(最新)新型稀土碲铜合金材料及抗氧化性能研究

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1、兰州理工大学硕士学位论文新型稀土碲铜合金材料及抗氧化性能研究姓名：丁丁申请学位级别：硕士专业：材料加工指导教师：苏义祥20100401新型稀土碲铜合金材料及抗氧化性能研究摘要铜及铜合金由于其优良的导电导热性广泛应用于电子封装材料、硅芯片衬底、电接触器触头支撑体和触头材料、触头开关、电焊用电极材料等领域。随着工业要求标准提高，迫切需要研究与开发具有特种用途的高强高导铜合金，目前对高强高导铜合金的研究主要集中在Cu．Cr、Cu．zr、Cu．Mg、Cu．Fe系列，但这类合金各自存在成本较高、添加困难、导电率偏低等缺

2、点，因此对新型高强高导铜合金研发成为必然。同时由于铜在高温下易氧化，从而增加了电阻，降低了元件的工作效率，甚至导致元件失效。因此改善铜的高温抗氧化能力，对进一步扩大铜的应用领域具有重要意义。我国目前使用的矿热炉电极一般为锡青铜、锆青铜、铬青铜、锆铬青铜系列，这种材料的电极虽有较高的导电率，但其强度、硬度和软化温度郜偏低，因此使用寿命较短，而电极材料又是一种易耗品，而多元稀土碲铜合金材料具有高强、高导电、高硬度和高软化温度等综合性能，所以可以在复杂工况下应用于，提高电极的综合性能指标和使用寿命。随着现代工业的发

3、展，对电极材料的强度、软化点和导电性能等提出了更高的要求，尤其是矿热炉电极、铜瓦、集电环、接线板、连铸机结晶器、高炉风口及本体等对材料的高温强度、高温燃气腐蚀性能、高温抗氧化性能、高温导电性能及导热性能等要求非常高，因此研究开发相关材料意义重大。结合本课题组研制的新型稀土碲铜合金在实际工况中的应用，即在特定工况下应用时存在着氧化问题，本文探讨了在纯铜中添加微量的非金属碲(Te)元素和富铈(Ce)混合稀土多元合金材料的抗拉强度、导电性能，着重研究了合金在中、高温下的氧化腐蚀行为，非金属碲、富铈混合稀土对铜材的抗

4、氧化性作用效应及机制，试图应用于矿热炉导电瓦板、集电环、高炉风口、电器化电路触头支撑体及触头材料等行业的零部件，以期对铜合金工程领域的材料研究应用能有一定的指导作用。本文运用金相显微镜、x射线衍射、扫描电镜、能谱等方法研究了不同Ce含量的新型稀土碲铜合金材料。结果表明：(1)稀土碲铜合金材料的富铈混合稀土能细化晶粒、净化晶界，使材料纤维组织致密，从而提高了合金的电导率和抗拉强度；同时也改善了合金的高温抗氧化性能与高温燃气腐蚀能力。(2)稀土碲铜合金在20℃、300℃、400℃下的抗拉强度都有所提高，说明稀土对

5、碲铜合金的组织起到细化增强效果，晶粒越细，形变的不均匀性便越小，引起的应力集中也越小，开裂的机会也就随之而相应地减少了，致使其抗拉强度略硕士学位论文有提高。(3)稀土碲铜中微量的富铈混合稀土对其高温(4006C)下电导率有提高作用。其主要原因是合金材料在熔炼过程中由于稀土元素的作用，与合金中的杂质元素反应生成熔渣而被清除，从而净化了合金，使得合金的纯净度提高，同时降低了杂质元素对碲铜合金的有害作用。(4)稀土碲铜合金中混合稀土的含量应控制在0．02％"--'0．3％之间，此范围内其细化晶粒、净化晶界的效果最显

6、著，无论从抗拉强度、电导率、抗腐蚀性能等多个方面均有优良的数值，综合性能较为突出。随着含量的增高，材料的强度上升，塑性变差。(5)稀土碲铜合金的抗氧化能力在较低温度下较纯铜有所下降。在较高温度下具有良好的抗氧化性能。(6)合金氧化物增重和氧化时间的关系曲线遵守抛物线规律。(7)添加了稀土Ce的氧化膜产生的裂纹要比未添加稀土Ce的氧化膜产生的裂纹小。关键词：稀土碲铜合金；抗氧化性能；导电性能H新犁稀上碲铜合金材料及抗氧化性能研究AbstractCopperandcopperalloy，becauseofexce

7、llentelectricandthermalconductivity，arewidelyappliedinelectronicsealmaterial，siliconchipsubstrate，electricalpick-offcontactsupportandcontactmaterials，contactswitch，electrodematerialusedinweldingandSOon．Alongwiththeimprovingoftheindustryrequeststandard，itisa

8、nurgentdemandtoresearchanddevelopspecial-purposecopperalloywithhighstrengthandhighelectroconductibility．Atpresent，theresearchofcopperalloywithhighstrengthandhighelectroconductibilityisconcentrateonCu-C