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1、高純無氧銅眼合金的研究第24卷第1期2000年2月機(jī)械工程材料MaterialsiorMechanicalEngineeringVo1.24NO.1Feb.2000j2(7一1高純無氧銅銀合金的研究孫向明呂松強(qiáng)(安徽省冶金科學(xué)研究所安徽臺肥23001I)-_———一———一一rMjj一『/蠛耍高純無氧銅銀臺全具有高電導(dǎo)性,高軟化溫度和高強(qiáng)度,是串激電機(jī)換向器的新材料.為此研究j化學(xué)成分,熔煉I藝和加II藝對臺全性能的影響主題詞無氧銅銀臺金電導(dǎo)率軟化溫度力學(xué)性能藍(lán)c機(jī)摭向StudyOnHigh—?PurityCu—'AgAlloyofOxygenFr
2、eeSunXiangmingLuSongqiang(AnhulProvincialMetallurgyScienceResearchInstituteHereiAnhut2300iI)AbstractHigh-purityCu-Agalloyofoxygenfreepossessratherhighelectricconductivityandso;[teningtemperatureandstrengh.thisnewI'/later~,Iiswet1suitabletobeusedinthetransverteroftheseriesmotor
3、Thee[1ectsotchemicalcomposition,meltingandworking.npropertiesforthealloyhavebeenstudiedinthispaper1引言2試驗方法換向器是直流電機(jī)的重要部件之一,紫銅(T1)和無氧銅(TU1)是制造換向器的傳統(tǒng)材料.隨著微特電機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展,電機(jī)的轉(zhuǎn)速愈來愈高,體積愈來愈小.電機(jī)的電磁負(fù)荷增加,溫升提高,因此對換向器材料的性能要求更為苛刻.由于紫銅和無氧銅的強(qiáng)度低,軟化溫度低,顯然已不能滿足微特電機(jī)換向器的要求,必須開發(fā)新材料.高純無氧銅銀合金O≤100×10_.,
4、夾雜物量2≤100×10_.,cu+Ag≥99.99(AgO.02～0.10),該合金由于氧和夾雜物含量極低,凈化了晶界,使得晶界脆化和裂紋產(chǎn)生的概率顯著減少,提高了合金的韌度和電導(dǎo)率;由于在銅中加入了少量的銀,在電導(dǎo)率下降甚少的情況下顯著提高了合金的力學(xué)性能和軟化溫度.我國無氧銅和銅銀合金的標(biāo)準(zhǔn)與目本無氧銅和美國無氧銅的標(biāo)準(zhǔn)對照見表1.由表1可見,我國的無氧銅允許的含氧量和夾雜物遠(yuǎn)高于國外同類標(biāo)準(zhǔn)中的含量,因此開發(fā)高質(zhì)量無氧銅十分重要一.經(jīng)多年的試驗研究,我們發(fā)現(xiàn)高純無氧銅銀臺金(TUoAg0.06合金)主要性能均趕上國際先進(jìn)水平,可以替代進(jìn)口材
5、料.表2是TUoAg0.06合金與國外無氧銅銀合金化學(xué)成分和主要性能對比.*男47歲高級工程師安徽省科技基金,國家火矩計捌資助項目1999-02-05收到初稿1999-0531收到修改稿緝h2.1含銀量范圍為了提高銅的抗拉強(qiáng)度和硬度,一般可添加臺金元素和增大冷變形度,但不同程度地降低了銅的電導(dǎo)率.為保持較高的電導(dǎo)率,試樣選用AgO.02～0.10的高純無氧銅銀合金.2.2真空熔煉工藝由Gibbs吸附理論可知,絕大多數(shù)的低熔點夾雜物將富集在晶界或界面.文獻(xiàn)[23用示蹤法測定B在晶界的局部偏聚濃度比晶內(nèi)高10倍,由于晶界本身是一個缺陷較多的過渡帶,金屬
6、中只要有I×106的低熔點夾雜存在,就可能使其在晶界的偏聚量達(dá)0.I左右,與Bi類似,Pb和se等也易偏聚在晶界處.另外,銅中的脆性化合物(Cu:O,CuS,Cu等)也易在晶界偏聚或沉淀,從而對合金性能產(chǎn)生一系列不利的影響.通常在電解銅中存在約500×10-f,的氧和夾雜物,用一般的化學(xué)方法難去除.而通過真空冶煉0,提高真空度,可以使蒸氣壓較高的元素?fù)]發(fā),從而去除Pb,Bi,Sb等低熔點有害元素.為此采用ZG一25真空感應(yīng)爐進(jìn)行熔煉和鑄錠,選擇高純石墨坩堝和鐵模.每爐裝入量25kg,Cu一次性裝入坩堝,Ag裝入料斗中,裝入的原材科必須純度高,清潔無
7、銹.在真空度達(dá)到0.6Pa時開始送電,緩慢升高功率,使氣體在熔化期盡可能排出在爐料完全熔化后,提高功率和真空度,保持適當(dāng)?shù)木珶挄r間,使銅液中的氣體進(jìn)一步排出和夾雜物加速揮發(fā).因此,精29?孫向明等:高純無氧銅銀合金的研究材料化學(xué)成分塒夾雜物×lO電導(dǎo)率IACS.力學(xué)性能軟化溫度線膨脹系數(shù)疲勞強(qiáng)度cu+AgAgo軟態(tài)硬態(tài)/MPaHVaC×10…/Cd～-/MPa煉期的真空度控制在0.5～0.6Pa,溫度控制在1200~1270.C,精煉時間一般為3o～40min.在銅液純凈,脫氧良好,溫度適中時可分批加入Ag料,進(jìn)行大功率攪拌,使Ag均勻化.在120
8、0~C左右進(jìn)行澆注,此時要保持臺金液平穩(wěn)上升.2.3臺金的加工合金錠在熱軋前要切除冒口和銑面,將經(jīng)過表面處理的合金錠在電阻
