Vara sakausējumu klasifikācija un sakausējuma elementu loma
Vara sakausējums attiecas uz sakausējumu, ko veido, tīram vara pievienojot vienu vai vairākus citus elementus. Vara sakausējumu klasifikācija ir diezgan viegli saprotama. Ir daudz vara sakausējumu krāsu. Vara sakausējumiem, kas nav-varš, ir dažādas krāsas. Vara sakausējumiem galvenokārt ir violeta, dzeltena, ciāna un citas krāsas.
1. Klasifikācija
Vara sakausējumu klasifikācija: pēc krāsas
1. Misiņš: attiecas uz sakausējumu uz vara un cinka bāzes, ko var iedalīt vienkāršā misiņā un kompleksajā misiņā. Trešā kompleksā misiņa sastāvdaļa tiek nosaukta par niķeļa misiņu, silīcija misiņu utt.;
2. Bronza: attiecas uz vara-sakausējumiem, kas nav vara-niķelis un vara-cinka sakausējumi. Galvenās šķirnes ir alvas bronza, alumīnija bronza un īpašā bronza (pazīstama arī kā augsta vara sakausējums);
3. Baltais varš: attiecas uz vara -niķeļa sakausējumu;
4. Sarkanais varš: attiecas uz tīru varu. Galvenās šķirnes ir bezskābekļa -varš, sarkanais varš, ar fosforu deoksidēts varš un sudraba varš.
Vara sakausējuma klasifikācija: dalīta pēc funkcijas
1. vara sakausējumi elektrovadītspējai un siltuma vadītspējai: galvenokārt ne-leģēts varš un mikro-leģēts varš.
2. Strukturālie vara sakausējumi: ieskaitot gandrīz visus vara sakausējumus.
3. Pretkoroziju-izturīgi vara sakausējumi: galvenokārt ietver alvas misiņu, alumīnija misiņu, dažādus ne-balto varu, alumīnija bronzu, titāna zilo u.c.
4. Nodilumizturīgi-vara sakausējumi: galvenokārt ietver sarežģītu misu, alumīnija bronzu utt., kas satur svinu, alvu, alumīniju, mangānu un citus elementus.
5. Vienkārši-griežami vara sakausējumi: varš-svins, varš-telūrs, varš-antimons un citi sakausējumi.
6. Elastīgs vara sakausējums: galvenokārt antimona bronza, alumīnija bronza, berilija bronza, titāna bronza utt.
7. Amortizējošs vara sakausējums: vara sakausējums ar augstu mangāna saturu utt.
8. Mākslinieciskais vara sakausējums: tīrs varš, misiņš, alvas bronza, alumīnija bronza, baltais varš utt.
Vara sakausējumu klasifikācija: sadalīta pēc materiāla veidošanas metodes
1. Lietais vara sakausējums: liešanu var izmantot arī deformācijas apstrādei.
2. Deformēts vara sakausējums: Deformētu vara sakausējumu var izmantot liešanai.
3. Lietus vara sakausējumus un deformētos vara sakausējumus var iedalīt lējuma varā, misiņā, bronzā un baltajā varā.
2. Sakausējuma elementu loma
Mikroelementu iekļūšana varā ir neizbēgama. Elementu atšķirīgo īpašību dēļ tie var nešķīst varā, tiem var būt neliels daudzums cieta šķīduma, liels daudzums cieta šķīduma vai bezgalīga savstarpēja šķīdība. Cietā šķīdība krasi samazinās, pazeminoties temperatūrai, un cietajā fāzē notiek sarežģītas fāzes izmaiņas. utt., tāpēc ietekme uz vara īpašībām ir ļoti atšķirīga.
3. Sakausējuma elementi
Ietekme uz vara sakausējumu vadītspēju
1. Ūdeņradis
Ūdeņradis un varš neveido hidrīdus. Ūdeņraža šķīdība šķidrā un cietā varā palielinās, paaugstinoties temperatūrai, īpaši šķidrā varā, kam ir liela šķīdība. Kad varš sacietē, ūdeņradis veido poras varā, izraisot vara izstrādājumu trauslumu. Cietā varā ūdeņradis eksistē protonu stāvoklī, un ūdeņraža elektroni aizpilda vara atomu S-slāņa orbitāles, veidojot protonu cieto šķīdumu. Lai gan tīram ūdeņradim ir maza ietekme uz vara darbību, ūdeņradis ir kaitīgs vara un vara sakausējumiem. Skābekli -saturošs varš radīs plaisas, atkvēlinot ūdeņradi. Dažādiem elementiem ir atšķirīga ietekme uz ūdeņraža šķīdību varā. Starp tiem tādi elementi kā Ni un Mn palielina šķīdību, savukārt tādi elementi kā P un Si samazina šķīdību. Ūdeņraža saturu lādiņā var kontrolēt, samazinot kausēšanas laiku, pielāgojot sastāvu un izmantojot kausējuma virsmu, kokogles pārklājumu un citas metodes, lai samazinātu ūdeņraža saturu varā.
