铜基弹性材料(改)课件.pptx

1、铜基弹性材料是一种历史悠久用途广泛的材料，具有一定弹性、强度、良好的导电、导热性、耐蚀性、和良好的加工成型性能。是一种重要的导电弹性材料，在电器接插件、弹簧、开关、触头等各种导电弹性元件及电子、通讯、仪表等工业中广泛应用铜基弹性材料简介铜基弹性材料简介铜基弹性材料的发展铜基弹性材料的发展传统的铜基弹性材料主要是铍青铜、锡磷青铜、镍白铜、钛青铜等随着现代工业和科学的发展，又开发出来了Cu-Ni-Sn系、Cu-Ni-Mn系、Cu-Ni-Si-Al系、铝镍黄铜弹性材料在弹性合金研究方面处于领先地位的美国日本等国家、研究方向主要集中在材料的性能和成本两个方面，而我国弹性铜合金研究起步较晚，弹性铜合金不

2、仅数量，跟主要是产品质量不能满足现在对电子元器件应用弹性材料的需求。铜基弹性材料的分类铜基弹性材料的分类根据强化机制主要分为5类p低温退火强化型合金：锡磷青铜、锌白铜、黄铜、特殊铝青铜 等，p时效析出硬化型合金：铍青铜、钛青铜、镍铍合金 等，p调幅分解强化型合金：铜镍锡合金、铜镍铬合金 等，p纳米粒子弥散强化型合金：铜铁磷合金、铜铌合金 等，p包覆型复合材料：轧制包覆型、电镀型 等。锡磷青铜锡磷青铜的发展：工作超过150时、强度下降较大。日本同和金属公司开发NB-105和NB-109合金用来做汽车连接器。在生产过程中追求晶粒的进一步细化，改变铸造工艺。锌白铜锌白铜具有优良的耐蚀性、钎焊性和中等

3、以上的强度（强度约为580-865 MPa硬度约为120-270HV），弹性好（伸长率约为2-4%，杨氏模量约为133E/GPa)，易于冷加工，耐热耐寒，塑性高，还有很好的电学性能，除了结构材料，还常用于重要的高电阻和热电偶合金。用于制造耐蚀的结构件和弹簧、接插件，或是用于做精密仪器，医疗器械，通讯工业，卫生工程的各种零件。以前国内锌白铜品种单一，只有BZnl5-20一个牌号，经过近几年的研制，开发了BZnl5-38、BZnl2-29、BZNl8-26、BZNl8-17、BZNl5-30-0.3、BZNl8-20等多个牌号以满足电子、宇航、通信行业的需求黄铜黄铜具有较高的强度（抗拉强度约为68

4、6-892MPa，硬度约为115-180HV，杨氏模量约为103E/GPa，剪切模量约为38GPa，伸长率约为10-40% ），极优良的冷热变形能力，抗蚀性虽然高但是对应力腐蚀敏感。但是其性能随时间变化而变化u美国在弹性黄铜方面拓展出来系Cu-Zn-Al-Ni （ C69000 ）和Cu-Zn-Al-Co系（ C68000 ）u日本比较成熟的弹性黄铜方面产品除了Cu-Zn-Al-Ni和Cu-Zn-Al-Co系还有Cu-Zn-Al-Fe系和Cu-Zn-Al-Sn系等产品，但是Cu-Zn-Al-Sn系伸长率较低，Sn价格昂贵，限制其在某些区域的使用u我国在黄铜的改造上主要有浙江冶金研究院的73Cu

5、-22Zn,洛阳的铜加工厂的73Cu-4Al-0.6Co-Zn等，两者均投入工业化生产西岭青铜黄铜锌白铜铍青铜 铍青铜具有优异的的机械性能、物理性能和化学稳定性，如高的强度（抗拉强度约为1098-1373MPa，硬度约为350-430HV）、弹性（杨氏模量约为130E/GPa，剪切模量约为48GPa，伸长率约为2.5% ），以及优良的导电性、导热性、耐蚀性、耐磨性、耐疲劳性等。是至今为止最好的重要弹性材料。 但是铍青铜合金成本高，生产工艺相对复杂，铍的氧化物和粉尘等有毒物质对人和环境会产生公害，高温抗应力松弛能力差，对热处理敏感，近年人们一直在寻求其的替代产品 目前，美国和日本仍然是世界上铍青

