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在金属黏结剂金刚石工具中,应用最多的金属是铜和铜基合金粉末.如金属矿地质钻头,金刚石锯片,金属黏结剂砂轮,磨块,磨轮,厚(薄)壁工程钻头,石油钻头等. 铜和铜基合金之所以应用如此之广,是因为铜基黏结剂有满意的综合性能,较低的烧结温度,好的成形性和可烧结性,及与其他元素的相容性. 虽然铜对金刚石几乎不润湿,但铜合金对金刚石的润湿性得到大幅度的改善.如Cu和碳化物形成元素Cr,Ti,W,V,Fe等的Cu合金,可以大大减小铜合金对金刚石的润湿角[1]. 铜基合金中应用较多的有白铜合金(Cu-Ni合金),黄铜合金(Cu-Zn合金),青铜合金(Cu-Sn合金).白铜合金具有比青铜合金,黄铜合金更高的强度,青铜合金具有对金刚石(石墨)最小的润湿角.黄铜的强度居二者之间. 铜在铁中的溶解度不高,在γ-Fe中溶解度为8%以下,在α-Fe中为2.13%,在铁中过量的铜,急剧降低铁的热加工性能,使钢......
由于锰发生多晶型转变,Cu-Mn合金系变得更复杂,图58是其基本状态图.该图表明,铜和锰形成一连续固溶体.在温度870℃和含35%锰的地方固相线与液相线相互重迭.γ固溶体具有面心立方晶体结构,但铜在a或β锰中的固溶度即使有,也很小. 图58 Cu-Mn平衡图 60年代发展起来的约含50%锰的二元合金有特别高的减振能力,适用于吸收振动和降低噪音.含有12%锰和4%镍的三元合金是著名的电阻丝(锰铜).另有一种含10%锰及2%铝的高电阻合金,温度达350℃时电阻温度系数仍为零.Cu-Mn-AL赫斯勒合金的特殊磁性能已在第一章中介绍. 含有等量镍和锰的三元合金系,其含量约在7%以上时可以用热处理方法进行强化,得到的维氏金刚石硬度为500;它们还有抗高温腐蚀的能力. ......
W-Cu是一种复合材料,它既有钨的低膨胀特性,又含有高导热的组元铜,尤其可贵的是,其热膨胀系数和导电导热性能可通过调整材料的成分而加以设计,因而给该材料的应用带来了极大的方便.目前该材料作为微波器件或集成电路的封装,起到了支承及散热的作用.这种材料w(W)=80%~90%,余为Cu.以W,Cu粉为原料,经粉末冶金制成封装材料,如图9-6所示. 图9-6 微波管用W-Cu封装材料......
Cu同样作为金属陶瓷中的金属相, 在电解过程中会发生与金属相Ni相同的反应, 但是不同的是金属Cu在反应过程中可能会有两种价态存在形式, CuO或者Cu2O, 这就使得生成铜铝尖晶石的反应有所不同, 可能由下列两种反应得到: 6CuF+4Al2O33Cu2Al2O4+2AlF3 (3-8) CuF2+4/3Al2O3CuAl2O4+2/3AlF3 (3-9) 另外...应在不同温度下的标准自由能变化, 如表3-6所示. 表3-6 含Cu物质可能发生反应的标准吉布斯自由能 上述热力学数据表明, 生成的CuAl2O4, CuAlO2的反应吉布斯自由能均为负值, 氟化物与电解质成分反应生成CuAl2O4, CuAlO2的可能性大于由Cu氧化后的氧化物转变为铜铝尖晶石. ......
Cu和Au的电子结构也相似,但Cu的电子跃迁能低于Au.在Au-Cu合金中,随着Cu含量增高,合金的电子跃迁能降低,反射率曲线向更低能量方向迁移,也就是合金的光吸收波段逐渐向Cu的吸收波段靠近,在反射率曲线上是红光波段(640~750nm)的反射率明显提高(见图3-8[3]),使合金的颜色由纯金黄色逐渐转变为玫瑰色直至铜红色.因此,在Au-Cu合金中,Cu组元有增强红色色调的倾向. 图3-9[3]所示为Ag-Cu合金的特征反射率曲线.Cu和Ag的电子结构也相似,但Cu的电子跃迁能低于Ag.添加Cu到Ag中,随着Cu含量增高,反射率曲线向更低能量或更长波段方向迁移,而短波长波段的反射率逐渐降低,这使Ag的白色逐渐褪色而转向玫瑰红直至铜红色.反过来,添加Ag到Cu中,随着Ag含量增高,反射率曲线向更高能量或更短波长方向迁移,即短波长波段的反射率逐渐升高,这使Cu-Ag合金从铜红色逐渐褪色并......
