新型稀土碲銅合金材料及抗氧化性能研究.pdf

1、銅及銅合金由于其優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、硅芯片襯底、電接觸器觸頭支撐體和觸頭材料、觸頭開關(guān)、電焊用電極材料等領(lǐng)域。隨著工業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)提高，迫切需要研究與開發(fā)具有特種用途的高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金，目前對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的研究主要集中在Cu-Cr、Cu-Zr、Cu-Mg、Cu-Fe系列，但這類合金各自存在成本較高、添加困難、導(dǎo)電率偏低等缺點(diǎn)，因此對(duì)新型高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金研發(fā)成為必然。同時(shí)由于銅在高溫下易氧化，從而增加了電阻，降低了元件的工作

2、效率，甚至導(dǎo)致元件失效。因此改善銅的高溫抗氧化能力，對(duì)進(jìn)一步擴(kuò)大銅的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。
　　 我國(guó)目前使用的礦熱爐電極一般為錫青銅、鋯青銅、鉻青銅、鋯鉻青銅系列，這種材料的電極雖有較高的導(dǎo)電率，但其強(qiáng)度、硬度和軟化溫度都偏低，因此使用壽命較短，而電極材料又是一種易耗品，而多元稀土碲銅合金材料具有高強(qiáng)、高導(dǎo)電、高硬度和高軟化溫度等綜合性能，所以可以在復(fù)雜工況下應(yīng)用于，提高電極的綜合性能指標(biāo)和使用壽命。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)電極

3、材料的強(qiáng)度、軟化點(diǎn)和導(dǎo)電性能等提出了更高的要求，尤其是礦熱爐電極、銅瓦、集電環(huán)、接線板、連鑄機(jī)結(jié)晶器、高爐風(fēng)口及本體等對(duì)材料的高溫強(qiáng)度、高溫燃?xì)飧g性能、高溫抗氧化性能、高溫導(dǎo)電性能及導(dǎo)熱性能等要求非常高，因此研究開發(fā)相關(guān)材料意義重大。
　　 結(jié)合本課題組研制的新型稀土碲銅合金在實(shí)際工況中的應(yīng)用，即在特定工況下應(yīng)用時(shí)存在著氧化問(wèn)題，本文探討了在純銅中添加微量的非金屬碲(Te)元素和富鈰(Ce)混合稀土多元合金材料的抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電

4、性能，著重研究了合金在中、高溫下的氧化腐蝕行為，非金屬碲、富鈰混合稀土對(duì)銅材的抗氧化性作用效應(yīng)及機(jī)制，試圖應(yīng)用于礦熱爐導(dǎo)電瓦板、集電環(huán)、高爐風(fēng)口、電器化電路觸頭支撐體及觸頭材料等行業(yè)的零部件，以期對(duì)銅合金工程領(lǐng)域的材料研究應(yīng)用能有一定的指導(dǎo)作用。
　　 本文運(yùn)用金相顯微鏡、X射線衍射、掃描電鏡、能譜等方法研究了不同Ce含量的新型稀土碲銅合金材料。結(jié)果表明：
　　 (1)稀土碲銅合金材料的富鈰混合稀土能細(xì)化晶粒、凈化晶界，

5、使材料纖維組織致密，從而提高了合金的電導(dǎo)率和抗拉強(qiáng)度；同時(shí)也改善了合金的高溫抗氧化性能與高溫燃?xì)飧g能力。
　　 (2)稀土碲銅合金在20℃、300℃、400℃下的抗拉強(qiáng)度都有所提高，說(shuō)明稀土對(duì)碲銅合金的組織起到細(xì)化增強(qiáng)效果，晶粒越細(xì)，形變的不均勻性便越小，引起的應(yīng)力集中也越小，開裂的機(jī)會(huì)也就隨之而相應(yīng)地減少了，致使其抗拉強(qiáng)度略有提高。
　　 (3)稀土碲銅中微量的富鈰混合稀土對(duì)其高溫(400℃)下電導(dǎo)率有提高作用。其主

6、要原因是合金材料在熔煉過(guò)程中由于稀土元素的作用，與合金中的雜質(zhì)元素反應(yīng)生成熔渣而被清除，從而凈化了合金，使得合金的純凈度提高，同時(shí)降低了雜質(zhì)元素對(duì)碲銅合金的有害作用。
　　 (4)稀土碲銅合金中混合稀土的含量應(yīng)控制在0.02％～0.3％之間，此范圍內(nèi)其細(xì)化晶粒、凈化晶界的效果最顯著，無(wú)論從抗拉強(qiáng)度、電導(dǎo)率、抗腐蝕性能等多個(gè)方面均有優(yōu)良的數(shù)值，綜合性能較為突出。隨著含量的增高，材料的強(qiáng)度上升，塑性變差。
　　 (5)稀土碲