6、铜材料主要生产国。今年各国都在朝低铍含量、添加微量元素和改进加工工艺等方向努力，但是中国在这方面研究仍不足。钛青铜 钛青铜是五十年代末期出现的合金，其具有与铍青铜同样具有的高强度（抗拉强度约为735-1373MPa）、硬度（硬度约为250-400HV ）、弹性（杨氏模量约为122.58E/GPa，伸长率约为8.0% ）和良好的耐磨性、耐蚀性、加工性和可焊性，并且高温性能由于铍青铜。与此同时，钛青铜还具有生产工艺简单，原料丰富，价格便宜等优点。 但是钛极易氧化，在非真空熔炼时，烧损极大，合金成份难以控制，容易产生钛的氧化物夹杂，影响合金性能。 如今，日本已经用这种合金部分代替铍青铜制造敏感元件和

7、弹簧接插件。我国正在研制的钛青铜为Qti，另外还研制三元钛青铜，尝试在钛青铜中增加铝等元素。铜镍锰合金 今年国外对铜镍锰合金进行大量研究，从性能数据上看，该合金有比铍青铜更高的抗拉强度和弹性。该合金具有高的机械强度、硬度、弹性和工作温度，并且加工工艺优良，热处理要求不严格。同时，该合金还具有良好的耐蚀性能和工艺性能，价格也便宜。铜镍硅铝合金该合金主要由浙江大学研制，具有良好的弹性，可用来制造仪器仪表、电子通信中的精密元件。同时具有良好的导电性、较高的抗张强度、弹性极限和韧性，较高的软化温度，抗应力松弛能力强，加工性能好，焊接、电镀性能良好，很高的耐蚀性和抗氧化性，原料来料丰富无毒。钛青铜铜镍锰

8、合金铜镍锡合金铜镍锡合金纳米粒子弥散强化型弹性铜合金纳米粒子弥散强化型弹性铜合金是添加于铜固溶体中的某些元素，其溶解度随温度下降而急骤下降，以单质或金属化合物质点析出，通过弥散微粒阻碍位错滑移和抑制再结晶来提高强化效果和热稳定性；同时，由于这些质点从固溶体中析出，减少了晶格畸变，降低了应力场强度，从而使合金的导电率也明显提高。这类高性能的铜合金通称为高铜合金，是复合材料，其强度高，导电性和热稳定性好，是很有发展前途的一类合金。这类合金牌号很多，各个国家、不同的制造厂商有不同的系列，但应用最广的是Cu-Fe-P系合金：这类合金的主要设计方向是：改进和开发新的材料制备技术，以获得性能优异的材料，并

9、开发新品种，形成系列产品。包覆型复合材料制备包覆型复合材料的根本目的是多功能化，这是单一的金属材料所不能满足的。随着仪器仪表工业的发展对一些构件要求其相关特性是多重的，如微型开关及继电器用电接触点及导电片，连接器用电接触点及弹簧片，电位器用电刷及导电弹簧片等电器零部件要求材料的相关特性是：电接触特性、强度、耐蚀性、焊接性、硬度、耐磨、加工成形性、导电性等。为此，均需采用包覆材料。另外，微量降低成本也需采用贵廉材料的包覆复合。主要材料有包覆型金属粉末Cu/W、Ag/CuW等制成的复合材料。当前在这一领域设计方面应解决的问题是：（1）大力开展复合工艺、技术与相应设备的研究与开发工作，实现制品化材料的高精度、高性能、高生产效率和低成本。（2）开展复层的表面及界面研究工作，发展新型的复层材料。