铍铜合金因其高强度、高弹性、耐腐蚀、耐疲劳、抗磨损、铸锻性、非发火性、非磁性等诸多的优良性能而使得它的市场景十分广阔主要应用于机械、电子行业。据预测世界铍铜市场增加率为10～15我国铍铜市场量随着国民经济发展的要求在未来的10内将会保持稳步增长的势头。

 

铍铜合金中铍素化学活性高在高温熔炼、铸造情况下合金氧化、吸气严重导致铸锭成品率低产生气孔、起皮、夹杂、偏析等缺陷国内外从事铍铜事业的工程技术人员虽进行了大量研究尝试了多种途径但收效不大。

 

稀土素早已因其优良特性而广泛应用于冶金(主要是钢铁、铝合金、锌合金、镁合金)、石油、化工、玻璃、陶瓷、荧光材料、农业、医药中但在国内外铍铜行业未见有其相关应用报道。故笔者以此文抛砖引玉以期铍铜能帮助身边越来越多的朋友！

 

稀土在铍铜合金中的作用

 

一、稀土在铍铜合金中的物理化学作用

 

1、细化晶粒稀土素CLY(除N外)能明显细化晶粒从而改善铜的机械性能。用不同稀土素处理后合金的晶粒尺寸发生明显变化

 

2、脱氧稀土金属化学活性高高温下极易与氧化合生成氧化物显著提高抗氧化性能。这

 

是由于添加稀土以后氧化激活能提高了导致了氧化速度降低。

 

3、脱硫稀土与硫作用G0具有很大的热稳定性。加入稀土能使条状硫化物呈球状分布起了变性作用从而使性能得到改善。稀土硫化物熔点高大多在2000℃左右这些化合物的密度低于铜在金属液凝固以以固态析出。

 

4、在稀土对硫化物合适的“组织控制”、“形态控制”的变性作用下或适当的比值下条状硫化物呈球状分布可以克服条状硫化物产生的合金性能方向性克服焊接特别是厚板焊接热影响区的层状撕裂改善铍铜的热加工性能

 

5、与氢的作用稀土不但有相当大的贮氢能力而且能形成两种氢化物(RH2-хRH8-х)这样能大大降低铸锭的气孔率。

 

6、与低熔点杂质的作用原材料工业电解铜中常含有OSPB和A等杂质O和S与C生成(C+C2O)和(C+C2S)共晶体这两种共晶体均为脆性相加工时易引起“冷脆”性影响加工性能;P和B与C生成低熔点化合物(C+P)和(C+B)沿晶界呈状分布在热轧时引起开裂即所谓的“热脆性”。稀土金属活性高高温下极易与O和S化合生成氧化物、硫化物及氧硫化物;与低熔点的P和B生成高熔点的稳定化合物这些化合物的密度低于铜因此易上浮排除起净化作用。

 

7、改变夹杂物的形貌将不同稀土添加量的铜进行定量分析未加稀土素夹杂物多为不规则棱角形的C2O和C2S当稀土增至005时部分夹杂物已球化;当增至032时夹杂物全部球化稀土夹杂物取代了C2O和C2S使夹杂物由固溶态变为稀土化合物析出从而排除或降低夹杂物的有害作用提高铍铜合金的成品率、电导率。

 

稀土对铍铜合金工艺性能的影响

 

1、对粘度和流动性的影响稀土能使金属液粘度变小流动性增加从而使铸锭表面质量得到改善。

 

2、防止偏析合金中由于铍、铜各组成物的比重差较大在液态下将会出现分层液析现象造成上下区域化学成分的不均匀加之搅拌不充分即可能形成比重偏析使得铸锭铍、镍的上下成分有一定差异。造成铸锭各部分机械性能、物理性能及抗腐性等的不同;使加工发生困难。稀土能有效防止偏析效果优于镍可消除铍偏析。

 

3、对铍铜合金性能的影响由于稀土具有上述净化、除杂、改变夹杂物形态和细化晶粒等效果使铍铜合金性能得到改善:提高合金的机械性能、改善高温塑性、消除或减轻加工时造成的困难从而改善铍铜合金的导电、导热、耐腐蚀、焊接及高温抗氧化性能。

 

稀土加入铍铜合金中的方法及问题分析

 

1、稀土在铍铜合金中的应用以Y的效果最好但价格高;混合稀土较单一稀土便宜所以常用混合稀土金属或铜与稀土中间合金。用C-RE中间合金较好价格不高稀土收率也较高。

 

2、稀土含量对夹杂物总面积的影响

 

3、C-RE中间合金加入效果分析

 

C-RE中间合金应在出炉加入。稀土的应用成功与否的关键是加入量要适宜存留量适当对合金的各项性能有益过量反而有害。

 

稀土对铍铜合金性能影响的结论

 

1、从以上的研究、试验可以看出:稀土能成功应用于铍铜合金中其作用与理论分析相符;

 

2、C-RE中间合金应在出炉加入减少烧损提高收率;

 

3、从表3可以看出:C-RE中间合金在铍铜合金中的最佳加入量为01～012在此加入量时铍铜合金的各项性能都有很大程度的提高且铸锭缺陷明显减少;

 

4、C-RE中间合金在铍铜合金中的加入量不足达不到应用目的过量反而有害。

 

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