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1、銅合金的分類特點(diǎn)應(yīng)用銅合金以純銅為基體加入一種或幾種其他元素所構(gòu)成的合金。純銅呈紫紅色 ,又稱紫銅。純銅密度為8.96,熔點(diǎn)為1083 C,具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、 延展性和耐蝕性。主要用于制作發(fā)電機(jī)、母線、電纜、開關(guān)裝置、變壓器等電工 器材和熱交換器、管道、太陽(yáng)能加熱裝置的平板集熱器等導(dǎo)熱器材。常用的銅合金分為黃銅、青銅、白銅3大類,其特點(diǎn)如下:黃銅以鋅作主要添加元素的銅合金,具有美觀的黃色,統(tǒng)稱黃銅。銅鋅二元 合金稱普通黃銅或稱簡(jiǎn)單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復(fù)雜黃銅。含鋅 低於36%的黃銅合金由固溶體組成,具有良好的冷加工性能,如含鋅30%的黃 銅常用來制作彈殼,俗稱彈殼黃銅或七
2、三黃銅。含鋅在3642%之間的黃銅合金 由和固溶體組成,其中最常用的是含鋅40%的六四黃銅。為了改善普通黃銅的性 能,常添加其他元素,如鋁、竦、錳、錫、硅、鉛等。鋁能提高黃銅的強(qiáng)度、硬 度和耐蝕性,但使塑性降低,適合作海輪冷凝管及其他耐蝕零件。錫能提高黃銅 的強(qiáng)度和對(duì)海水的耐腐性,故稱海軍黃銅,用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。鉛能 改善黃銅的切削性能;這種易切削黃銅常用作鐘表零件。黃銅鑄件常用來制作閥 門和管道配件等。船舶常用的消防栓防爆月牙扳手,就是黃銅加鋁鑄造而成。青銅 原指銅錫合金,后除黃銅、白銅以外的銅合金均稱青銅,并常在青銅 名字前冠以第一主要添加元素的名。錫青銅的鑄造性能、減摩性能好和
3、機(jī)械性能 好,適合於制造軸承、蝸輪、齒輪等。鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)和磨床廣泛使用的軸 承材料。鋁青銅強(qiáng)度高,耐磨性和耐蝕性好,用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船 用螺旋槳等。/和磷青銅的彈性極限高,導(dǎo)電性好,適於制造精密彈簧和電接觸 元件,鈹青銅還用來制造煤礦、油庫(kù)等使用的無火花工具。鈹銅是一種過飽和固 溶體銅基合金,是機(jī)械性能,物理性能,化學(xué)性能及抗蝕性能良好;粉末冶金制 作針對(duì)鎢鋼,高碳鋼、耐高溫超硬合金制作的模具需電蝕時(shí),因普通電極損耗大, 速度慢,鎢銅是比較理想材料。抗彎強(qiáng)度N667Mpa白銅以竦為主要添加元素的銅合金。銅竦二元合金稱普通白銅;加有錳、鐵 、鋅、鋁等元素的白銅合金稱復(fù)雜白銅。工
4、業(yè)用白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩 大類。結(jié)構(gòu)白銅的特點(diǎn)是機(jī)械性能和耐蝕性好,色澤美觀。這種白銅廣泛用於制 造精密機(jī)械、化工機(jī)械和船舶構(gòu)件。電工白銅一般有良好的熱電性能。錳銅、康 銅、考銅是含錳量不同的錳白銅,是制造精密電工儀器、變阻器、精密電阻、 應(yīng)變片、熱電偶等用的材料銅合金的應(yīng)用:1、電氣工業(yè)中的應(yīng)用電力輸送電力輸送中需要大量消耗高導(dǎo)電性的銅,主要用于動(dòng)力申.線電纜、匯流排、 變壓器、開關(guān)、接插元件和聯(lián)接器等。在電線電纜的輸電過程中,由于電阻發(fā)熱而白白浪費(fèi)電能。從節(jié)能和經(jīng)濟(jì)的 角度考慮,目前世界上正在推廣最佳電纜截面標(biāo)準(zhǔn)。過去流行的標(biāo)準(zhǔn),單純 地從降低一次安裝投資的角度出發(fā),為了盡量減小電
