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高铜合金

2017-06-06   

        高强高导合金是指具有优良导电、导热性能,同时强度远高于纯铜的一类合金,其主攻方向是在不剧烈损失导电率的原则下,使用合金化方法提高强度,这类合金在国民经济和国防建设中具有重要的应用价值,其中电真空器件和集成电路框架材料需求最为迫切。电真空器件中前相波放大器、行波管、空调管、磁控管等需要大量无氧铜材,要求铜材在具有高强高导性能的同时,又具有抗软化性能,能够经历920℃、20min氢气退火,又不改变尺寸与形状。为此铜合金具有的强度应大于500MPa,导电率大于90%IACS的高强高导合金成为主要攻关目标。
  固溶强化与析出强化是铜合金重要强化方法,Zr、Ag、Cd、Ti、Si、Mg、Te等,它们在铜中的溶解度随温度下降而急骤下降,这些元素于固态下,以单质或金属化合物质点析出,从而产生固溶强化和析出强化,由于合金元素从固溶体中析出,减少了晶格畸变,降低了应力场的强度,从而使合金的导电率也明显提高。从而诞生许多优秀的高强高导合金,在国外又称为高铜合金,它们的特点是加入的合金元素重量比很少,一般不超过3.0%,经过时效和热处理后,强度可为纯铜的2~3倍,导电和导热性能降低不多,一般仅降低10~30%IACS,除此之外,有些合金还具有优良的弹性(铍铜合金)、良好的切削性能(碲铜)等;高强高导合金广泛的应用于国民经济各部门,重要的应用方向有:电机整流子、电阻焊电极、连续铸钢用结晶器、电气化铁路架空接触线、电子通讯导电元件、集成电路引线框架等。
  高效电机端子,通常使用含Ag 0.03%的拉制异型铜材;连续铸铜铜结晶器大量使用银铜、磷铜、铬铜、锆铬铜、结晶器为带有锥度和弧度的矩形或方型铜管,一般使用挤压管坯经成型冷拉而成;电极合金几乎全部是Cu-Cr-Zr合金,加工材的形状有棒、片、圆盘件,加工方法多为锻造、挤压、拉伸,直径φ8~φ12毫米,内孔φ0.8~φ1.2毫米小眼管材也正在试制中;随着电气化铁路和高速列车的发展,对供暖电接触线提出高强高导电的要求,过去 的纯铜导线已不能满足要求,由于列车速度的提高,要求接触线具有高的强度,车速与接触的线的抗张里平方根成正比,因此,多选用银铜和铜铬合金来制造导线,接触线的断面形状为双沟形状,断面积为100、110、120mm2,导线长度要求大于1000m,通常使用卧式和上引方法铸造大长度卷坯,然后经过盘拉法生产,盘拉一般为五模速拉;精密导电器件由于形状复杂,加工精度要求高,纯铜的切削性能不好,重要器件多选用含碲0.5%的碲铜合金,该合金可以使用常规方法生产,上述应用的合金性能列入表1.3.1。
   
    常用高铜合金性能

    TP2 TAg0.1 QCr0.5 QCr0.5-0.2-0.05 TTe0.5

    性能名称 0.015%P 0.1%Ag 0.5%Cr 0.5%Crm0.2%Zr,0.05%Mg 0.5%Te0.015%P

  熔点℃ 1083 1083 1080 1078 1080

  比重g/cm3 8.9 8.9 8.9 8.89 8.89

  传热系数Cal/cm.sec.℃ 0.8 0.81 0.8 0.8 0.88

  导电率%IACS 85 90 85 80-85 90-95

  强度Mpa 265-343 265-343 300-480 370-450 250-320

  硬度HB 75-95 75-95 110-140 125-150 75-110

  抗软化温度℃ 200 250 300 450 250

  热加工温度℃ 750-850 800-850 850-900 850-950 800-850