2. Skābeklis
Skābeklis ir neizbēgams vara ražošanas procesā, un tā ietekme ir arī ļoti svarīga. Izņemot ļoti nelielu daudzumu cieta šķīduma varā, tas pastāv Cu2O formā. Vara oksīds nav ciets -šķīstošs varā un veido Cu+Cu2O eitektisko struktūru, kas ir sadalīta pie graudu robežām. Eitektiskā reakcija ir: L satur skābekli 0,39% ---- satur skābekli 0,01% + Cu2O, hipoeutektiskā varā Skābekļa saturs varā ir tieši proporcionāls eitektikas daudzumam, un skābekļa saturu varā var precīzi izmērīt, salīdzinot to ar standarta attēliem mikroskopā.
Skābekļa ietekme uz vara un sakausējumu īpašībām ir sarežģīta. Nelielam skābekļa daudzumam ir neliela ietekme uz vara elektrisko vadītspēju un mehāniskajām īpašībām. Rūpnieciskajam vara ir augsta elektrovadītspēja. Iemesls ir tāds, ka skābeklis kā mazgāšanas līdzeklis var noņemt no vara daudzus elementus. Kaitīgie piemaisījumi iekļūst izdedžos oksīdu veidā, īpaši tādi elementi kā arsēns, antimons un bismuts. Vara, kas satur nelielu skābekļa daudzumu, elektriskā vadītspēja var sasniegt 100% līdz 103% IACS. Augstas-tīrības varš, piemēram, 6N varš, var izdzīvot kriogēnos apstākļos. Pretestības vērtība ir diezgan zema.
Stingri jākontrolē elektriskās vakuuma komponentēs izmantotā vara skābekļa saturs. Iemesls ir tāds, ka elektriskās vakuuma ierīces ir jāiekapsulē ūdeņradi. Ūdeņraža klātbūtne varā izraisīs ūdeņraža izraisītu slimību un izraisīs ierīces bojājumus augsta vakuuma vidē.
Kad varš un vara sakausējumi tiek kausēti, parasti jāveic deoksidācija. Pie deoksidētājiem pieder fosfors, bors, magnijs utt., ko pievieno starpsakausējumu veidā. Fosfors ir visefektīvākais deoksidētājs, taču fosfora atlikuma daudzums ir stingri jākontrolē, jo tas var ievērojami samazināt vara un sakausējumu elektrisko vadītspēju.
3. Antimons, bismuts, sērs, telūrs, selēns
Šo elementu cietā šķīdība varā ir ārkārtīgi maza, un tie būtībā nešķīst varā istabas temperatūrā. Tie pastāv metālu savienojumu veidā un ir sadalīti graudu robežās. Tie maz ietekmē vara elektrisko un siltumvadītspēju, taču tie nopietni pasliktina vara un sakausējumu plastiskumu. Apstrādes veiktspēja, tās saturs ir stingri jākontrolē, un valsts standarti nosaka, ka tas nedrīkst pārsniegt 0,005%; Tā kā vara, kas satur šos elementus, ir labas griešanas īpašības, to izmanto arī inženierzinātnēs un tehniskajās aprindās, piemēram, hroma vara, ko var izmantot kā vakuuma slēdzi un automātisko slēdzi. Slēdža kontakti novērš slēdža kontaktu pielipšanu, kad ķēde ir pārrauta. Bismuta saturs bismuta varā var būt no 0,5% līdz 1,0%; telūrs-vara sakausējums, kas satur 0,15–0,5% telūra, var tikt izmantots kā ļoti vadošs, viegli{11}}sagriežams{12}}nerūsējošais tērauds. Skābekļa varu var pārstrādāt precīzos elektroniskos komponentos. Kā īpašam -nolūka vara sakausējumam šos elementus var pievienot, taču tā apstrādes tehnoloģija ir īpaša, un var izmantot tādas metodes kā apvalka ekstrūzija, aukstā ekstrūzija, liešana un pulvermetalurģija.