5、纜截面,以在設(shè)計(jì)要求的額 定電流下,不至出現(xiàn)危險(xiǎn)過熱,來確定電纜的最低允許尺寸。按這種標(biāo)準(zhǔn)鋪設(shè)的 電纜,雖然安裝費(fèi)低了;但是在長(zhǎng)期使用過程中,電阻能耗卻比較大。最佳電 纜截面標(biāo)準(zhǔn),則兼顧一次安裝費(fèi)用和電能消耗這兩個(gè)因素,適當(dāng)放大電纜尺寸, 以達(dá)到節(jié)能和最佳綜合經(jīng)濟(jì)效益的目的。按照新的標(biāo)準(zhǔn),電纜截面往往要比老標(biāo) 準(zhǔn)加大一倍以上,可以獲得50%左右的節(jié)能效果。我國(guó)在過去一段時(shí)間內(nèi),由于鋼供不應(yīng)求,考慮到鋁的比重只有銅的30%, 在希望減輕重量的架空高壓輸電線路中曾采取以鋁代銅的措施。目前從環(huán)境保護(hù) 考慮,空中輸電線將轉(zhuǎn)為鋪設(shè)地下電纜。在這種情況下,鋁與銅相比,存在導(dǎo)電 性差和電纜尺寸較大的缺點(diǎn),而
6、相形見細(xì)。電機(jī)制造在電機(jī)制造中,廣泛使用高導(dǎo)電和高強(qiáng)度的銅合金。主要用銅部位是定子、 轉(zhuǎn)子和軸頭等。在大型電機(jī)中,繞組要用水或氫氣冷卻,稱為雙水內(nèi)冷或氫氣冷 卻電機(jī),這就需要大長(zhǎng)度的中空導(dǎo)線。電機(jī)是使用電能的大戶,約占全部電能供應(yīng)的60%。一臺(tái)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)累計(jì)電費(fèi) 很高,一般在最初工作5 00小時(shí)內(nèi)就達(dá)到電機(jī)本易的成本,一年內(nèi)相當(dāng)于成本 的416倍,在整個(gè)工作壽命期間可以達(dá)到成本的200倍。電機(jī)效率的少量提 高,不但可以節(jié)能;而且可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)和應(yīng)用高效電機(jī),是當(dāng) 前世界上的一個(gè)熱門課題。由于電機(jī)內(nèi)部的能量消耗,主要來源于繞組的電阻損 耗;因此,增大銅線截面是發(fā)展高效電機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵措
7、施。近年來己率先開發(fā)出 來的一些高效電機(jī)與傳統(tǒng)電機(jī)相比,銅繞組的使用量增加25100%。目前,美 國(guó)能源部正在資助一個(gè)開發(fā)項(xiàng)目,擬采用鑄入銅的技術(shù)生產(chǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)子。通訊電纜80年代以來,由于光纖電纜載流容量大等優(yōu)點(diǎn),在通訊十線上不斷取代銅電 纜,而迅速推廣應(yīng)用。但是,把電能轉(zhuǎn)化為光能,以及輸入用戶的線路仍需使用 大量的銅。隨著通訊事業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)通訊的依賴越來越大,對(duì)光纖電纜和銅 電線的需求都會(huì)不斷增加。2、電子工業(yè)中的應(yīng)用電真空器件電真空器件主要是高頻和超高頻發(fā)射管、波導(dǎo)管、磁控管等,它們需要高純 度無氧銅和彌散強(qiáng)化無氧銅。印刷電路銅印刷電路,是把銅箔作為表面,粘貼在作為支撐的塑料板上;用照相
8、的辦 法把電路布線圖印制在銅版上;通過浸蝕把多余的部分去掉而留下相互連接的電 路。然后,在印刷線路板上與外部的連接處沖孔,把分立元件的接頭或其它部分 的終端插入,焊接在這個(gè)口路上,這樣一個(gè)完整的線路便組裝完成了。如果采用 浸鍍法,所有接頭的焊接可以一次完成。這樣,對(duì)于那些需要精細(xì)布置電路的場(chǎng) 合,如無線電、電視機(jī),計(jì)算機(jī)等,采用印刷電路可以節(jié)省大量布線和固定回路 的勞動(dòng);因而得到廣泛應(yīng)用,需要消費(fèi)大量的銅箔。此外,在電路的連接中還需 用各種價(jià)格低廉、熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好的銅基釬焊材料。集成電路微電子技術(shù)的核心是集成電路。集成電路是指以半導(dǎo)體品體材料為基片,采 用專門的工藝技術(shù)將組成電路的元器件和互