铜与金属间化合物ZrCu3形成共晶体,ZrCu3含32.8%锆,熔点为1138℃.Cn-Zr状态图的有关部分表示在图57中,该图显示共晶点大约在含锆量12.9%,温度处965℃,然而关于其精确成分有些争论.ZrCu3的固溶度低,从965℃含0.15%锆降到900℃只有0.08%锆,室温降到0.01%锆以下. 图57 Cu-Zr平衡图 热处理包括从850-900℃温度淬火,然后在温度375-450℃范围内进行沉淀处理,也可在固溶处理后进行冷加工再在上述温度区间进行沉淀处理.热处理使得合金导电率超过国际韧铜标准的90%,而室温或高温抗张强度超过通常的Cu-Cr合金. ......
铜在地壳里的含量为0.11%左右.铜族矿物较多, 主要有自然铜(Cu), 黄铜矿(CuFeS2), 斑铜矿(CuSFeS4), 辉铜矿(Cu2S), 锑黝铜矿(Cu12Sb4S13)等.由于铜易氧化, 所以这些矿物都不大稳定. 铜是一种紫红色金属, 溶点1083℃, 密度8.5~9 g/mm3, 硬度2.5~3 kg/mm2.铜具有良好的导电性, 导热性, 延展性, 抗强力, 容易与其他金属制成合金.在电气工业中用以制作电线, 电缆, 电机设备等等. 鉴定方法: 硫氰酸汞钾显微结晶法. 方法原理: 在弱酸性或中性溶液中, 铜与硫氰汞钾(或铵)相遇, 便会立即生成硫氰酸汞铜结晶: 由于结晶形态和颜色都很特殊, 可认为是铜的特效反应. 溶剂: 1:1硝酸, 1:3磷酸. 试剂: 硫氰酸汞钾[K2Hg(CNS)4], 3%水溶液. 操作: 用1:1硝酸在凹玻片上加热溶解......
平衡图是富铜部分示于图56,但数值不是严格确定的.共晶体出现在1070℃约1.5%铬处,铬在铜里的固溶度低,从1070℃大约含0.65%铬降低到800℃时只含0.1 5%铬,在室温降到0.01%铬以下,从而为固溶和沉淀热处理工艺奠定了基础. 图56 Cu-Cr平衡图 工业用合金含1%铬的铬-铜合金,固溶处理后电导率达国际韧铜标准的45%,随后沉淀热处理导电率上升到80%以上.通过充分热处理后抗张强度增加,其软化温度约在400℃,为冷加工铜的两倍.这种合金可在铸造状态和变形状态下使用. ......
状态图52表明合金是连续固溶体,具有面心立方点阵,含镍量刚好超过30%,点阵最大收缩率有0.11%.应注意,除冷却曲线外,固相线无详尽的说明. 图52 Cu-Ni平衡图 磁性转变表明,由于居里转变线在常温下会与相图水平线相截(常温下截点处约含68.5%镍,绝对零度处约含41.5%镍),当温度低于铁磁转变线时,合金具有磁性. 连续固溶体合金具有塑性,可以用热加工工艺和冷加工工艺制备.铜-镍合金均有很好的抗腐蚀性,特别是抗海水腐蚀.铜镍合金能被碳,氧和硫脆化,温度超过800℃时,任何碳都会沉淀析出.各种元素对二元合金系的影响是: 锰:锰是常用的脱氧剂,某些合金中加入量可达1%或2%. 铁:铁量1%或2%会增加抗腐蚀性,特别是抗快速流动海水的冲击腐蚀.通常900℃淬火铁会弥散而均匀地分布,对加工工艺没有不利影响. 锡:锡是一种含9%镍和2%锡的特殊合金,有良好的抗......
钨基合金电触头材料最常见的是前面介绍的两大类,即W-Cu系列电触头合金和W- Ag系列电触头合金.而WC-Cu系列电触头合金则少用.后者主要用于小电流,高电压场合,作空气(真空)自动开关.这类材料综合了Cu的良好导电,导热性和WC的高熔点,高硬度和高耐磨性,而且抗熔焊性好,能经受强电弧腐蚀和分断大电流[35].其主要成分由WC和Cu组成,常用成分为WC56-Cu44.WC,Cu的物理力学性能见表9-6[48]. 表9-6 Cu与WC的物理力学性能 其制备方法与W-Cu系列电触头合金基本一致,只是将W用WC代替,也是采用粉末冶金工艺来实现.多用熔渗法制造.将WC粉压制成骨架,在真空或纯氢中于1500℃左右烧结,然后在真空或纯氢中渗铜.由于WC性脆且电阻率高,加入铜可大大改善材料机械强度和电导率.但WC-Cu系列电触头合金存在缺点,在使用时与上述二者一样,触头表面氧化生成氧......
