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已有 8745 次阅读 2013-6-29 11:52 |个人分类:工作领域|系统分类:科研笔记| 复合材料, 电工, 机械性能

      铜是一种紫红色光泽的金属,元素符号Cu英文Copper,源自拉丁文Cuprum,意指以产铜闻名的塞浦路斯岛的古名。

 

   铜原子序数是29,密度8.92/立方米,熔点1083.4±0.2℃,沸点2567℃。常见化合价+1+2。电离能7.726电子伏特,标准电极电位+0.337。在所有金属中,导电性能仅次于Ag,高于金和铝。


电阻率/nΩ·m电导率(IACS)/%
Ag14.7108.4
Cu16.73103.06
Au23.573.4
Al26.5564.96

   

   铜的晶体结构属于面心立方(原子排列方式),具有较多的滑移系,变形能力很强,适合加工成各种形状的产品,如板、棒、丝、管、箔等。

 

   说起金属的变形,与晶体结构很相关。例如铁,在室温下属于体心立方结构,但高温下属于面心立方结构,变形能力增加。主要与其滑移系相关。

 

 

为了提高铜的强度,需要采用合金化的方式。从而出现了铜合金,包括黄铜、青铜、白铜等。

   黄铜的主要合金元素为Zn,为了获得特殊性能,还可以辅助添加铅、锡、铝、锰、铁、镍等合金元素。黄铜中加入锡,可明显提高合金的耐热性,特别是提高抗海水腐蚀的能力,故锡黄铜有“海军黄铜”之称。锰黄铜可显著提高合金的强度和耐蚀性,而不降低其塑性。铁黄铜提高合金的机械性能和工艺性能。镍黄铜可显著提高黄铜在大气和海水中的耐蚀性。

 

 

   青铜原来指以锡为主要合金元素的铜基合金,很多古代文物都属于这类合金,后来开发出一些无锡青铜。锡青铜适合制造轴承﹑蜗轮﹑齿轮,铅青铜适合用作轴承材料,铝青铜适合铸造高载荷的齿轮﹑轴套﹑船用螺旋桨等,铍青铜和磷青铜的弹性极限高﹐导电性好﹐适於制造精密弹簧和电接触元件﹐铍青铜还用来制造煤矿﹑油库等使用的无火花工具。

 

 

   白铜是以镍为主要添加元素的铜基合金。中国古代炼制的砷白铜容易变质,并且冶炼困难,实际存在很少。目前实际应用的白铜分为结构用白铜和电工白铜。结构用白铜中加入了锌、铝、铅等元素,改变加工性、耐蚀性、强度等。电工白铜具有良好的热电特性,主要是加入锰元素,用锰完全代替镍形成的无镍白铜,具有很高的电阻率,适合做标准电阻原件等电工制品。

 

 

   铜在自然界中存在形态可分为三类:自然铜、氧化铜类、硫化铜类。其中80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。铜的冶炼分为火法和湿法等形式,形成的粗铜含铜量在9598%,火炼或电解之后形成的纯铜纯度可以达到达99%以上,电解铜的纯度可以达到99.95-99.99%。

 

 

   从地区分布看,全球铜蕴藏最丰富的地区共有五个:1)南美洲秘鲁和智利境内的安第斯山脉西麓;2)美国西部的洛杉矶和大坪谷地区;3)非洲的刚果和赞比亚;4)哈萨克斯坦共和国;5)加拿大东部和中部。目前的储量仅供全世界使用30年左右。

   

国家名称


储量


储量基础


国家名称


储量


储量基础


智利


15000


36000


墨西哥


2700


4000


美国


3500


7000


赞比亚


1900


3500


印度尼西亚


3200


3800


俄罗斯


2000


3000


秘鲁


3000


6000


加拿大


700


2000


波兰


3000


4800


哈萨克斯坦


1400


2000


澳大利亚


2400


4300

 

结语:铜具有极好的导电特性,适合用于电的导流体。铜具有良好的变形特性,适合做各种机加工。铜通过合金化处理,可以改变力学性能和机加工性能,用于各种工业场合。铜具有生物毒性和耐腐蚀性,适用于防腐化工领域。铜资源比较紧张,需要寻找合适的替代材料。

 

说明:文中图片均来自网络,没有任何商业用途,特此致谢。后续想从各个角度阐述铜金属复合材料的意义和制造原理,与同行交流提高的同时,也是自我总结和学习。





 

 

 

 

 

 

 

 

 



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