錫黃銅在海水中的耐蝕性很好，故有“海軍黃銅”之稱。 向HSn70-1添加0.020.05的砷和或0.01的硼可進一步提高錫黃銅的耐蝕性。4. 鐵黃銅 鐵在黃銅中的固溶度極低，超過其溶解度的鐵以富鐵相(-Fe)粒子存在，常作為“人工晶核”，既能細化鑄造組織，又能抑制黃銅再結晶時的晶粒長大，獲得細晶組織，從而大

21、大提高黃銅的力學性能和工藝性能。 鐵與錳、錫、鋁、鎳等元素配合使用，可以使黃銅具有更高的強度和硬度，并可改善其在大氣和海水中的耐蝕性。 黃銅中的鐵和硅會形成高硬度(950Hv)的硅化鐵粒子，惡化切削性能。 黃銅的鐵含量一般不超過1.5，否則會造成富鐵相偏析，破壞黃銅的耐蝕性，而且會影響電鍍層表面質量。5. 鋁黃銅 和其他合金元素相比，鋁能最顯著地提高黃銅的強度和耐蝕性能。 在黃銅中加入鋁，會使相區(qū)明顯地移向銅角。 當鋁含量高時會出現硬而脆的相，提高合金的強度和硬度。同時大幅度降低其塑性。 在鋁黃銅中，鋁的表面離子化傾向比鋅的大，優(yōu)先形成致密而堅硬的氧化鋁膜，可以防止合金的進一步氧化。 向鋁黃銅

22、中加入Sn、Sb、Bi、Te、Si、Ni等元素都可以進一步提高其耐蝕性。 工業(yè)上變形鋁黃銅的鋁含量一般不超過4.6. 錳黃銅 對黃銅而言，錳的加入對其相區(qū)的影響極其微弱。因此，錳基本上不改變黃銅的組織， Mn通過固溶強化使黃銅的強度和硬度提高，并大幅度提升其對海水、氯化物和過熱蒸汽的耐蝕性。 錳黃銅有相當好的冷、熱加工性能，被廣泛使用于艦船和海洋工程。也作為耐磨材料用于高壓泵摩擦副和汽車同步齒環(huán)。7. 硅黃銅 硅的鋅當量系數高達10。在黃銅中加入硅會顯著地縮小a相區(qū)。 增加硅含量到4會出現新的具有密排六方結構的k相，它在高溫下有足夠的塑性，在545時通過共析分解轉變?yōu)?。 硅黃銅的硅含量通常在

23、4以內。 常用的牌號為HSi80-3，其組織為+ 。 硅黃銅的高低溫力學性能令人滿意，在大氣和海水條件下耐蝕性強，可以焊接。因此，硅黃銅被用做船舶零件、蒸汽管和水道管件。 硅黃銅的鑄造和壓力加工性能良好，但Al、As、Sb、P、Pb等都是硅黃銅中有害雜質，應當加以控制。8. 鎳黃銅 鎳和許多合金元素(如鋁、錳、錫和硅等)不同，能明顯地擴大相區(qū)域的范圍，因而能用加鎳的辦法使某些兩相黃銅轉變?yōu)榫Я＜毿〉膯蜗帱S銅，從而改善黃銅的工藝性能和力學性能。 典型的鎳黃銅是HNi65-5，它具有很高的力學性能、耐蝕性和工藝性能，能極好地在冷、熱狀態(tài)下進行壓力加工。 某些雜質如鉛、銻、鉍等會嚴重影響其熱加工性，

24、應嚴格控制，鉛應小于0.01，銻和鉍應小于0.005。 鎳黃銅HNi65-5可以加工成板、帶、管、棒、線材，用于制造低壓壓力計管、紙漿銅網、船用冷凝器管和其他工業(yè)部門的零件。(四) 高彈性銅合金1. 鈹青銅加工材2. 鑄造鈹青銅3. 錫磷青銅4. 硅青銅5. 銅鎳錫與銅鎳鋁合金6. 鈦青銅1. 鈹青銅加工材 QBe0.6-2.5, QBe0.3-1.5等， Be在銅中的固溶度隨溫度變化大，有強烈的時效強化效果 強度可達1250-1500MPa，在銅合金中最高 彈性模量高、耐疲勞、耐磨，但有毒 高回彈性-接插件觸點彈簧等 晶間腐蝕傾向小，但在潮濕氨和空氣作用下易應力腐蝕 合金元素：Ni, Co

