第四章 铜及铜合金课件.ppt

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1、第四章铜及铜合金CopperAlloy4.1概述4.2纯铜4.3铜合金4.4铜合金的应用4.1概述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

2、)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。铜的来源距今4000年前的夏朝已使用红铜（天然铜）。1957年和1959年在甘肃武威皇娘娘台遗址发掘出铜器近20件，铜器中铜含量99.63%～99.87%。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

3、过冶炼提成,才能成为精铜及铜制品.1.工业纯铜的牌号纯铜分为三类：工业纯铜牌号用字母T加上序号表示，如T1，T2，T3等，数字增加表示纯度降低。含氧量W（O）<0.1%无氧铜用“T”和“U”加上序号表示，如TUl、TU2。含氧量W（O）<0.003%脱氧铜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。含氧量W（O）<0.01%4.2纯铜2.纯铜的特性面心立方晶格，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280

4、MPA，延伸率≥40%导电导热性：高的导电、导热性，仅次于银而居第二位。工业纯金属的导电、导热性由高到低的顺序为：银、铜、铝、镁、锌、镉、钴、铁、铂，锡、铅、锑。20℃时,铜的电阻率热导率Cu1.613µΩ•cm402W／m·K；Ag1.590µΩ•cm，419W／m·K。耐蚀性：铜的标准电极电位为+0.345V，比氢高，在水溶液中不能置换氢，因此，铜在许多介质中化学稳定性好。铜在大气中耐蚀性良好，暴露在大气中的铜能在表面生成难溶于水、并与基底紧密结合的碱性硫酸铜(即铜绿，CuS04·3Cu(OH)2)或碱性碳酸铜(CuCO3·Cu(OH)2)薄膜，

5、对铜有保护作用，可防止铜继续腐蚀。铜在淡水及蒸汽中抗蚀性能也很好。所以野外架设的大量导线、水管、冷凝管等，均可不另加保护。铜在海水中的腐蚀速度不大，约为0.05mm／a；加入0.15～0.3％As能显著提高铜对海水的抗蚀性。铜在非氧化性的酸(如盐酸)、碱、多种有机酸(如醋酸、柠檬酸、脂肪酸、乳酸、草酸)中有良好的耐蚀性。但是，铜在氧化剂和氧化性的酸(如硝酸)中不耐蚀。氨、氯化铵，氰化物，汞盐的水溶液和湿润的卤素族元素等，均引起铜强烈的腐蚀。铜在常温干燥空气中几乎不氧化，但当温度超过100℃时开始氧化，并在其表面生成黑色的CuO薄膜。在高温下，铜的氧化

6、速度大为增加，并在表面上生成红色的Cu20薄膜。磁性：为逆磁性物质，磁化率为-0.085×10-6，常用来制造不受磁场干扰的磁学仪器，如罗盘、航空仪器。铁磁性杂质(Fe、Co、Ni)在铜中呈不溶状态时，即显铁磁性。用T1或T2铜来作磁性仪表的结构材料。Fe是危害最大的杂质，应严格限制在0.01％以下。铜的机械性能软态铜：σb=200～240MPa，35～45HB，δ≈50％，ψ达75％。硬态铜：σb≥350～400MPa，110～130HB，延伸率δ=6％。铜为面心立方晶格，滑移系多，变形易，退火态铜不经中间退火可压缩85～95％而不产生裂纹。纯铜在

7、500～600℃呈现“中温脆性”，热加工需在高于脆性区温度下进行。3.杂质及微量元素对铜压力加工性能的影响纯铜中的杂质分为三类：⑴固溶于铜的杂质及微量元素；⑵很少固溶于铜，并与铜形成易熔共晶的杂质及微量元素；⑶几乎不固溶于铜，并与铜形成熔点较高的脆性化合物的杂质及微量元素。杂质元素对铜塑性的影响，取决于铜与元素的相互作用。当杂质元素固溶于铜时，影响不大；若杂质元素与铜形成低熔点共晶时，则会产生“热脆”。若杂质元素与铜形成脆性化合物分布于晶界时，则产生“冷脆”。磷：固溶于铜的杂质磷熔点44℃，700℃时磷在铜中的溶解度为1.75％，而200℃时则只溶解

8、0.4％，温度下降磷在铜中的溶解度也下降。磷显著降低铜的导电、导热性，但对铜的机械性能特别是对焊接性能有益。