铜合金的分类、特点及应用.doc

铜合金的分类、特点及应用0901011227杨轶全铜合金是以纯铜为基体加入一种或几种其他元素所构成的合金。铜能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁、硅等金属形成合金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。黄铜以锌作主要添加元素的铜合金,铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好，可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听，因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。铜与锌、锡的合金，抗海水侵蚀，可用来制作船的零件、平衡器。一、黄铜1、黄铜的成分与组织：黄铜是Cu-Zn合金，包括 a：简单黄铜（普通黄铜） Zn5% b：复杂黄铜（特殊黄铜） Cu-Zn+其它合金元素工业黄铜（Zn20%的黄铜，经冷变形后，在潮湿的大气或海水中，尤其有氨存在时，会发生自动破裂（应力腐蚀破裂）。 防止自裂的措施：a、低温去应力退火 260300，12小时 b、往黄铜中加入Sn、Si、Al、Ni等元素 c、表面镀Sn或Zn 黄铜的铸造性能良好，Zn38%时，由于结晶温度间隙较小，流动性好。ZHAl 67-2.5 ：表示含Al 2.5%，Cu67%的铸造黄铜。HSn 70-1：表示含Sn 1%、Cu70%的特殊黄铜（海洋黄铜，防脱锌）二、青铜青铜使人类历史上应用最早的一种合金，我国公元前2000多年的夏商时期就开始使用青铜铸造钟、鼎、武器、镜等。经对出土汉镜分析，成分如下：Cu（6570%），Sn（2426%），Pb（19%），Zn（05%）。金相组织几乎完全是Cu31Sn8（相），颜色呈青灰色故称青铜。青铜最早是指Cu-Sn合金，后来把Cu-Al、Cu-Si、Cu-Be、Cu-Mn、Cu-Pb合金都称为青铜。为了区别，分别称为铝青铜、硅青铜、 铅青铜等。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性“热缩冷胀”，用来铸造塑像，冷却后膨胀，可以使眉目更清楚。铜与锡、磷的合金，坚硬，可制弹簧。1、 锡青铜： a、组织 Cu-Sn合金相图非常复杂，由几个包晶转变和共析转变组成，转变产物有：、等相。相：Sn在Cu中的置换固溶体，具有面心立方晶格，塑性良好，适于冷热变形加工。相：以电子化合物Cu5Sn为基的固溶体，电子浓度3/2，体心立方晶格。586以上稳定存在，塑性良好，适于热加工；586发生共析反应，形成+相，塑性急剧降低。相：以电子化合物为基的固溶体，晶格结构尚未确定，只能在520以上稳定存在，520发生共析反应，分解为+相。相：以电子化合物Cu31Sn8为基的固溶体，电子浓度21/13，具有复杂立方晶格，硬而脆。相很稳定，在350发生共析转变，形成+相。但转变速度极其缓慢，一般很难进行。只有经7080%的变形，数千小时退火，才能完成转变，故称相是青铜的基本室温组织。相：以电子化合物Cu3Sn为基的固溶体，密排六方晶格，即硬而脆，在青铜中无使用价值。b、Sn含量对青铜性能的影响 Sn含量较低时，Snb，塑性变化不大。 Sn7%时，由于组织中出现相，塑性急剧降低。 Sn20%时，不仅塑性降低，强度也急剧下降。 故工业上锡青铜Sn含量在314%范围。压力加工锡青铜：67%Sn，铸造锡青铜：1014%Sn锡青铜的铸造性Sn：314%范围内，青铜的结晶温度间隔很大，流动性差，易产生偏析，铸造性能差。但铸造收缩率很小，使有色合金中收缩率最小的合金，可用来生产形状复杂、气密性要求不高的铸件。其它合金元素（磷、镁、铅等）P脱氧，0.020.035% 改善铸造性能，提高强度。（传说）Zn节约部分锡，缩小合金结晶温度间隔，改善铸造性能，提高铸件气密性。Pb提高耐磨性。青铜的其它性能良好的抗蚀性（除酸外），优于纯铜和黄铜；无磁性，冲击不产生火花，无冷脆现象，耐磨性高（相）。2、铝青铜：铝铜强度高耐磨性和耐蚀性好用於铸造高载荷的齿轮轴套船用螺旋桨等。a、组织常用铝青铜 Al56/min） +2被抑制，而发生类似钢的马氏体转变，形成密排六方晶格的介稳态相，适量且分布均匀时，强度高，数量太多，则合金变脆。 2相：以电子化合物Cu9Al4为基的固溶体，复杂立方晶格，硬而脆。b、Al含量对铝青铜性能的影响Al强度、塑性提高， Al45%时，塑性降低。Al78%，塑性急剧降低，Al1011%，强度降低。故压力加工铝青铜：Al 57%；铸造铝青铜：Al712%。c、其它元素 Fe细化晶粒；Mn提高强度、耐蚀性，不降低塑性；Ni提高耐蚀性、耐磨性、热强度。3、其他常见青铜：铍铜合金是一种可锻和可铸合金，属时效析出强化的铜基合金，经淬火时效处理后具有高的强度、硬度、弹性极限，并且稳定性好，具有耐蚀、耐磨、耐疲劳、耐低温、无磁性、导电导热性好、冲击时不会产生火花等一系列优点。铍铜材基本上分为高强高弹性铍铜合金（含铍量为1621）和高导电铜铍合金（含铍量为0207）。铍铜合金常被用作高级精密的弹性元件，如插接件、换向开关、弹簧构件、电接触片、弹性波纹，还有耐磨零器材、模具及矿山和石油业用于冲击不产生火花的工具。现在铍铜材料已被广泛应用于航空航天、电器、大型电站、家电、通信、计算机、汽车、仪表、石油、矿山等行业，享有有色金属弹性王的美誉。钨铜合金一般采用粉末合金技术进行生产。这种合金主要用于制造高压触头，用在断路器、负荷开关、环网柜等高压电器上，其具有优良的耐电蚀性，抗熔焊性及耐压性。钨铜合金还应于高尔夫球头配件，屏蔽材料，电工材料。 1954年，美国对铜阳极在硫酸盐光亮镀铜工艺的发展研究中，发现在铜阳极中添加少量的磷，在电镀过程中铜阳极的表面生成一层黑色的“磷膜”，这层“磷膜”具有金属导电性，控制电镀的速度，使镀层均匀，无铜粉产生，大大减少阳极泥的生成，提高镀层的质量，从而出现“磷铜阳极”这种磷铜合金品。磷铜合金主要应用于印制电路板、五金、塑料和电铸电镀用磷铜阳极；电气接点和插接件用铜带；引线框架用铜带；用于电机、空调、冷冻机行业的代银钎料；铜及铜合金材料的脱氧剂和铝合金铸造物的晶粒细化剂。银铜合金是通过将纯铜和纯银加入电熔炉进行熔炼，经铸造得到坯料，再加工成各种规格的成品。银铜合金的主要应用为电接触材料、焊接材料、银铜合金排及铜银合金接触线三、白铜白铜的应用较少，它是以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜加有锰铁锌铝等