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1、高纯无氧铜眼合金的研究第24卷第1期2000年2月机械工程材料MaterialsiorMechanicalEngineeringVo1.24NO.1Feb.2000j2(7一1高纯无氧铜银合金的研究孙向明吕松强(安徽省冶金科学研究所安徽台肥23001I)-_———一———一一rMjj一『/蠛耍高纯无氧铜银台全具有高电导性,高软化温度和高强度,是串激电机换向器的新材料.为此研究j化学成分,熔炼I艺和加II艺对台全性能的影响主题词无氧铜银台金电导率软化温度力学性能蓝c机摭向StudyOnHigh—?PurityCu—'AgAlloyofOxygenFr
2、eeSunXiangmingLuSongqiang(AnhulProvincialMetallurgyScienceResearchInstituteHereiAnhut2300iI)AbstractHigh-purityCu-Agalloyofoxygenfreepossessratherhighelectricconductivityandso;[teningtemperatureandstrengh.thisnewI'/later~,Iiswet1suitabletobeusedinthetransverteroftheseriesmotor
3、Thee[1ectsotchemicalcomposition,meltingandworking.npropertiesforthealloyhavebeenstudiedinthispaper1引言2试验方法换向器是直流电机的重要部件之一,紫铜(T1)和无氧铜(TU1)是制造换向器的传统材料.随着微特电机制造技术的发展,电机的转速愈来愈高,体积愈来愈小.电机的电磁负荷增加,温升提高,因此对换向器材料的性能要求更为苛刻.由于紫铜和无氧铜的强度低,软化温度低,显然已不能满足微特电机换向器的要求,必须开发新材料.高纯无氧铜银合金O≤100×10_.,
4、夹杂物量2≤100×10_.,cu+Ag≥99.99(AgO.02～0.10),该合金由于氧和夹杂物含量极低,净化了晶界,使得晶界脆化和裂纹产生的概率显着减少,提高了合金的韧度和电导率;由于在铜中加入了少量的银,在电导率下降甚少的情况下显着提高了合金的力学性能和软化温度.我国无氧铜和铜银合金的标准与目本无氧铜和美国无氧铜的标准对照见表1.由表1可见,我国的无氧铜允许的含氧量和夹杂物远高于国外同类标准中的含量,因此开发高质量无氧铜十分重要一.经多年的试验研究,我们发现高纯无氧铜银台金(TUoAg0.06合金)主要性能均赶上国际先进水平,可以替代进口材
5、料.表2是TUoAg0.06合金与国外无氧铜银合金化学成分和主要性能对比.*男47岁高级工程师安徽省科技基金,国家火矩计捌资助项目1999-02-05收到初稿1999-0531收到修改稿缉h2.1含银量范围为了提高铜的抗拉强度和硬度,一般可添加台金元素和增大冷变形度,但不同程度地降低了铜的电导率.为保持较高的电导率,试样选用AgO.02～0.10的高纯无氧铜银合金.2.2真空熔炼工艺由Gibbs吸附理论可知,绝大多数的低熔点夹杂物将富集在晶界或界面.文献[23用示踪法测定B在晶界的局部偏聚浓度比晶内高10倍,由于晶界本身是一个缺陷较多的过渡带,金属
6、中只要有I×106的低熔点夹杂存在,就可能使其在晶界的偏聚量达0.I左右,与Bi类似,Pb和se等也易偏聚在晶界处.另外,铜中的脆性化合物(Cu:O,CuS,Cu等)也易在晶界偏聚或沉淀,从而对合金性能产生一系列不利的影响.通常在电解铜中存在约500×10-f,的氧和夹杂物,用一般的化学方法难去除.而通过真空冶炼0,提高真空度,可以使蒸气压较高的元素挥发,从而去除Pb,Bi,Sb等低熔点有害元素.为此采用ZG一25真空感应炉进行熔炼和铸锭,选择高纯石墨坩埚和铁模.每炉装入量25kg,Cu一次性装入坩埚,Ag装入料斗中,装入的原材科必须纯度高,清洁无
7、锈.在真空度达到0.6Pa时开始送电,缓慢升高功率,使气体在熔化期尽可能排出在炉料完全熔化后,提高功率和真空度,保持适当的精炼时间,使铜液中的气体进一步排出和夹杂物加速挥发.因此,精29?孙向明等:高纯无氧铜银合金的研究材料化学成分埘夹杂物×lO电导率IACS.力学性能软化温度线膨胀系数疲劳强度cu+AgAgo软态硬态/MPaHVaC×10…/Cd～-/MPa炼期的真空度控制在0.5～0.6Pa,温度控制在1200~1270.C,精炼时间一般为3o～40min.在铜液纯净,脱氧良好,温度适中时可分批加入Ag料,进行大功率搅拌,使Ag均匀化.在120
8、0~C左右进行浇注,此时要保持台金液平稳上升.2.3台金的加工合金锭在热轧前要切除冒口和铣面,将经过表面处理的合金锭在电阻
