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主要分析方法:標準值不確定度化學成分的影響
化學成分對鋁青銅組織與性能的影響一直是關注的熱點之一。首先,化學成分對合金作用的好與壞并沒有一個明確的界定。如鐵加入鋁青銅中一般起到細化晶粒、減小“自發回火脆性”、提高力學性能的作用,但當鐵含量較高時,鐵會以Fe3Al2化合物析出,使合金的機械性能變壞,因此鐵含量不應超過5%。還有鋅元素,很多研究認為它與基體金屬固溶后,可提高金屬的塑性,而也有研究認為其為雜質元素。由此看出,合金元素的作用不能一概而論。普遍認為加入適量的合金元素可改善合金的機械性能,如加入適量的鐵形成鋁鐵青銅,加入錳形成鋁錳青銅,加入鎳形成鋁鎳青銅。其次,對于雜質元素含量的要求還沒有一個明確的界定。正是由于化學成分的變化才使得鋁青銅的種類和應用場合各不相同,研究者應該不斷研究化學成分的影響、作用機理,進一步擴大鋁青銅的應用范圍。
強化
通常采用一些強化工藝來改善鋁青銅合金組織狀態以達到所需要的使用性質和工藝性能。鋁青銅合金的強化主要手段有固溶強化、細晶強化、時效強化等。固溶強化就是將合金加熱到能使鋁、錳等合金元素全部或大限度的溶入銅基體中形成飽和或過飽和固溶體后,淬火至室溫得到過飽和固溶體的工藝。然而,這種過飽和固溶體在室溫或較高溫度下生分解而析出第二相,這種析出可使合金的強度、硬度顯著增加,這就是時效強化。固溶與時效往往配合使用來改善鋁青銅合金的性能。
因呈紫紅色而得名。它不一定是純銅,有時還加入少量脫氧元素或其他元素,以改善材質和性能,因此也歸入銅合金。中國紫銅加工材按成分可分為:普通紫銅(T1、T2、T3、T4)、無氧銅(TU1、TU2和高純、真空無氧銅)、脫氧銅(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特種銅(砷銅、碲銅、銀銅)四類。紫銅的電導率和熱導率僅次于銀,廣泛用于制作導電、導熱器材。紫銅在大氣、海水和某些非氧化性酸(鹽酸、稀硫酸)、堿、鹽溶液及多種有機酸(醋酸、檸檬酸)中,有良好的耐蝕性,用于化學工業。另外,紫銅有良好的焊接性,可經冷、熱塑性加工制成各種半成品和成品。20世紀70年代,紫銅的產量超過了其他各類銅合金的總產量。
紫銅中的微量雜質對銅的導電、導熱性能有嚴重影響。其中鈦、磷、鐵、硅等顯著降低電導率,而鎘、鋅等則影響很小。氧、硫、硒、碲等在銅中的固溶度很小,可與銅生成脆性化合物,對導電性影響不大,但能降低加工塑性。普通紫銅在含氫或一氧化碳的還原性氣氛中加熱時,氫或一氧化碳易與晶界的氧化亞銅(Cu2O)作用,產生高壓水蒸氣或二氧化碳氣體,可使銅破裂。這種現象常稱為銅的“氫病”。氧對銅的焊接性有害。鉍或鉛與銅生成低熔點共晶,使銅產生熱脆;而脆性的鉍呈薄膜狀分布在晶界時,又使銅產生冷脆。磷能顯著降低銅的導電性,但可提高銅液的流動性,改善焊接性。適量的鉛、碲、硫等能改善可切削性。
黃銅:以鋅作主要添加元素的銅合金,具有美觀的黃色,統稱黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱簡單黃銅。三元以上的黃銅稱特殊黃銅或稱復雜黃銅。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,俗稱彈殼黃銅或七三黃銅。含鋅在36~42%之間的黃銅合金由和固溶體組成,其中常用的是含鋅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、鎳、錳、錫、硅、鉛等。鋁能提高黃銅的強度、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。錫能提高黃銅的強度和對海水的耐腐性,故稱海軍黃銅,用作船舶熱工設備和螺旋槳等。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。
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