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稀土在铜及铜合金中具有广泛的应用,主要体现在改善铜及铜合金的组织和性能上。
一、稀土对铜及铜合金组织的影响
净化组织:
稀土与氧、硫等杂质的亲和力很强,能形成熔点较高、热稳定性强的稀土化合物,从而达到脱硫、脱氧的作用。
稀土元素还能与原子态氢发生作用,生成稳定的氢化物,避免氢对铜及铜合金的有害影响。
细化组织:
稀土能细化铜及铜合金的晶粒,减少或消除柱状晶,扩大等轴晶区。这主要通过形成新晶核、抑制晶粒长大、微晶化作用和合金化作用等机理实现。
稀土原子半径比铜大,容易填补铜或铜合金晶粒新相的表面缺陷,生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而细化为微晶。
改变夹杂物形态和分布:
稀土能改变铜及铜合金中夹杂物的形态和分布,使呈条状、片状甚至块状的杂质转变成点状或球状,从而改善或提高铜及其合金的机械及加工性能。
含稀土的化合物被吸附在金属或合金的晶界上,减少合金晶界上低熔点有害杂质的数量,从而减弱合金的高温回火脆性。
二、稀土对铜及铜合金性能的影响
加工性能:
适量稀土金属可以改善铜及铜合金的铸造性能,提高流动性。
稀土能减轻或消除热轧开裂现象,提高变形铅黄铜的高温延伸率,改善热加工性能。
稀土添加剂对改善铜及其合金的焊接工艺性能具有很好的效果。
机械性能:
稀土可以提高铜及铜合金的硬度、强度和塑性。
在铅青铜中加入稀土,不仅能消除合金的偏析,还能提高铸件的机械性能。
导电性和导热性:
稀土的净化作用可以减少铜中杂质,减弱晶格畸变,电子散射几率减少,从而改善导电性。
同时,稀土的细化作用使铜晶粒细化,增加晶界,有利于散热,提高导热性能。
耐蚀性:
稀土元素能够增强铜及铜合金的耐蚀性,使其在恶劣环境下仍能保持良好的性能。
三、稀土在铜及铜合金中的具体应用
水暖器材铜合金:稀土能明显改善水暖器材铜合金铸件的铸坯组织,具有极强的除渣能力,解决泄漏问题。
高炉风口及氧枪喷头:加入稀土后,风口和氧枪喷头的导电、导热性能好,耐压性能好,使用寿命提高。
工艺装饰品铜合金铸件:稀土改善了铜合金工艺品的表面光泽度,延长仿金合金表面光泽的保有时间。
耐磨铜合金:稀土能提高耐磨铜合金的机械性能和耐磨性能。
导电用紫铜排:稀土可提高紫铜的热强性并确保其电导率。
紫铜管:稀土可改善紫铜管的表面质量,提高机械性能和探伤合格率。
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