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纯铜的物理、化学、力学性能介绍

  纯铜由于其含铜量在99.50%以上,而呈现玫瑰红色,表面被氧化而生成氧化铜薄膜后成紫红色,故一般称工业纯铜为紫铜。

  1)物理性能

  纯铜的密度为8.7g/cm3 ,熔点为1083℃,相对密度8.94,。面心立方晶格,无同素异晶转变。

  铜的线膨胀系数:20~100℃为17.0μm /(m.k);20~200℃为17.3μm /(m.k);20~300℃为17.7μm /(m.k);

  铜的突出优点是导电导热性好,其导电性仅次于银居第二位,是电动机、电器工业中重要的导电材料。

  铜的变形能力高。铜具有面心立方晶格(晶格常数a=0.36075)与其他一切具有面心立方晶格的金属一样 ,具有很高的塑性变形能力。

  2)化学性质

  铜在大气,水、水蒸气、热水中具有良好的耐腐性,这是因为铜在大气和水介质中能生成与基体金属紧密结合的碱性硫酸铜[CuSO4·3Cu(OH)2]和碱性碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2]薄膜,对铜的继续腐蚀起到保护作用。

  3)力学性能

  纯铜的强度较低,在退火状态下,其抗拉强度200~300Mpa ,断后的延伸率?=45%~50%. 冷变形对铜强度和塑性影响较大。铜的应变指数高n=0.54,冷变形时有明显的加工硬化现象。所以冷加工也可以作为提高铜强度硬度的一种方法。

  4)微量元素对铜性能的影响

  许多微量轧制对纯铜的性能影响较大,表现在导热、导电及塑性的变化,如氧,磷、氢、硫等

  a)氧对铜的塑性变形影响很大,氧与铜的共晶体为Cu2O,由于其共晶温度很高,对热变形性能影响不答大,但Cu2O 硬而脆,以粒状分布在铜晶粒内或界面上,导致金属发生“冷脆”,发生冷变形困难。但氧的含量严格控制在0.02%~ 0.1%,故在铸造的过程中,要加入脱氧剂。

  b)磷在铜中最大溶解度在714℃共晶温度时为1.75%,室温几乎为零。磷虽然显著降低铜的电导率及热导率,但对铜的力学性能与焊接性能有良好的影响。

  c)氢在固态中形成间隙固溶体,可提高铜的硬度。

  d)硫在室温中的溶解度为零,硫在铜中以Cu2S的弥散形式存在。Cu2S虽然降低了铜的电导率,但它能显著降低塑性,并改善铜的可切削性能。
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