4. Arsēns, bors
Arsēnam ir liela cietā šķīdība varā, un saturs cietajā šķīdumā var sasniegt 6,8% līdz 7,0%. Arsēna klātbūtne varā ievērojami samazina tā elektrovadītspēju un siltumvadītspēju. To parasti pievieno kā modifikatoru, īpaši misiņam. Kondensatora sakausējumi ir vēl vērtīgāki. Kondensatora cauruļu izmantošana termoelektrostacijās un kuģos pēdējo 100 gadu laikā ir parādījusi, ka misiņš, kas satur 0,1% līdz 0,15% arsēna, var novērst misiņa dezincifikācijas koroziju un atrisināt misiņa kondensatora cauruļu problēmu. Agrīna noplūde ir nāvējoša problēma, tāpēc dažādi materiālu standarti nosaka, ka jāpievieno arsēns. Pieredze rāda, ka arsēnu nesaturošām HSn70-1 kondensatora caurulēm bieži rodas noplūde pirmajos 2–3 gados pēc lietošanas. Pēc arsēna pievienošanas kalpošanas laiks To var palielināt līdz 15 līdz 20 gadiem, ko sauc par lielu tehnoloģisko progresu vara sakausējumu izpētē. Iemesls, kāpēc arsēns var novērst misiņa dezincifikācijas koroziju, ir tas, ka daudzi pētījumi ir parādījuši, ka arsēns var samazināt vara elektrodu potenciālu, tādējādi samazinot elektroķīmiskās korozijas tendenci. Tā kā arsēna oksīdi piesārņo vidi un ir kaitīgi cilvēka ķermenim, rūpnīcās, kas kausē sakausējumus, būtu jāveic īpaši vides aizsardzības un aizsardzības pasākumi; arsēns jāpievieno galveno sakausējumu veidā, un arsēna saturs arsēna-vara galvenajos sakausējumos var sasniegt 15% līdz 30%.
Boram ir zema cietā šķīdība varā, un to parasti izmanto kā deoksidētāju. Atlikušais bors var rafinēt graudus. Cilvēki ir atklājuši, ka pasliktināšanās ietekme ir ļoti nozīmīga. Pievienojot arsēnam pievienotajiem misiņa sakausējumiem no 0,01% līdz 0,04% bora, tiek panākta labāka aizsardzība pret misiņa atcinkēšanu un koroziju. Bora oksīds ir lielisks pārklājošais līdzeklis vara sakausējumu kausēšanā un ir plaši izmantots. Boru parasti pievieno arī vara metināšanas materiāliem, lai novērstu metināmā metāla oksidēšanos.
5. Fosfors
Temperatūrai pazeminoties, fosfora cietā šķīduma daudzums varā strauji samazinās, sasniedzot 0,6% pie 300 grādiem un 0,4% pie 200 grādiem. Varā izšķīdinātais fosfors ievērojami samazina tā elektrisko vadītspēju. Mīkstās lentes, kas satur P0,014%, vadītspēja ir 94% IACS. P0,14% vadītspēja ir tikai 45,2%. Fosfors ir visefektīvākais un viszemākais{12}}deoksidētājs. Nelielu daudzumu klātbūtne var uzlabot kausējuma plūstamību, uzlabot vara un sakausējumu metināmību un izturību pret koroziju, kā arī paaugstināt pret-mīkstināšanas temperatūru. Tāpēc fosfors ir arī galvenā vara sastāvdaļa. Un vērtīgus piedevu elementus sakausējumos, fosfora vara sakausējumos, kas satur P0,015% līdz 0,04%, plaši izmanto ēku ūdensvadu, saldēšanas un gaisa kondicionēšanas iekārtu siltuma cauruļu un kuģu jūras ūdens cauruļu ražošanā; Vara sakausējuma plāksnes un sloksnes ar zemu-fosfora saturu tiek izmantotas. Plaši izmanto elektronikas un ķīmiskajā rūpniecībā, integrētās shēmas svina rāmja vara sloksnēs tiek izmantots arī liels skaits zemas-uzticamības vara sakausējumu; fosfora vara sakausējumi ar eitektisko sastāvu ir lieliski metināšanas materiāli. Augsta -vara sakausējumiem ir superplastiskums pie 580 līdz 620 grādiem, un tos var karsēt. Metināšanas stieple, kas izspiesta 3–5 mm, ir svarīgs materiāls vara un vara sakausējumu, tērauda un vara detaļu metināšanai.