9、連線集成在基片內(nèi)部、表面或基片之 上的微小型化電路。這種微電路在結(jié)構(gòu)上比最緊湊的分立元件電路在尺寸和重量 上小成千上萬倍。它的出現(xiàn)引起了計(jì)算機(jī)的巨大變革,成為現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)。 目前己開發(fā)出的超大規(guī)模集成電路,在比小姆指甲還小的單個(gè)芯片面積上,能做 出的晶體管數(shù)目,己達(dá)十萬甚至百萬以上。3、交通工業(yè)中的應(yīng)用船舶由于良好的耐海水腐蝕性能,許多銅合金,如:鋁青銅、錳青銅、鋁黃銅、 炮銅、白鋼以及竦銅合金己成為造船的標(biāo)準(zhǔn)材料。一般在軍艦和商船的自重中, 銅和銅合金占23%。軍艦和大部分大型商船的螺旋漿都用鋁青銅或黃銅制造。大船的螺旋漿每支 重2025噸。伊麗莎白皇后號(hào)和瑪麗皇后號(hào)航母的螺旋漿每支重
10、達(dá)3 5噸。大 船沉重的尾軸常用海軍上將炮銅,舵和螺旋漿的錐形螺栓也用同樣材料。引 擎和鍋爐房?jī)?nèi)也大量用鋼和銅合金。世界上第一艘核動(dòng)力商船,使用了 30噸白 銅冷凝管。近來用鋁黃銅管作油罐的大型加熱線圈。在10萬噸級(jí)的船上就有12 個(gè)這種儲(chǔ)油罐,相應(yīng)的加熱系統(tǒng)規(guī)模相當(dāng)大。船上的電氣設(shè)備也很復(fù)雜,發(fā)動(dòng)機(jī)、 電動(dòng)機(jī)、通訊系統(tǒng)等幾乎完全依靠銅和銅合金來工作。大小船只的船艙內(nèi)經(jīng)常用 鋼和銅合金來裝飾。甚至木制小船,也最好用鋼合金的螺絲和釘子來固定木結(jié)構(gòu), 這種螺絲可以用滾軋大量生產(chǎn)出來。為了防止船殼被海生物污損影響航行,過去經(jīng)常采用包覆銅加以保護(hù);現(xiàn)在, 則普遍用刷含銅油漆的辦法來解決。二次世界大戰(zhàn)中
11、,為御防德國(guó)磁性水雷對(duì)艦船的襲擊,曾發(fā)展了抗磁性水雷 裝置,在鋼船殼周圍附一圈銅帶,通上電流以中和船的磁場(chǎng),這樣就可以不引爆 水雷。從1944年以后,盟軍的所有船只,共計(jì)約18, 000艘,都裝上了這種去 磁裝置而得到了保護(hù)。一些大型主力艦為此需用大量的銅,例如其中一艘用去銅 線長(zhǎng)28英里,重約30噸。汽車汽車用銅每輛102I公斤,隨汽車類型和大小而異,對(duì)于小轎車約占自重的 69%。銅和銅合金主要用于散熱器、制動(dòng)系統(tǒng)管路、液壓裝置、齒輪、軸承、 剎車摩擦片、配電和電力系統(tǒng)、墊圈以及各種接頭、配件和飾件等。其中用鋼量 比較大的是散熱器?,F(xiàn)代的管帶式散熱器,用黃銅帶焊接成散熱器管子,用薄的 銅帶折曲成散熱片。近年來為了進(jìn)一步提高銅散熱器的性能,增強(qiáng)它對(duì)鋁散熱器的競(jìng)爭(zhēng)力,作了 許多改進(jìn)。在材質(zhì)方面,向銅中添加微量元素,以達(dá)到在不損失導(dǎo)熱性的前 提 下,提高其強(qiáng)度和軟化點(diǎn),從而減薄帶材的厚度,節(jié)省用鋼量;在制造工藝方 面,采用高頻或激光焊接銅管,并用鋼釬焊代替易受鉛污染的軟焊組裝散熱器 芯體。這些努力的結(jié)果示于表6.2,與釬焊鋁散熱器相比,在相同的散熱條件下, 即在相同的空氣和冷卻劑的壓力降下,新型銅散熱器的重量更輕,尺寸顯 著縮 ?。辉偌由箱摰哪臀g性好、使用壽命長(zhǎng),銅散熱器的優(yōu)勢(shì)就更明顯。此外,近年 來為了環(huán)保,大力推廣和發(fā)展電動(dòng)汽車,每輛汽車的用鋼量將成倍增加。鐵路鐵路的
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