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      公司動態
      銅合金材料的性能
      發布時間:2023-05-12   瀏覽:1193次

                                                                 1.1銅的基本性能

      1.1.1銅的基礎數據

      銅,元素符號為Cu,在化學元素周期表中位于第4周期,屬IB族,銅的原子序數為29,相對原子質量為63.57,原子半徑為0.157nm。原子結構為原子核外有4層電子層,從內向外每層的電子數分別為8、18、8、2。純銅的密度為8900kg/m,熔點為1083.4℃,沸點為2360℃。銅的熔化潛熱為205.4kJ/kg。銅無磁性,室溫磁化率為-0.085x106。銅無同素異性轉變。銅中的擴散系數D。為

      0.468cm/s,擴散激活能Q=197.99kJ.mol。99.9%Cu(p=8910kg/m)在室溫時通過自身固定頻率振動傳播的聲速為3846m/s。銅對可見光(630~430nm)的反射率為80%~50%。在熔融狀態下對全波長的光譜輻射率約為14%。固態時銅為面心立方(fcc)晶體結構,在1111)面系,各有(110>、<101>、(011)滑移方向,組成12個滑移系,塑性極好。

      銅在地殼中的含量不高,僅占0.01%,排第17 位,列在鐵、鋁、鎂之后。銅是一種典型的親硫元素,在自然界中主要形成硫化物,只有在強氧化條件下形成氧化物,在還原條件下可形成自然銅。目前,在地殼上已發現銅礦物和含銅礦物約250多種,主要是硫化物及其類似的化合物、銅的氧化物、自然銅以及銅的硫酸鹽、碳酸鹽、硅酸鹽類等礦物。其中,有16 種適合當前選冶條件,可作為工業礦物原料。我國選冶銅礦物原料主要是黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、孔雀石等。

      我國是貧銅國家,而且銅礦的品位較低。每年需從國外進口約1000萬噸的精銅礦砂、幾百萬噸的陰極銅和廢雜銅。降低消耗、有效用銅,是銅加工業領域和銅材的消費者共同的原則和目標。

      1.1.2銅的物理性能

      銅的物理性能列于表1-1中。

      銅的密度為8900kg/m,在有色金屬分類中與錫、鋅、鉛同屬重有色金屬。銅的熔點為1083.4℃,比鋁(660.37℃)、鎂(649℃)、鋅(419.58℃)都高得多,但低于鐵(1538℃)、鎳(1455℃)、鈦(1672℃)。

      表1-1銅的主要物理性能

      物理性能 符號 數值 物理性能 符號 數 值 

      佛點/℃熔點/℃ T.約 26001083電導率/%IACS電阻率/pun·m p.101.5(退火的)

      0.017

      質量熱容/]·(kgK)-1熔化潛熱/kJ·kg-!385205.4抗拉強度/MPa彈性模量/CPa E100-130200-360

      C

      熱導率/W.(m·K)-1 388 屈服強度/MPa 00.2 60~250 

      線膨脹率/% 2.25 伸長率/% A 2~45 

      線膨脹系數/℃“ (17.0~17.7)x10-6 布氏硬度 HB 55~110 

      密度/kg"m~? 8930 

      銅無磁性,在某些場合可用來作為屏蔽電磁場的材料。

      在銅的物理性能中,***具應用價值的是其導電、導熱性能。在元素周期表中,銅列于銀、金之前,同屬IB族,與銀、金一樣具有極好的導電、導熱性能銅的導電性稍遜于銀、金而高于其他元素,所以人們通常用退火后的純銅在20℃時的電導率作為100%IACS,其他材料的電導率則以其相當于純銅的百分數來表示,并作為一種標準。由于銅比銀的儲量豐富,價格低廉,因此應用更廣泛。銅被制成電線電纜、接插件、端子、匯流排、引線框架等,從而廣泛應用于電力、電子、電氣、通訊行業。銅是各種熱交換設備如熱交換器、冷凝器、散熱器的關鍵材料,被廣泛應用于電站、空調、制冷、汽車水箱、太陽能集熱器等各種熱交換場合。

      1.1.3銅的化學性能

      銅的電極電位是+0.34V,在正常電位序中銅的電位比氫高,是電位較正的金屬,所以在很多介質中穩定性好,具有較好的耐蝕性。銅基本上被認為是一種惰性金屬,其耐蝕性能遠優于普通鋼材。在堿性氣氛中銅的耐蝕性又優于鋁。在大氣中,因在銅表面可形成一層主要由堿式硫酸銅組成的保護膜,阻斷了金屬的進一步氧化,因而其耐大氣腐蝕性極好。不含二氧化碳和氧的結晶水對銅的腐蝕實際上不起作用。銅在淡水中的腐蝕速度很低,約為每年0.05mm。

      由于銅具有良好的耐蝕性,因此被廣泛應用于建筑屋面板、雨水管、上下水管道、管件;化工和醫藥容器、反應釜、紙漿濾網;艦船設備、螺旋槳、生活和消防管網;沖制各種硬幣、裝飾物、獎杯、獎牌、雕塑和工藝品等。

      1.1.4 銅的工藝能

      銅在固態時為面心立方晶體結構,有12個滑移系,因而塑性非常好,易于變形加工,可以方便地進行彎折、鍛造、擠壓、軋制、深沖、拉伸,冷變形率可超過98%,很容易被加工成板、帶、箔、管、棒、型、線和細絲。這也是銅被廣泛應用在各個工業部門的重要原因。

      銅具有良好的鑄造性能,可鑄造制作各種像、鼎、錢幣等。銅的加工產品都是通過對鑄坯的加工變形實現的。

      銅具有較好的可焊性,特別適合于軟、硬釬焊。

      銅還具有良好的電鍍性能,因此,銅件表面鍍鉻、鍍鎳、鍍銀在工業生產中得到廣泛應用。

      純銅的切削性能遠不如黃銅等其他銅合金(約為HPb63-3的20%),但它不像鋼鐵那樣堅硬,也不像純鋁那樣軟,高速車削時易粘刀。

      銅的色澤亮麗典雅、豐富多彩,頗受人類青睞,被認為是莊重、尊嚴、古樸、典雅、高貴的象征。因此,幾千年來,銅被廣泛用作裝飾材料。

      銅具有抑菌性,這是其他金屬材料所沒有的。銅離子濃度超過0.002mg/L即可抑制細菌的生長。實驗證明,在5h內銅器皿水中99%的細菌都會被殺滅。銅可抑制水生物在銅質船只上的附著和生長,這種能力是銅被大量應用在船只、網箱及其他海洋工程上的重要原因。


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