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)良的導電導熱性廣泛應用于電子封裝材料、硅芯片襯底、電接觸器觸頭支撐體和觸頭材料、觸頭開關、電焊用電極材料等領域。隨著工業(yè)要求標準提高，迫切需要研究與開發(fā)具有特種用途的高強高導銅合金，目前對高強高導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、導電率偏低等缺點，因此對新型高強高導銅合金研發(fā)成為必然。同時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，甚至導致元件失效。因此改善銅的高溫抗氧化能力，對進一步擴大銅的應用領域具有重要意義。
　　 我國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電率，但其強度、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、高導電、高硬度和高軟化溫度等綜合性能，所以可以在復雜工況下應用于，提高電極的綜合性能指標和使用壽命。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對電極

3、材料的強度、軟化點和導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、連鑄機結晶器、高爐風口及本體等對材料的高溫強度、高溫燃氣腐蝕性能、高溫抗氧化性能、高溫導電性能及導熱性能等要求非常高，因此研究開發(fā)相關材料意義重大。
　　 結合本課題組研制的新型稀土碲銅合金在實際工況中的應用，即在特定工況下應用時存在著氧化問題，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度、導電

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、富鈰混合稀土對銅材的抗氧化性作用效應及機制，試圖應用于礦熱爐導電瓦板、集電環(huán)、高爐風口、電器化電路觸頭支撐體及觸頭材料等行業(yè)的零部件，以期對銅合金工程領域的材料研究應用能有一定的指導作用。
　　 本文運用金相顯微鏡、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。結果表明：
　　 (1)稀土碲銅合金材料的富鈰混合稀土能細化晶粒、凈化晶界，

5、使材料纖維組織致密，從而提高了合金的電導率和抗拉強度；同時也改善了合金的高溫抗氧化性能與高溫燃氣腐蝕能力。
　　 (2)稀土碲銅合金在20℃、300℃、400℃下的抗拉強度都有所提高，說明稀土對碲銅合金的組織起到細化增強效果，晶粒越細，形變的不均勻性便越小，引起的應力集中也越小，開裂的機會也就隨之而相應地減少了，致使其抗拉強度略有提高。
　　 (3)稀土碲銅中微量的富鈰混合稀土對其高溫(400℃)下電導率有提高作用。其主

6、要原因是合金材料在熔煉過程中由于稀土元素的作用，與合金中的雜質(zhì)元素反應生成熔渣而被清除，從而凈化了合金，使得合金的純凈度提高，同時降低了雜質(zhì)元素對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控制在0.02％～0.3％之間，此范圍內(nèi)其細化晶粒、凈化晶界的效果最顯著，無論從抗拉強度、電導率、抗腐蝕性能等多個方面均有優(yōu)良的數(shù)值，綜合性能較為突出。隨著含量的增高，材料的強度上升，塑性變差。
　　 (5)稀土碲