銅及銅合金物理冶金基礎(chǔ)-緒論

銅及銅合金物理冶金基礎(chǔ)銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類1主要內(nèi)容紫銅的組織與性能4銅合金設(shè)計的基本原理2典型白銅與青銅的組織與性能6黃銅的組織與性能5金屬塑性加工原理7典型銅合金相圖3緒論0緒論§0.1概述

§0.2塑性加工在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用

§0.3金屬塑性加工及其理論基礎(chǔ)

§0.4塑性加工金屬學(xué)材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是人類社會進(jìn)步的里程碑。石器時代陶器時代青銅期時代鐵器時代硅材料和計算機(jī)技術(shù)信息時代當(dāng)代文明三大支柱：信息、材料和能源。1、材料的重要性§0.1概述鋼鐵冶金技術(shù)和人工合成有機(jī)高分子材料硅材料和計算機(jī)技術(shù)2、材料的多樣性物理化學(xué)屬性：金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料及復(fù)合材料。用途和特性：結(jié)構(gòu)材料和功能材料。應(yīng)用領(lǐng)域：電子材料、航空航天材料、能源材料、核材料、生物材料、建筑材料等。生產(chǎn)應(yīng)用的規(guī)模和歷史：傳統(tǒng)材料和新型材料。分類無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，相互交叉?！?.1概述§0.2塑性加工在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用一、塑性加工的特點(diǎn)定義：利用金屬的塑性，在一定的條件下，施加外力，使金屬發(fā)生塑性變形，從而獲得符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。2特點(diǎn)：（1）無屑加工，金屬利用率高（變形中不考慮金屬密度的變化，變形中體積不變）；（2）加工組織，質(zhì)量比鑄件好，這是因?yàn)樗苄约庸ぜ瓤杉?xì)化晶粒，也可消除微觀缺陷（疏松、多孔、偏析等）。（3）易實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動化、高速、大批量生產(chǎn)（通過計算機(jī)控制）；（4）設(shè)備較龐大，相對鑄造能耗較高；（5）尺寸精度高，表面質(zhì)量好。二、塑性加工的種類1按加工金屬受力和變形形式§0.2塑性加工在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用壓力拉力彎應(yīng)力剪力鍛、軋、擠拉伸、拉拔自由鍛模鍛縱橫斜正反矯直彎曲剪切2按加工時的溫度特征：熱加工冷加工溫加工T再以上T回以下介于兩者之間§0.2塑性加工在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用三、塑性加工的應(yīng)用90%以上的材料是經(jīng)塑性加工成形，塑性加工在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。從軍用→民用從航空航天→武器裝備→交通運(yùn)輸→家用電器等§0.3金屬塑性加工及其理論基礎(chǔ)一、金屬塑性加工變化§0.3金屬塑性加工及其理論基礎(chǔ)§0.3金屬塑性加工及其理論基礎(chǔ)二、金屬塑性加工的基礎(chǔ)理論力學(xué)基礎(chǔ)物理基礎(chǔ)從數(shù)學(xué)上分析應(yīng)力及應(yīng)變的狀態(tài)（大小、分布）、彈塑性條件、屈服準(zhǔn)則、滑移線等。假設(shè)均勻的、連續(xù)的塑性變形機(jī)理，T、ε、對變形過程的影響假設(shè)是不連續(xù)的，有缺陷(位錯)考慮塑性變形與化學(xué)成分及金屬組織狀態(tài)之間的關(guān)系加工力學(xué)加工力學(xué)加工金屬學(xué)兩者出發(fā)點(diǎn)不同假設(shè)不同，各自獨(dú)立物理-化學(xué)基礎(chǔ)加工力學(xué)宏觀與微觀結(jié)合加工金屬學(xué)§0.4塑性加工金屬學(xué)1研究內(nèi)容：加工工藝與組織性能的關(guān)系當(dāng)今科學(xué)的三大基礎(chǔ)：能源、材料、信息金屬材料、復(fù)合材料、陶瓷材料等2研究具體問題材料科學(xué)研究：材料分子結(jié)構(gòu)、加工工藝與組織性能間的關(guān)系。（1）如何提高金屬材料的外形尺寸精度；（2）如何改善金屬材料的組織性能和表面質(zhì)量；（3）如何降低力能消耗以及掌握力能參數(shù)的計算方法；（4）如何把有關(guān)工藝參數(shù)寫成數(shù)學(xué)模型,通過計算機(jī)控制，使工藝過程最佳化,實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)；（5）如何改善難變形金屬與合金的塑性(超塑性材料)；（6）如何采用新工藝和新技術(shù)，擴(kuò)大品種，提高效率；§0.4塑性加工金屬學(xué)3塑性加工條件銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類1主要內(nèi)容紫銅的組織與性能4銅合金設(shè)計的基本原理2典型白銅與青銅的組織與性能6黃銅的組織與性能5金屬塑性加工原理7典型銅合金相圖3緒論01銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