25、固溶處理：高強的760-800 , 高電導的900-955 時效過程：SSGP 時效溫度：高強的260-400，高電導的425-565 2. 鑄造鈹青銅鑄造鈹青銅按鈹含量可分為高鈹青銅和低鈹青銅兩類: 低鈹青銅亦稱低合金化的高銅合金，僅有0.30.8的Be和26Co或Ni，為了提高熱強性，有的合金中還添加少量的Cr。 鑄造高鈹青銅中含有1.72.8的Be和少量的Co或Ni、Si； 鈹在熔煉、鑄造及熱加工熱處理工藝過程中會產生有害人體健康的不利因素，要做好防護工作，預防不利因素。2. 鑄造鈹青銅 用于要求強度高、耐腐蝕、耐磨損、高導電和高導熱的零部件。如繼電器開關、連鑄機的結晶器、水冷模、壓鑄機

26、的活塞頭、船舶和化工結構件，如螺旋漿、葉片、泵零件等。 用于高強度耐磨零件，如塑料成形模具、壓鑄機零件、凸輪、襯套軸承、閥、安全工具。3. 錫磷青銅(簡稱磷青銅) 磷能提高錫青銅的工藝性能與力學性能，錫磷青銅廣泛用作彈性材料。 加工錫磷青銅的磷含量不超過0.45，因為磷含量大于0.5時在637左右會發(fā)生共晶一包晶反應L+Cu3P，引起熱脆。 合金的磷含量大于0.3時，組織中會出現銅與銅的磷化物(Cu3P)組成的共晶體。 磷是銅合金的有效脫氧劑，元素磷的加入，能提高合金的強度、硬度、彈性極限、彈性模量和疲勞強度，改善耐蝕性能和鑄造時的流動性。3. 錫磷青銅(簡稱磷青銅) 缺點是加大鑄錠的反偏析。

27、 材料冷加工前的晶粒尺寸和加工后的低溫退火(180-300)對錫磷青銅的力學性能有較大的影響。晶粒細小時，材料的強度、硬度、彈性模量、疲勞強度都比粗晶粒材料的高，但塑性卻稍低一些。 冷加工錫磷青銅在200260退火12 h后，其強度、塑性、彈性極限與彈性模量均有所提高，彈性穩(wěn)定性也能得到改善。4. 硅青銅 硅青銅是一類含有Si、Mn、Ni等合金元素的銅合金，Si量量一般不超過3.5。 雜質元素有As、sb、Sn、A1、Pb和P等。Fe和Zn是雜質元素，但有時作合金元素加入。適量Mn對硅青銅的力學性能、耐蝕性能與工藝性能有益。 Cu-Si合金于555發(fā)生共析轉變+，但在生產的非平衡結晶條件下，共

28、析轉變實際上很難發(fā)生，因而 相可保留到室溫。 硅青銅幾乎沒有沉淀硬化效果，但力學性能比錫青銅的高成本也稍低一些，可作為后者的代用材料， 其中作為高彈性用途的主要是QSi3-1合金。 1%Mn5. 銅鎳錫與銅鎳鋁合金 銅鎳錫與銅鎳鋁是以銅-鎳合金為基礎分別加入第三元素錫、鋁的白銅，具有優(yōu)良的耐蝕性和中等以上的強度，彈性好，易于熱、冷壓力加工，易于焊接，被廣泛用于制造耐蝕的結構件和彈簧、插接件等。 銅與鎳能形成無限互溶的連續(xù)固溶體(面心立方晶格)，固態(tài)合金在322以下的溫度范圍內，存在一個產生亞穩(wěn)分解的較寬成分一溫度區(qū)域，添加錫、鋁到銅鎳合金之后，將改變亞穩(wěn)分解的成分一溫度區(qū)域的大小和位置，并可借

29、亞穩(wěn)分解來改善性能。5. 銅鎳錫與銅鎳鋁合金 錫在銅鎳合金固溶體中的溶解度不大，且隨著溫度的下降而減小。在含錫量超過固溶度的銅鎳錫合金中，會出現一種新的相，它是一種可溶解銅原子的Ni3Sn化合物，即(Cu、Ni)3Sn。銅鎳錫合金可因相的沉淀而產生明顯的強化效應，這類合金經冷加工后再時效，可獲得很高的強度、硬度及優(yōu)良的彈性性能，同時又有較好的抗氧化性和耐蝕性，易于焊接等優(yōu)點。 Cu-15Ni-8Sn合金是Spinodal調幅分解型高強度導電彈性合金，具有高溫抗松弛特性，且無污染，是替代經典Cu-Be彈性合金的理想材料。6. 鈦青銅 工業(yè)鈦青銅還含有一定的Fe、Sn、Cr、Al等元素。這類材料具