6. Svins
Svins nav ciets,{0}}šķīstošs varā, un tā cietā šķīdība vara sakausējumos arī ir ļoti maza. Tas veido kausējamu eitektisku struktūru ar varu. Varam, kas satur 0 līdz 38% svina, šķidrais svins nesajaucas ar šķidro varu un sacietē. Izveidojas monokristāliska struktūra; cietā stāvoklī svins varā tiek izplatīts vienkāršā stāvoklī un var tikt izplatīts graudos un pie graudu robežas. Kad vara sakausējums, kas satur svinu, tiek pakļauts fāzes maiņai vai pārkristalizācijai, svinu pie graudu robežas var pārnest uz graudu robežu. Iekšā. Svinam nav būtiskas ietekmes uz vara un sakausējumu elektrisko un siltumvadītspēju, taču tas var uzlabot apstrādājamību. Svina daļiņas ir cieta fāze, kas ir gultņu materiāliem vēlamā mīkstā fāze. Tāpēc svinu saturošs varš un sakausējumi ir vērtīgi un viegli{12}}izgriežami materiāli. Gultņu materiāli ir populārāki tirgū to zemo izmaksu dēļ. Svinu{16}}saturošs misiņš tiek plaši izmantots. Jo mazākas ir svina daļiņas, jo vienmērīgāks sadalījums un labāka veiktspēja. Svinu saturošu varu un sakausējumus var izmantot liešanai vai presēšanai. Svina misiņš ir vienfāze augstā temperatūrā (virs 500 grādiem), tam ir lieliska karstās apstrādes spēja un tas var izturēt lielas termiskās deformācijas. Tomēr tā ir fāze un a+ fāze istabas temperatūrā. Tam ir augsta deformācijas izturība un slikta plastika aukstās deformācijas laikā. , Pārmērīgs apstrādes ātrums radīs sakausējuma materiāla plaisas.
Attīstoties zinātnei un tehnoloģijām, svina saturs parastajā svina misiņā ir palielinājies no 0,8% līdz 2,5% līdz vairāk nekā 5%, un pastāvīgi tiek izstrādāts jauns svina saturs, kas satur sarkano varu, misiņu, bronzu un balto varu. Īpaši jānorāda, ka svinu saturoši vara sakausējumi ir ļoti pielāgojami izejmateriāliem un tos var tieši ražot, izmantojot otrreizēji pārstrādātu varu, kas ir ļoti svarīgi vara apstrādes uzņēmumiem.
7. Dzelzs, cirkonijs, hroms, silīcijs, sudrabs, berilijs, kadmijs
Šo septiņu metāla elementu kopīgā iezīme ir tā, ka tiem ir ierobežota cietā šķīdība varā, un to cietā šķīdība krasi mainās, mainoties temperatūrai. Kad temperatūra sāk pazemināties pēc sakausējuma kristalizācijas pabeigšanas, sākas arī to cietā šķīdība varā. Samazinās un izgulsnējas no cietās fāzes metālu savienojumu vai elementāru elementu veidā. Kad šie elementi ir cieti, izšķīdināti varā, tie var ievērojami uzlabot tā izturību un tiem ir cieta šķīduma stiprinoša iedarbība. Kad tie izgulsnējas no cietās fāzes, notiek dispersijas nostiprināšanās. Rezultātā ir atjaunotas elektriskās un siltumvadītspējas īpašības. Tie ir tipiski novecojoši termiski -apstrādāti vara sakausējumi. Ar rūdīšanu (950–980 grādi, rūdīšanas ūdens) un novecošanu (450–550 grādi, 2-4 h) var iegūt augstas stiprības un augstas elektriskās vadītspējas īpašības. Nelieli sudraba daudzumi būtiski nesamazina vara elektrovadītspēju un siltumvadītspēju, bet var ievērojami palielināt pārkristalizācijas temperatūru, deformācijas izturību un nodilumizturību. To plaši izmanto motoru komutatoros un pēdējā laikā ātrgaitas vilcienu kontaktvadu ražošanā. . Varam piemīt īpašība, ka trieciena rezultātā nerada dzirksteles, un tas ir svarīgs aviācijas instrumentu materiāls. Tā kā kadmijs ir toksisks un piesārņo vidi, tā izmantošana sarūk. Berilija varš ir viselastīgākais materiāls. Berilijs visvairāk stiprina varu. Berilija vara stiprums pēc termiskās apstrādes var sasniegt 4 līdz 5 reizes lielāku par tīra vara stiprumu.