銅是IB族金屬，原子量63.57，密8.9g/cm3，熔點(diǎn)1083℃，沸點(diǎn)2360℃。雖然地殼中銅只占0.01%，但在自然界含銅的礦物分布卻很廠泛，如黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、赤銅礦、藍(lán)銅礦和孔雀石等。純銅呈淺玫瑰色或淡紅色，表面形成氧化銅膜后，外觀呈紫銅色。銅與金和銀在元素周期表中同屬一族，因而具有與貴金屬相似的優(yōu)異物理和化學(xué)性能。1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

除左圖所示性能外，銅還具有良好的可焊性、可鍍性和裝飾性。特別是銅的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性僅次于銀，但銅比金、銀儲量豐富，價格便宜，是最佳的導(dǎo)電體和導(dǎo)熱體?。≡阢~的諸多性能中，最突出的性能是導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐蝕和易加工成形性。銅的性能1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

導(dǎo)電、導(dǎo)熱性電線電纜引線框架材料電力、電子、電氣和電訊行業(yè)1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

導(dǎo)電、導(dǎo)熱性熱交換器冷凝器海水淡化汽車水箱空調(diào)各種換熱場合1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

耐蝕性極耐大氣腐蝕（因?yàn)镃u和大氣中的CO2和H2O反應(yīng)，形成一層主要由堿式碳酸銅組成的保護(hù)薄膜，俗稱“銅綠”，降低了銅繼續(xù)氧化的速度，不含CO2和O的凝結(jié)水對銅實(shí)際不起作用。）在淡水中的腐蝕速度很低。（因?yàn)榈膶?dǎo)電性較差，其電阻較大，降低了腐蝕速率。）

在正常電位序中，銅的電位是+0.34v，比氫高，屬于電位較正的金屬。在金屬的電位順序中，Cu還排在Al、Fe、Zn后面。（從C、K、Na、Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Ag、Pt至Au，電位越來越大）因此，銅具有良好的耐蝕性能，優(yōu)于普通鋼材，在堿性氣氛中優(yōu)于鋁。1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

耐蝕性

建筑屋面板、雨水管、上下水管道、管件;

化工和醫(yī)藥容器、反應(yīng)釜、紙漿濾網(wǎng);

艦船設(shè)備、螺旋槳、生活和消防管網(wǎng);

沖制各類硬幣(耐蝕耐磨性)、裝飾、獎牌、獎杯、雕塑和工藝品(耐蝕性和色澤典雅)。因此，銅材被廣泛用于：1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

易加工成形性

銅是面心立方晶休結(jié)構(gòu)（fcc），有12個滑移系，塑性變形能力強(qiáng)，可以在冷、熱狀態(tài)下進(jìn)行各種壓力加工成形，如擠壓、軋制、拉伸、沖壓、模鍛等，可加工成板、帶、箔、管、棒、型、線及各種形狀的構(gòu)件如螺母、螺栓、銷釘、支架、罩殼、軸承保持器等，廣泛用于所有工業(yè)領(lǐng)域。

