第2章镁及镁合金.ppt

4.2 纯铜
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
4.2 纯铜
铋： 熔点为271℃，不溶于Cu中，在270℃与Cu生成低熔点共晶 (Cu+Bi) 。Bi在低熔点共晶中呈薄膜状分布在铜的晶界上，热加 工时，薄膜熔化而造成“热脆”。Bi本身也是脆性相，使铜在冷 态下也会变脆，所以Bi不但造成“热脆”，也造成“冷脆”，对 铜危害严重。铋的极限含量不大于0.002％。 氧：不固溶于铜，与铜形成高熔点脆性化合物Cu2O，含氧铜冷凝 时，氧呈共晶体(Cu+Cu2O)析出，分布在晶界上。共晶温度很高 (1066℃)，对热变形性能不产生影响，但Cu2O硬而脆，使冷变形 产生困难，致使金属发生“冷脆"。含氧铜在氢或还原性气氛中 退火时，会出现“氢病”。 “氢病”的本质是由于退火时，氢 或还原性气氛易于渗入铜中与CuO的氧化合而形成水蒸气或CO2。
第4章 铜及铜合金
4.1 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％。
无氧铜用 “T”和“U”加上序号表示，如TUl、TU2。 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。
4.2 纯铜
纯铜的性能 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℃时铜的电阻率为1.613µΩ•cm，热导率为402W／m·K； 银为1.590µΩ•cm， 银为419W／m·K。 用途：各种导线、电缆、导电牌、电器开关等导电器材和各种
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]、
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
4.2 纯铜
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。
4.1 概述
4.2 纯铜
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， 数字增加表示纯度降低。
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 ～ 130 HB，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500～600℃呈现“中 温脆性” ，热加工需在高于脆性区温度下进行。
4.2 纯铜
砷：熔点613℃，在固态铜中可溶解7.5％。少量As对机械性能没 明显影响，但显著降低铜的导电、导热性。砷可提高铜的再结晶 温度，提高铜的耐热性；此外，砷显著提高铜的耐蚀性，作冷凝 管用的铜管中均加入少量的砷；还可改善含氧铜的加工性能。 锑： 熔点630℃，共晶温度（645℃）下锑在铜中的固溶度11％。 随温度降低，锑在铜中的溶解度急剧降低，并形成脆性Cu3Sb， 分布在晶界上而造成“冷脆”。锑同时造成铜的导电性和导热性 的严重降低，导电用铜的含锑量不允许超过0.002％。 铅： 熔点327℃，基本上不溶解于铜，微量的铅与铜形成低熔点 共晶组织(Cu＋Pb)，共晶温度为326℃，共晶体最后结晶并集中在 晶界上，铅呈黑色颗粒状分布在晶界上，热加工时，铅先熔化，
4.1 概述
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，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。
冷凝管、散热管、热交换器、真空电弧炉的结晶器等。导电器材 用量占铜材总量一半以上。
所有杂质和加入元素，不同程度降低铜的导电、导热性能。固 溶于铜的元素(除Ag、Cd外)对铜的导电、导热性降低较多，而呈
4.2 纯铜
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。