Dzelzs var rafinēt graudus un uzlabot vara un sakausējumu īpašības. Vidēs, kur nepieciešamas antimagnētiskas īpašības, dzelzs saturs ir stingri jākontrolē, parasti zem 0,003%.
Cirkonija un hroma{0}}vara sakausējumiem ir augsta elektrovadītspēja, izturība un laba mīkstināšanas pretestība. Tie ir labākie elektrodu sakausējumi, un tiem ir liela nozīme kosmosa dzinējos.
Silīcija bronzai ir augsta izturība un nodilumizturība. Dzelzs, cirkonijs un hroma bronza ir jaunākie augstas-stiprības un augstas{2}}vadītspējas vara sakausējumi, un tiem ir liela nozīme elektrodu ražošanā.
Dzelzs, silīcija, cirkonija un hroma{0}}vara sakausējumi ir kļuvuši par vara sakausējumu pamatu integrēto shēmu vadu rāmjiem, un ļoti aktīvi tiek pētīts to sakausējumu sastāvs un īpašības.
8. Cinks, alva, alumīnijs, niķelis
Šo četru elementu kopīgā iezīme ir tā, ka tiem ir liela cietvielu šķīdība varā, kas ir attiecīgi 39,9%, 15,8% un 9,4%. Niķelis bezgalīgi šķīst viens otrā. Tie veido nepārtrauktu cietu šķīdumu ar varu, un tiem ir plašs vienas{5}fāzes laukums. Tie var ievērojami uzlabot vara mehāniskās īpašības un izturību pret koroziju, bet arī samazina vara elektrisko un siltuma vadītspēju. Salīdzinot ar citiem metāla materiāliem, joprojām ir lieliski elektriski un siltumvadoši materiāli. Tie veido vērtīgus sakausējumus ar varu, ko var iedalīt misiņa, bronzas un baltā vara sakausējumos, veidojot pamatu milzīgai sakausējumu sistēmai. Šiem sakausējumiem ir lieliskas visaptverošas īpašības. Piemēram, misiņam ir augsta izturība, nodilumizturība, izturība pret koroziju, augsta siltumvadītspēja un zemas izmaksas; bronzai ir augsta izturība, nodilumizturība un izturība pret koroziju; baltajam vara ir ļoti laba izturība pret skarbo ūdens kvalitāti un jūras ūdens koroziju. Visas šīs priekšrocības ir citas priekšrocības. Metāla materiālus nevar nomainīt.
9. Retzemju elementi
Retzemju elementi parasti gandrīz nešķīst varā, bet neliels daudzums retzemju metālu, pievienoti atsevišķi vai jauktā veidā, labvēlīgi ietekmē vara mehāniskās īpašības un maz ietekmē vara elektrisko vadītspēju. Šāda veida elementi var veidot savienojumus ar augstu-kušanas-punktu ar tādiem piemaisījumiem kā svins un bismuts varā. Sīkas sfēriskas daļiņas ir vienmērīgi sadalītas graudos, uzlabojot graudus un uzlabojot tērauda plastiskumu augstā temperatūrā{4}}. 0,008% jauktu retzemju pievienošana vara var ievērojami uzlabot vara procesa īpašības; pievienojot mazāk par 0,1% Y, uzlabojas vara mehāniskās īpašības un procesa īpašības; vara sakausējumu mehāniskās īpašības, kas satur 0,01% ~ 0,15% La Tā veiktspēja, elektriskā vadītspēja un mīkstināšanas pretestības temperatūra ir labāka nekā Cu-0,15Ag sakausējumam, un tas ir izmantots rūpniecībā.
10. Ugunsizturīgi metāli un citi metāli
Tādi elementi kā volframs, molibdēns, niobijs, urāns un plutonijs gandrīz nešķīst varā cieti, savukārt titāns, cirkonijs, hroms, kobalts un citi elementi varā nelielos daudzumos šķīst cieti, taču tie visi attīra vara graudus dažādās pakāpēs un paaugstina tā pārkristalizācijas temperatūru. , neitralizē dažu kausējamu piemaisījumu kaitīgo ietekmi, kas palīdz uzlabot plastiskumu augstās -temperatūras apstākļos.
Vara sakausējumi, kas satur nelielu daudzumu cirkonija (Cl5000, C15100, C18100), kobalta (C17110, C17500) un hroma (C18400, C18200, C18500), ir izmantoti rūpniecībā un ir kļuvuši par labiem elektromateriāliem.