Cu的bcc結(jié)構(gòu)圖（0,0,0）(1/2,1/2,0)1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類銅合金的分類方法基本有三種：（1）按合金系劃分；（2）按功能劃分；（3）按材料成形方法劃分。

盡管銅有許多優(yōu)良的性能，但也有其弱點(diǎn)，如性軟、強(qiáng)度不高等。為了適應(yīng)各種不同應(yīng)用條件，改善銅的某些性能，人們對銅進(jìn)行合金化，發(fā)明了許多銅合金，極大地拓展了銅的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域。1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

按合金系劃分按合金系劃分非合金銅合金銅高純銅韌銅脫氧銅無氧銅紫銅或純銅黃銅白銅青銅普通黃銅特殊黃銅Cu-ZnCu-Zn-X鉛黃銅(Cu-Zn-Pb)錳黃銅鋁黃銅錫黃銅鐵黃銅硅黃銅鎳黃銅(Cu-Zn-Mn)(Cu-Zn-Al)(Cu-Zn-Sn)(Cu-Zn-Fe)(Cu-Zn-Si)(Cu-Zn-Ni)普通白銅鋅白銅Cu-NiCu-Ni-Zn鐵白銅Cu-Ni-Fe除鋅和鎳外以其他元素為主要添加元素的銅合金，因其顏色發(fā)青而得名。錫青銅鐵青銅鈹青銅硅青銅鉻青銅Cu-SnCu-FeCu-BeCu-CrCu-Si等。以Ni為主要添加元素的銅合金，呈銀白色。黃銅，以Zn為主要添元素的銅合金，因色黃得名。1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

按功能劃分導(dǎo)電導(dǎo)熱用銅合金（主要有非合金化銅和微合金化銅）；結(jié)構(gòu)用銅合金（幾乎包括所有銅合金）；耐蝕銅合金（錫黃銅、鋁黃銅、各種白銅、鋁青銅、鐵青銅等）；耐磨銅合金（含鉛、錫、鋁、錳等多元復(fù)雜黃銅、鋁青銅等）；易切削銅合金（銅-鉛、銅-銻、銅-鉍等合金）；彈性銅合金（錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、鈦青銅等）；阻尼銅合金（高錳銅合金等）；藝術(shù)銅合金（純銅、簡單黃銅、錫青銅、鋁青銅、白銅等）等。形狀記憶銅合金（Cu-Zn、Cu-Al、Cu-Zn-Al等），其它形狀記憶合金有：Ni-AlNi-Ti、Ni-Nb、Au-Cd、Au-Cu-Zn、In-Ti等。按功能劃分許多合金有多重功能！1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

按材料成形方法劃分

按材料成形方法可劃分：鑄造銅合金和變形銅合金。事實(shí)上，許多銅合金既可以用于鑄造，又可以用于變形加工。通常變形銅合金都可以用于鑄造，而許多鑄造合金卻不能進(jìn)行鍛造、擠壓、軋制、深沖和拉拔等變形加工。鑄造銅合金和變形銅合金也可以細(xì)分為鑄造用紫銅、黃銅、青銅和白銅以及變形用紫銅、黃銅、青銅和白銅。除以上3種的基本分類方法外，還可根據(jù)其是否可通過熱處理使合金強(qiáng)化，將合金分為：可熱處理強(qiáng)化合金不可熱處理強(qiáng)化合金添加Ag、As、Mg、Cd、Mn、S、Te等合金元素添加Be、Cr、Ni、Si等合金元素1銅的基本特點(diǎn)、應(yīng)用及分類

銅加工產(chǎn)品也可按照加工方式和外觀形狀習(xí)慣上分為兩大類：板帶條箔材和管棒型線材。