30、有高的強度、硬度、彈性極限和優(yōu)良的耐磨性、耐疲勞性、耐熱性及耐蝕性，冷熱態(tài)加工性好，易釬焊和電鍍，無磁性，沖擊時不生火花，導電性僅次于鈹青銅，可用于制造高強度、高彈性、高耐磨性的零件。 銅-鈦合金中添加0.35Sn，在組織中形成第二相TiSn。該相的數量隨合金中含鈦量和含錫量的增加而增多。錫在Cu-1.6%Ti-2.5%Sn合金中的固溶度隨著溫度的降低而明顯減少，并可借TiSn相的析出而導致合金硬化。 Cu-1.6Ti-2.5Sn合金具有最佳沉淀硬化效果，加工性能好，900淬火后不經中間退火也可冷加工90。冷加工后400時效具有最高的強度，其電導率在30以上，是一種良好的高強度、中等電導率的材

31、料。(五) 高強度熱穩(wěn)定銅合金1. 鋁青銅2. 硅青銅QSil-33. 錳黃銅HMn60-3-1-0.751. 鋁青銅 具有高強度熱穩(wěn)定性的鋁青銅通常為復雜鋁青銅，即除鋁外，還含有鐵、鎳、錳等其他元素的多元合金。這類鋁青銅有高的力學性能，強的熱穩(wěn)定性。 元素錳可提高合金的力學性能和耐蝕性，使其能很好地承受冷、熱壓力加工，如加入0.30.5的錳，就可以減少熱軋開裂，提高成品率。1. 鋁青銅 元素鐵能細化鋁青銅鑄造或再結晶后的晶粒，與鋁形成微粒狀的FeAl，化合物，顯著提高合金的強度、硬度和耐磨性，但鐵含量過高時，組織中會析出針狀FeAl化合物，降低合金力學性能，鐵還能增加高溫相的穩(wěn)定性，抑制相共

32、析分解及形成連續(xù)鏈狀的粗大2顆粒而使合金變脆的“自行退火”現象。 元素鎳既提高鋁青銅共析轉變溫度，又使共析點成分向高鋁方向移動，并可改變相的形狀。含鎳量較低時，相呈針狀，含鎳量達3時則呈片狀。 在含鎳鋁青銅中加入錳，有使相的共析轉變形成粒狀組織的傾向。鎳顯著提高鋁青銅的強度、硬度、熱穩(wěn)定性和耐蝕性。2. 硅青銅和錳黃銅 具有高強度熱穩(wěn)定性的其他銅合金主要有硅青銅QSil-3和錳黃銅HMn60-3-0.75兩種。 QSil-3是Cu-Ni-Si-Mn系的可熱處理強化的熱強型合金。元素鎳與硅形成Ni2Si金屬間化合物，它在銅中的溶解度隨溫度下降而急劇減小，并析出彌散的質點相使合金明顯強化。少量的錳

33、進一步強化合金和提高耐蝕性。 HMn60-3-0.75錳黃銅是Cu-Zn-Mn-Si-Pb系銅基多元合金。錳和硅的加入提高了合金的強度和硬度，鉛的加入增強了其耐磨性。(六) 耐磨銅合金l. 耐磨錫青銅2. 鉛青銅3. 汽車同步器齒環(huán)用耐磨銅合金簡介l. 耐磨錫青銅 具有高耐磨性的錫青銅主要是含錫、鋅、鉛或磷的多元合金。 鋅除強化銅-錫固溶體外，還改善合金的流動性，減小結晶溫度范圍，減輕反偏析的程度，提高合金的充型能力和補縮能力，有助于減輕疏松，提高耐水壓性能。 鉛以單獨相存在，呈黑色夾雜物分布于枝晶間，減少晶間顯微縮孔的體積，有利于提高鑄件的致密度，改善合金的耐磨性和切削性能。 元素磷在銅中的

34、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，顯著地提高合金的力學性能，同時，元素磷還能顯著地降低銅液的表面張力，提高熔體的流動性和充型能力。 這類合金具有較高的強度，良好的抗滑動摩擦性、優(yōu)良的切削性和好的焊接性能，在大氣、淡水中有良好的耐腐蝕性能。錫青銅是最古老的銅合金，QSn+Sn含量+第三組元含量+通常為+（+）共析組織。SnO2,需脫氧結晶范圍寬，偏析嚴重鑄錠中分散縮孔、反偏析（錫汗）無低溫脆性、沖擊時無火花、 耐磨（硬而脆）、抗蝕2. 鉛青銅具有高鉛高錫含量的ZCuPb10Sn10和高鉛低錫含量的ZCuPb25Sn5均是三元系鑄造鉛青銅。元素Pb不溶于Cu-Sn

