各类材质性能 - 图文(3)

2019-03-16 15:37

黄铜是由铜和锌所组成的合金 白铜是铜和镍的合金

青铜是铜和除了锌和镍以外的元素形成的合金,主要有锡青铜,铝青铜等 紫铜是铜含量很高的铜,其它杂质总含量在1%以下。

黄铜

以锌作主要添加元素的铜合金,具有美观的黄色,统称黄铜。铜锌二元合金称普通黄铜或称简单黄铜。三元以上的黄铜称特殊黄铜或称复杂黄铜。含锌低於36%的黄铜合金由固溶体组成,具有良好的冷加工性能,如含锌30%的黄铜常用来制作弹壳,俗称弹壳黄铜或七三黄铜。含锌在36~42%之间的黄铜合金由和固溶体组成,其中最常用的是含锌40%的六四黄铜。为了改善普通黄铜的性能,常添加其他元素,如铝、镍、锰、锡、硅、铅等。铝能提高黄铜的强度、硬度和耐蚀性,但使塑性降低,适合作海轮冷凝管及其他耐蚀零件。锡能提高黄铜的强度和对海水的耐腐性,故称海军黄铜,用作船舶热工设备和螺旋桨等。铅能改善黄铜的切削性能;这种易切削黄铜常用作钟表零件。黄铜铸件常用来制作阀门和管道配件等。

青铜

原指铜锡合金,后除黄铜、白铜以外的铜合金均称青铜,并常在青铜名字前冠以第一主要添加元素的名。锡青铜的铸造性能、减摩性能好和机械性能好,适合於制造轴承、蜗轮、齿轮等。铅青铜是现代发动机和磨床广泛使用的轴承材料。铝青铜强度高,耐磨性和耐蚀性好,用於铸造高载荷的齿轮、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

以镍为主要添加元素的铜合金。铜镍二元合金称普通白铜;加有锰、铁、锌、铝等元素的白铜合金称复杂白铜。工业用白铜分为结构白铜和电工白铜两大类。结构白铜的特点是机械性能和耐蚀性好,色泽美观。这种白铜广泛用於制造精密机械、化工机械和船舶构件。电工白铜一般有良好的热电性能。锰铜、康铜、考铜是含锰量不同的锰白铜,是制造精密电工仪器、变阻器、精密电阻、应变片、热电偶等用的材料。

紫铜

紫铜就是铜单质.因其颜色为紫红色而得名。

紫铜 因呈紫红色而得名。它不一定是纯铜,有时还加入少量脱氧元素或其他元素,以改善材质和性能,因此也归入铜合金。中国紫铜加工材按成分可分为:普通紫铜(T1、T2、T3、T4)、无氧铜(TU1、TU2和高纯、真空无氧铜)、脱氧铜(TUP、TUMn)、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜)四类。紫铜的电导率和热导率仅次于银,广泛用于制作导电、导热器材。紫铜在大气、海水和某些非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)、碱、盐溶液及多种有机酸(醋酸、柠檬酸)中,有良好的耐蚀性,用于化学工业。另外,紫铜有良好的焊接性,可经冷、热塑性加工制成各种半成品和成品。20世纪70年代,紫铜的产量超过了其他各类铜合金的总产量。

紫铜中的微量杂质对铜的导电、导热性能有严重影响。其中钛、磷、铁、硅等显著降低电导率,而镉、锌等则影响很小。氧、硫、硒、碲等在铜中的固溶度很小,可与铜生成脆性化合物,对导电性影响不大,但能降低加工塑性。普通紫铜在含氢或一氧化碳的还原性气氛中加热时,氢或一氧化碳易与晶界的氧化亚铜(Cu2O)作用,产生高压水蒸气或二氧化碳气体,可使铜破裂。这种现象常称为铜的“氢病”。氧对铜的焊接性有害。铋或铅与铜生成低熔点共晶,使铜产生热脆;而脆性的铋呈薄膜状分布在晶界时,又使铜产生冷脆。磷能显著降低铜的导电性,但可提高铜液的流动性,改善焊接性。适量的铅、碲、硫等能改善可切削性。紫铜退火板材的室温抗拉强度为22~25公斤力/毫米2,伸长率为45~50%,布氏硬度(HB)为35~45。

紫铜就是纯铜: 纯铜呈紫红色﹐又称紫铜。纯铜密度为8.96﹐熔点为1083℃﹐具有优良的导电性﹑导热性﹑延展性和耐蚀性。主要用于制作发电机﹑母线﹑电缆﹑开关装置﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材。常用的铜合金分为黄铜﹑青铜﹑白铜3大类。

普通黄铜

它是由铜和锌组成的合金。

当含锌量小于 39% 时,锌能溶于铜内形成单相 a ,称单相黄铜 ,塑性好,适于冷热加压加工。

当含锌量大于 39% 时,有 a 单相还有以铜锌为基的 b 固溶体,称双相黄铜, b 使塑性小而抗拉强度上升,只适于热压力加工

若继续增加锌的质量分数 ,则抗拉强度下降,无使用价值

代号用“ H +数字”表示, H 表示黄铜,数字表示铜的质量分数。

如 H68 表示含铜量为 68% ,含锌量为 32% ,的黄铜,铸造黄铜则在代号前“ Z ”字,如 ZH62

如 Zcuzn38 表示含锌量为 38% ,余量为铜的铸造黄铜。

H90 、 H80 单相,金黄色,故有金色共称之,称为镀层,装饰品,奖章等。

H68 、 H59 属于双相黄铜,广泛用于电器上的结构件,如螺栓,螺母,垫圈、弹簧等。

一般情况下,冷变形加工用单相黄铜 热变形加工用双相黄铜。

特殊黄铜

在普通黄铜中加入其它合金元素所组成的多元合金称为黄铜。常加入的元素有铅、锡、 铝等,相应地可称为铅黄铜 、锡黄铜、铝黄铜。加合金元素的目的。主要是提高抗拉强度改善工艺性

