CuZr 是一種以銅為基體、鋯為主要合金元素的時效強(qiáng)化型銅合金,其成分組成為銅 98.5%-99.5%、鋯 0.5%-1.5%,雜質(zhì)總含量≤0.5%。微量鋯的加入在幾乎不降低導(dǎo)電性的前提下,通過時效析出 Cu?Zr 強(qiáng)化相顯著提升強(qiáng)度,使合金導(dǎo)電率保持在 80% IACS 以上,抗拉強(qiáng)度達(dá) 400-450MPa,成為兼具高導(dǎo)電與高強(qiáng)度的特種銅材。
鋯元素的時效強(qiáng)化是其核心優(yōu)勢。合金經(jīng) 980℃固溶處理后水淬,再經(jīng) 450℃時效 4 小時,可析出直徑 5-10nm 的 Cu?Zr 顆粒,這些顆粒釘扎位錯使強(qiáng)度比純銅提升 50%。某電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈采用該合金后,在 300A 電流下運(yùn)行,溫升僅比純銅線圈高 2℃,但抗變形能力提升 40%,有效避免了長期運(yùn)行后的線圈塌陷。
導(dǎo)電性能優(yōu)異,室溫導(dǎo)電率 80%-85% IACS,在 200℃高溫下仍保持 75% IACS,某高壓開關(guān)的觸頭在大電流通斷操作中,接觸電阻穩(wěn)定在 50μΩ 以下,無明顯溫升異常。力學(xué)性能適配動態(tài)載荷,屈服強(qiáng)度 300-330MPa,延伸率 15%-18%,某高速列車的受電弓滑板在頻繁接觸摩擦下,使用壽命比純銅制品延長 60%。
加工性能需匹配時效工藝,熱加工溫度 850-900℃,此時合金塑性良好,可軋制出 0.1mm 的薄帶,某電磁屏蔽罩經(jīng)軋制后,平面度誤差≤0.1mm/m。冷加工后經(jīng)低溫時效(380℃×3 小時),可在保持高強(qiáng)度的同時消除應(yīng)力,某精密導(dǎo)電端子經(jīng)冷鐓后時效,尺寸穩(wěn)定性達(dá) 0.01mm/m。
制備工藝注重鋯的均勻分布,真空感應(yīng)爐 1150℃熔煉,鋯以銅鋯中間合金形式加入,攪拌 30 分鐘防止偏析。鑄錠經(jīng) 1000℃均勻化處理 2 小時,熱軋后進(jìn)行固溶時效處理,確保強(qiáng)化相均勻析出。
應(yīng)用于電機(jī)轉(zhuǎn)子線圈、高壓開關(guān)觸頭、高速列車受電弓滑板、精密導(dǎo)電端子等,在需要高導(dǎo)電與高強(qiáng)度結(jié)合的場景中表現(xiàn)突出。
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