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铜合金材料生产中加入合金元素可以起到细化晶粒和净化除杂

铜合金材料生产过程中加入硼、铁、钒、锆、镍金属材料、合金材料、铋和RE等合金元素可以显著细化晶粒。在铜合金材料熔炼过程中广泛使用稀土变质剂来细化晶粒。在铜合金材料中添加微量钆、钕、镝、铒、镧和富铈混合稀土, 可以起到细化晶粒、改善组织结构、净化除杂的作用, 并能提高铜的机械性能和导电性。铜合金材料一般认为一方面稀土能与铜合金材料中的有害杂质 反应, 生成的高熔点稀土化合物质点均匀地分散在铜合金材料基体中, 成为结晶核心, 使铜合金材料组织得到细化;

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另一方面铜合金材料采用稀土聚集在晶界上, 在熔液中易于填补正在生成的新相晶粒表面缺陷处, 形成阻碍晶粒继续长大的膜, 抑制晶粒成长, 从而细化晶粒。由于稀土的化学性质活泼, 直接添加烧损严重, 一般以中间合金或化合物的形式加入。需要指出的是, 在铜合金材料中添加适量稀土,可以基本消除柱状晶区, 使其转变为细小的等轴晶组织, 但是过量添加反而使铸锭组织产生疏松缺陷, 性能下降。


在铜合金材料中加入合金元素锂也能起到细化晶粒、净化除杂的作用, 加入微量锂能消除合金凝固态的柱状晶区并使之转变为等轴晶区。加入微量锂时,铜的晶粒尺寸均比未加锂的大,随锂含量增加,晶粒尺寸逐渐增大,锂加入量增加到0.06%时,晶粒尺寸达到极大值,约为未加锂的1.7 倍。此后随着锂加入量的继续增大其晶粒尺寸反而减小。

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用于铜合金材料变质细化的合金元素主要有RE、硼和锆等。但是在不同的铜合金中, 硼和锆元素的晶粒细化作用并不相同。硼和锆的细化效果与锡含量有关, 在较低的锡含量下(<0.3%),硼是最有效的细化元素, 但是在较高的锡含量(1%) 下,锆是最有效的细化元素。对硅黄铜和硅青铜,锆是有效的细化元素,但对含铅黄铜,硼是有效的细化元素。


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