稀土元素一般幾乎不(bú)固溶與銅,但少量的稀土金屬不管是單個加入還是以混(hún)合稀土的形式加入,都對銅的力學性能有益,而對銅的電導率影響又不大,這類(lèi)元素可與銅中(zhōng)的雜質鉛、鉍等形成高熔點化合物,呈(chéng)細(xì)小的球形質點均布於晶粒內(nèi),細化晶粒,提高銅(tóng)的高溫塑性,即800時銅合金的伸長率與麵縮率隨著鈰含量提高而顯著上升。
稀土元素是一種具有較大負電性(xìng)與(yǔ)很大化學活性的元素。當其加入銅及銅合金時,可有(yǒu)如下作用:
1)、由於稀土在(zài)銅中固熔度小,易與其(qí)他元素化合,生成高熔點化合物,成為彌散分布的異質成核核心,而起到(dào)細化晶粒,縮小柱狀晶區,改善鑄錠組織的變質作用;
2)、由於稀土易與氧、氫、氮(dàn)、硫以(yǐ)及鉛、鉍等雜(zá)質作用成渣,起到脫氣、除雜、淨化熔(róng)體,進而改(gǎi)善合金的加工工藝(yì)性能與成品的使用性能之作用。
3)、由於稀(xī)土能使表麵氧化膜等更加致(zhì)密,並增加氧化膜與(yǔ)基體之(zhī)結合強度,從而起到(dào)提高(gāo)耐熱、耐蝕與防表麵變色(sè)性能之作用。
稀(xī)土元(yuán)素在銅的(de)淨化作用,消除晶界上有害雜質的影響,改善銅的導電、導熱及加工性能與耐腐蝕性能;稀土金屬熔點(Ce720℃ La920℃)<銅(tóng)(1083℃),進入銅液後迅速(sù)生成高熔點化合物,在熔體中懸浮和彌散分布,凝(níng)固過(guò)程中(zhōng)產生異(yì)質晶核,使晶粒細化,凝固時間縮短,柱狀晶區縮小,防(fáng)止(zhǐ)偏析。此外還能(néng)改善機械性能、提高再結晶溫度、改善冷加工性能、增強耐磨性等。
α相和β的相對(duì)含量
為了保證合金不僅要具有一定的強度、硬度使之耐(nài)磨損(sǔn);而且還(hái)要保證其能(néng)夠經受一定的衝擊,具有一定的韌性。這(zhè)就使得合金中的α相與β相(xiàng)的相對含量有一定的要求。有資料指出當合金中除Cu、Zn、Al以外其它元素不(bú)變的情況下,α相與β相(xiàng)含量百(bǎi)分比為66%/33%時,其性能бb為550MPa、δ10為8·0%、HB為146 kg/mm2;當α相與β相含量百分(fèn)比為27%/62%時,бb為(wéi)760 MPa、δ10為(wéi)7·0%、HB為(wéi)179 kg/mm2。由此可見,β相相對含量高的合金抗拉強度及硬度均高。一般為了降低材料的成本,盡可能使Zn含量高些,為(wéi)了避(bì)免產生較多的γ相而使材料的韌(rèn)性降低,
Zn的含量在設計合金時應有一個控製的上限。Al顯著縮(suō)小α相區。因此,在設計(jì)合金的相組織時(shí),要(yào)將以上幾個方麵的因素綜合到一起考慮,並兼顧加(jiā)工工藝和熱處理製(zhì)度使最終獲得理想的相組織。
而對於這些元素的檢測我們可以(yǐ)用直讀光(guāng)譜儀對其進行檢測,也可以用手持式分析儀進行檢測元素分析。