35、合金，以單獨質點相分布于枝晶間，可顯著提高合金的耐磨性蓑和切削加工性，但使力學性能有所下降。添加元素錫能顯著提高合金的強度，并改善合金的鑄造工藝性能。合金兼有鉛青銅和錫青銅的耐磨、導熱、易切削加工、高的耐蝕性和強度特性。高鉛錫青銅雖然強度較低，但更適于在潤滑不良為條件下工作，在載荷為20 MPa，滑動速度為15m/s的工作條件下有極好的耐密性，合金的力學性能在300以下無大的變化。主要用于制造重載高速工作的耐磨零件。低鉛錫青銅適用于制造輕載、高速(50ms以下)和潤滑不良條件下工作的耐磨零件，合金的工作溫度不宜高于150200。汽車同步器齒環(huán)用耐磨銅合金簡介 同步器齒環(huán)是汽車變速系統(tǒng)的關鍵零部

36、件，用于制造同步器齒環(huán)的材料要求具有高的熱塑性、強度、耐磨性和切削性等綜合性能，其中耐磨性是衡量同步器齒環(huán)質量的最重要性能指標。 由于銅合金具有優(yōu)良的減摩和耐磨性能，目前國內外普遍選用復雜錳黃銅和復雜鋁黃銅等生產汽車同步器齒環(huán)。 通過添加微量元素和采取相應的工藝措施，控制材料中耐磨質點的生成，使硬質第二相主體由Mn5Si3構成，并控制其數量、形態(tài)和分布，促使基體相增多，并造成較多的合金元素(如Al，Ni，Co等)在其中的溶解，強化和細化基體晶粒組織，提高材料的塑性和強度，使材料的裂紋擴展減緩，使相呈方向性且均勻分布，在磨損過程中，有利于釋放裂紋擴展的應力，減緩了產品的磨損。 在使用過程中產品表

37、層會形成致密高硬氧化物或化合物，從而由嚴重的黏著磨損向氧化磨損轉化，大大降低了材料的磨損，提高了材料的耐磨性。(七) 耐蝕銅合金1. 白銅2. 普通白銅3. 鋅白銅4. 鐵白銅5. 錳白銅鎳為主要合金元素，Cu-Ni基。與黃銅牌號類似，B19、BZn15-20等，但第一個數值表示鎳含量抗蝕性好、彈性大，強度中等BMn3-12：精密標準電阻BMn40-1.5：康銅，電熱體，熱電偶BMn43-0.5：考銅，變阻器、熱電偶、補償導線1. 白銅 以鎳為主要合金元素的銅合金稱為白銅。 以Cu-Ni合金為基礎加入第三元素如Zn、Mn、Al等的白銅，相應地稱為鋅白銅、錳白銅、鋁白銅等。 這類材料具有優(yōu)良的耐

38、蝕性和中等以上的強度，彈性好，易于熱、冷壓力加工，易于焊接。因而被廣泛用于制造耐蝕的結構件和彈簧、插接件等。 白銅分為5組：普通白銅、鐵白銅、錳白銅、鋅白銅、鋁白銅。 錫、鈹、鈦、硅、碳、鉻、鋯、硼及硫、磷、砷、銻、鉍等都是白銅中的雜質，含量應控制在一定的標準范圍內。2. 普通白銅 普通白銅是Cu與Ni形成的連續(xù)固溶體，具有面心立方晶格。溫度低于322時，存在一個亞穩(wěn)分解的相當寬的成分一溫度區(qū)域。 向Cu-Ni合金添加第三元素諸如Fe、Cr、Sn、Ti、Co、Si、Al等，可改變亞穩(wěn)分解的成分一溫度區(qū)域范圍和位置，同時也可改善合金的某些性能。 白銅除做結構材料外，另一類重要的應用是高電阻合金和

39、熱電偶合金。 耐腐蝕導管、高壓網及其他高溫和腐蝕介質的零件。3. 鋅白銅 若在銅鎳二元系合金中添加第三元素鋅，則得到一系列具有美觀銀白色的鋅白銅合金。 鋅在Cu-Ni合金固溶體中的溶解度相當大，有較大的固溶強化作用。 當Ni含量相同時，提高合金的鋅含量會增強合金抗大氣腐蝕的能力。 工業(yè)應用范圍的鋅白銅，含518Ni和4372%Cu，其余為Zn，耐蝕性、彈性與強度均高。 Ni含量一般不超過20，符合使用工藝技術性能、經濟成本綜合評定要求。3. 鋅白銅 鋅白銅以其優(yōu)良的研磨性、釬焊性和抗應力松弛能力，較高的強度和彈性，良好的耐蝕性能，且易于電鍍、熱冷加工等技術工藝性能。 被廣泛應用于制造耐蝕性結構件，諸如各種精密儀器儀表、高級電子元器件的彈簧、插口、罩殼等多種零部件。而含少量鉛的鋅白銅的切削性及冷加工性好，大量用于鐘表、光學儀器等制作精密零件。 此外，鋅白銅在樂器、餐具、眼鏡框架及裝飾工程等方面亦有廣