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收藏词条   编辑词条 弥散强化铜

创建时间:2008-08-02

弥散强化铜

加入超细的弥散相粒子以获得强化效果的铜。常简称为DS铜。所添加的颗粒细小、分布均匀的弥散强化相粒子,起到阻挡位错运动、增加材料屈服强度的作用;弥散强化还保证材料高温下的强度,并有利于材料在高温下暴露较长时间后还能保持其大部分的室温强度。另外,在提高力学性能的同时,铜的电导性和热导性并不显著降低,这种力学性能和物理性能二者兼顾的特性,使Ds铜明显地优于一般固溶强化或沉淀硬化的铜合金,因而受到人们的重视,20世纪60年代以来得到较快的研究和发展。

简史 1913年,罗杰斯和兰米尔首先在钨中加入ThO2是人们所熟知的弥散强化材料之始;1946年,发明了烧结铝(Al+A1203)后,人们开始对铜、镍等熔点较高金属的弥散强化发生兴趣。50~60年代,美国发明了弥散强化的TD镍,此后,许多国家也陆续发表了在实验室条件下探讨铜的弥散质点选择、性能、制造方法的研究报告。直到1973年,美国俄亥俄州克里夫兰市斯考维尔铜加工公司以氧化剂为氧源,与低铝铜合金粉末混合、进行内氧化处理生产弥散强化铜、并申请了专利后,弥散强化铜才开始进入工业生产实用阶段。中国从70年代也开始研制弥散强化铜,并取得成功,现已投入生产。

分类 在各种弥散强化铜生产方法中,以产生金属氧化物弥散相粒子的强化效果最好,其中又以A12O3的最为方便。1989年,美国公布了6种以A12O3为弥散粒子的DS铜,其牌号和化学成分见表1。

制备方法 弥散强化铜常采用粉末冶金工艺,用内氧化法生产,其工艺流程如图。

流程中的氧化剂为含有Cu2O、Cu0和少量A1203的粉末,按低铝铜合金粉末内氧化所需的氧量计算配入。

最大理论密度是DS铜的重要性能之一,可用不同工艺和加工成形方法使粉末致密化。

表1 美国DS铜的牌号和化学成分(%)

①包括银在内;②所有铝均以A12O3形式存在;③有0.04的氧以微量固溶于铜中或以cu2O的形式存在。

物理性能 Ds铜的性能因铝含量高低或热变形过程之不同而异。以常用的c15715和c15760棒材为例,其物理性能如表2所示。

表2 DS铜棒材的主要物理性能

力学性能C15715和C15760DS铜棒材力学性能见表3。

工艺性能c15715和c15760Ds铜均为非热处理硬化合金,其退火温度分别为550~680℃和650~980℃。Ds铜具有良好的冷加工性能,可进行轧制、拉伸、旋锻、顶锻、镦粗、冲压、滚压螺纹等方法加工。但承受热变形的能力有限,其热锻性约为锻造黄铜的65%。DS铜具有良好的锡焊性、铜焊性和良好的电阻对焊性,但点焊和缝焊性能不好,不推荐采用氧乙炔焊或电弧焊。DS铜的切削性约为易切削黄铜的20%。一般清洗铜和铜合金的方法可用于DS铜。

用途DS铜可用于集成电路引线框架,二极管和白炽灯的引线,真空、微波和X射线管用元件(阴极、阳极、栅极、螺旋线和散热片等),断路器,继电器闸刀,开关,换向器,电刷弹簧等。

Ds铜由于生产工艺较为复杂,生产成本高,从而阻碍其推广应用,尚待努力解决。

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