8.4第八章 有色金属及其合金 铜合金汇总
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1.普通黄铜
普通黄铜是铜锌二元合金。α
相是锌溶于铜中的固溶体,其 溶解度随温度的下降而增大。 α相具有面心立方晶格,塑性 好,适于进行冷、热加工,并 有优良的铸造、焊接和镀锡的 能力。β′相是以电子化合物 CuZn为基的有序固溶体,具 有体心立方晶格,性能硬而脆。
Cu-Zn二元相图
黄铜的含锌量对其机械性能有很大的影响。当
50年内将开采殆尽的矿种有: 金刚石(6年); 铅(10年); 银(16年); 金(18年); 石膏(21年); 锌(22年); 石墨(22年); 锑(24年); 硫(24年); 铜(26年); 重晶石(26年); 硼(38年); 石油(40年); 钼(42年); 锡(44年); 镍(46年)。
从铜矿中开采出来的铜矿石,经过选矿成为含铜品位较高的铜
精矿或者说是铜矿砂,铜精矿需要经过冶炼提成,才能成为精 铜及铜制品. 目前,世界上铜的冶炼方式主要有两种:火法冶炼与湿法冶炼 1.火法: 通过熔融冶炼和电解精火炼生产出阴极铜,也即电解铜, 一般适于高品位的硫化铜矿。除了铜精矿之外,废铜做为精炼 铜的主要原料之一,包括旧废铜和新废铜,旧废铜来自旧设备 和旧机器,废弃的楼房和地下管道;新废铜来自加工厂弃掉的 铜屑(铜材的产出比为50%左右),一般废铜供应较稳定,废铜 可以分为:裸杂铜:品位在90%以上;黄杂铜(电线):含铜物 料(旧马达、电路板);由废铜和其他类似材料生产出的铜, 也称为再生铜。 2.湿法: 一船适于低品位的氧化铜,生产出的精铜称为电积铜。
铜及铜合金
纯铜:面心立方晶格,原子量 63.54,密度8.9,熔点1083℃
电阻率0.01673 欧姆 mm2/m ,线性膨胀数17.6×10-6/℃, 导热率0-100℃ 399W/mk。软态 280MPA,延伸率≥40%
铜是人类最早使用的金属。早在史前时代,人们就开始采 掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、工具和其他器皿,铜 的使用对早期人类文明的进步影响深远。 铜存在于地壳和海洋中。铜在地壳中的含量约为0.01%, 在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3-5%。 自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与 其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成 为含铜品位较高的铜精矿。 铜矿石分为三类: (1)硫化矿,如黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)和辉铜 矿(Cu2S)等。 (2)氧化矿,如赤铜矿(Cu2O)、孔雀石[CuCO3Cu(OH)2]、蓝 铜矿[2CuCO3Cu(OH)2]、硅孔雀石(CuSiO32H2O)等。 (3)自然铜。铜矿石中铜的含量1%左右(0.5%~3%)便 有开采价值,因为采用浮选法可以把矿石中一部分脉石等杂 质除去,而得到含铜量较高(8%~35%)的精矿砂。
因共晶体熔化,破坏晶界的结合,使铜发生脆性断裂(热
裂)。硫、氧与铜也形成共晶体(Cu+Cu2S)和(Cu+ Cu2O),共晶温度分别为1067℃和1065℃,因共晶温度高,
它们不引起热脆性。但由于Cu2S、Cu2O都是脆性化合物,
在冷加工时易促进破裂(冷脆)。
工业纯铜的牌号及应用
纯铜含铜 99.90-99.99%,加工铜国家标准有9个牌号:3个纯铜牌号、 3个无氧铜牌号、2个磷脱氧铜牌号、1个银铜牌号;高纯铜纯度可达 99.99%—99.9999% ,又称为4N、5N、6N铜。 工业纯铜的牌号用字母T加上序号表示,如T1,T2,T3等,数字增加表
Zn≤30%~32%时,锌完全固溶于铜中形成α相, 随着含锌量的增加,强度和延伸率都升高;
紫红色,故常称为紫铜。纯铜主要用于制作电工导体 以及配制各种铜合金。
工业纯铜中含有锡、铋、氧、硫、磷等杂质,它们都使铜的
导电能力下降。铅和铋能与铜形成熔点很低的共晶体(Cu +Pb)和(Cu+Bi),共晶温度分别为326℃和270℃,分 布在铜的晶界上。进行热加工时(温度为820℃-860℃),
“T”为铜的汉语拼音字头,编号越大,纯度越低。工业纯铜 的牌号、成分及用途见表:
紫铜加工产品的牌号、成分及用途
黄 铜
铜锌合金或以锌为主要合金元素的铜合金称
为黄铜。黄铜具有良好的塑性和耐腐蚀性,
良好的变形加工性能和铸造性能,在工业中 有很强的应用价值。按化学成分的不同,黄 铜可分为普通黄铜和特殊黄铜两类。表是常 用黄铜的牌号、成分、性能和用途。
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示纯度降低。
无氧铜用 “T”和“U”加上序号表示,如TUl、TU2。主要用来制作电真 空器件及高导电性铜线。这种导线能抵抗氢的作用,不发生氢脆现象。导
电率高,加工性能和焊接性能、耐蚀性能和低温性能均好。
用磷和锰脱氧的无氧铜,在TU后面加脱氧剂化学元素符号表示,如TUP、 TUMn。
根据杂质的含量,工业纯铜可分为四种:T1、T2、T3、T4。
铜及铜合金具有以下性能特点。
1.有优异的物理化学性能。纯铜导电性、导热性极佳, 许多铜合金的导电、导热性也很好;铜及铜合金对大气和 水的抗腐蚀能力也很高;铜是抗磁性物质。
2.有良好的加工性能。铜及某些铜合金塑性很好,容易
冷、热成型;铸造铜合金有很好的铸造性能。 3.有某些特殊的机械性能。例如优良的减摩性和耐磨性 (如青铜及部分黄铜);高的弹性极限及疲劳极限(铍青 铜等)。
50-100年间将开采殆尽的矿种有: 天然气(64年); 钨(64年); 磷(79年); 钛(95年); 锰(97年)。
100-200年间将开采殆尽的矿种有: 铀(110年); 石棉(126年); 铁(150年); 钴(166年); 铝(192年)。
纯铜(紫铜)
纯铜是玫瑰红色金属,表面形成氧化铜膜后,外观呈
4.色泽美观。
由于有以上优良性能,铜及铜合金在电气工业、
仪表工业、造船工业及机械制造工业部门中获得
了广泛的应用。但铜的储藏量较小,价格较贵, 属于应节约使用的材料之一,只有在特殊需要的 情况下,例如要求有特殊的磁性、耐蚀性、加工 性能、机械性能以及特殊的外观等条件下,才考
虑使用。