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当稀土元素加入铜合金会产生怎样神奇作用?看答案

点击次数:104  发布时间:2020-10-09

稀土元素一般几乎不固溶与铜,但少量的稀土金属不管是单个加入还是以混合稀土的形式加入,都对铜的力学性能有益,而对铜的电导率影响又不大,这类元素可与铜中的杂质铅、铋等形成高熔点化合物,呈细小的球形质点均布于晶粒内,细化晶粒,提高铜的高温塑性,即800时铜合金的伸长率与面缩率随着铈含量提高而显著上升。

 

稀土元素是一种具有较大负电性与很大化学活性的元素。当其加入铜及铜合金时,可有如下作用:

1)、由于稀土在铜中固熔度小,易与其他元素化合,生成高熔点化合物,成为弥散分布的异质成核核心,而起到细化晶粒,缩小柱状晶区,改善铸锭组织的变质作用;

2)、由于稀土易与氧、氢、氮、硫以及铅、铋等杂质作用成渣,起到脱气、除杂、净化熔体,进而改善合金的加工工艺性能与成品的使用性能之作用。

3)、由于稀土能使表面氧化膜等更加致密,并增加氧化膜与基体之结合强度,从而起到提高耐热、耐蚀与防表面变色性能之作用。

 

稀土元素在铜的净化作用,消除晶界上有害杂质的影响,改善铜的导电、导热及加工性能与耐腐蚀性能;稀土金属熔点(Ce720℃ La920℃)<铜(1083℃),进入铜液后迅速生成高熔点化合物,在熔体中悬浮和弥散分布,凝固过程中产生异质晶核,使晶粒细化,凝固时间缩短,柱状晶区缩小,防止偏析。此外还能改善机械性能、提高再结晶温度、改善冷加工性能、增强耐磨性等。

 

α相和β的相对含量

为了保证合金不仅要具有一定的强度、硬度使之耐磨损;而且还要保证其能够经受一定的冲击,具有一定的韧性。这就使得合金中的α相与β相的相对含量有一定的要求。有资料指出当合金中除Cu、Zn、Al以外其它元素不变的情况下,α相与β相含量百分比为66%/33%时,其性能бb为550MPa、δ10为8·0%、HB为146 kg/mm2;当α相与β相含量百分比为27%/62%时,бb为760 MPa、δ10为7·0%、HB为179 kg/mm2。由此可见,β相相对含量高的合金抗拉强度及硬度均高。一般为了降低材料的成本,尽可能使Zn含量高些,为了避免产生较多的γ相而使材料的韧性降低, Zn的含量在设计合金时应有一个控制的上限。Al显著缩小α相区。因此,在设计合金的相组织时,要将以上几个方面的因素综合到一起考虑,并兼顾加工工艺和热处理制度使最终获得理想的相组织。

而对于这些元素的检测我们可以用直读光谱仪对其进行检测,也可以用手持式分析仪进行检测元素分析。

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