代号:为“ H +主加元素符号(除锌外)+铜的质量分数+主加元素质量分数+其它元素质量分数”表示。

如: HPb59-1 表示铜的质量分数为 59% ,含主加元素铅的质量分数为 1% ,余量为锌的铅黄铜。

青铜

除黄铜 白铜外,其余的铜的合金统称青铜,青铜又可分为锡青铜和特殊青铜(即无锡青铜)两类。

代号:表示方法为“ Q+ 主加元素符号及质量分数 + 其它元素的质量分数”所组成。铸造产品则在代号前加“ Z ”字,

如: Qal7 表示含铝为 5% ,其余为铜的铝青铜 ZQsn10-1 表示含锡量为 10% ,其它合金元素含量为 1% ,余量为铜的的铸造锡青铜 1) 锡青铜

是由锡为主加元素的铜锡合金,也称为锡青铜 当含锡量小于 5~6% ,锡溶于铜中形成 a 固溶体,塑性上升,当含锡量大于 5~6% 时,由于出现了 Cu31sb8 为基的固溶体,抗拉强度下降,所以秤的锡青铜含锡量大多在 3~14% 之间,

当含锡量小于 5% ,适用于冷变形加工,当含锡量为 5~7% 时的适用于热变形加工。当含锡量大于 10% 时,适用于铸造。

由于 a 与 & 电极电位相近,且成分中的锡氮化后生成致密的二氧化锡薄膜,耐大气、耐海水等的耐蚀性上升,只是耐酸性较差。

因为锡青铜结晶温度范围较宽,流动性差,不易形成集中缩孔,而易形成枝晶偏析和分散缩孔,铸造收缩率小,有利于得尺寸极接近于铸型的铸件,所以适于铸造形状复杂。壁厚较大的条件,而不适宜铸造要求致密度高和密封性好的铸件。 锡青铜有良好的减摩性,抗磁性及低温韧性。

锡青铜按生产方法可分为压力加工锡青铜与铸造锡青铜两大类。 A 、压力加工锡青铜

含锡量一般小于 8% ,宜冷热压力加工成板 | 、带、棒、管等型材供应,经加工硬化后,其抗拉强度、硬度上升、而塑性下降。再退火后 可保持较高抗拉强度下改善塑性、尤其是获得高的弹性极限。

适制仪表上要求耐蚀及耐磨件,弹性件,抗磁件及机器中滑动轴承,轴套等 常用的有 Qsn4-3 Qsn6.5~0.1 。 B 、铸造锡青铜

以铸锭供应,由铸造车间铸成铸件使用,适宜铸造形状复杂但致密度要求不高的铸件,如滑动轴承、齿轮等。常用的有 ZQsn10-1 ZQsn6-6-3 。 2) 特殊青铜

加入其它元素以取代锡,或为无锡青铜,多数特殊青铜都比锡青铜具有更高的机性,耐磨性与耐蚀性,常用的有铝青铜( QAL7 QAL5 )铅青铜( ZQPB30 )等。 以镍为主要添加元素的铜基合金呈银白色,称为白铜。镍含量通常为10%、15%、20%,含量越高,颜色越白。铜镍二元合金称普通白铜,加锰、铁、锌和铝等元素的铜镍合金称为复杂白铜,纯铜加镍能显著提高强度、耐蚀性、电阻和热电性。工业用白铜根据性能特点和用途不同分为结构用白铜和电工用白铜两种,分别满足各种耐蚀和特殊的电、热性能。

石棉

石棉(asbestos)也称“石绵”。

石棉是6种具有商业用途天然纤维矿物的总称。石棉这个术语不是矿物学的,而是商业性的术语,是指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的矿物产品。石棉由纤维束组成,而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成。石棉可分为蛇纹石石棉(温石棉)和闪石石棉两类。石棉很早就用于织布,中国周代已能用石棉纤维制做织物,因沾污后经火烧即洁白如新,故有火浣布或火烷布之称。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性,是重要的防火、绝缘和保温材料。目前石棉制品或含有石棉的制品有近3000种,主要用于机械传动、制动以及保温、防火、隔热、防腐、隔音、绝缘等方面,其中较为重要的是汽车、化工、电器设备、建筑业等制造部门。

由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病,许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质,其他一些国家正在审视石棉的危险。

【发展简史】

人类对石棉的使用已被证明上溯到古埃及,当时,石棉被用来制作法老们的裹尸布。在芬兰,石棉纤维还在旧石器时代的陶器作坊被发现了。希腊历史学家赫罗多托斯(公元前5世纪)曾谈到用来装盛被焚烧尸体骨架的耐火容器。据说夏勒马澳拥有一块用石棉制成的白色台布,他在一次宴请客人的饭后将桌布仍于火中以使客人感到惊奇。

中国周代已能用石棉纤维制做织物,因沾污后经火烧即洁白如新,故有火浣布或火烷布之称。列子书中就有记载:“火浣之布,浣之必投于火,布则火色垢则布色。出火而振之,皓然疑乎雪”。马可波罗曾说道一种“矿物物质”,被鞑靼人用来制作防火服。

在法国,拿破仑皇帝曾对石棉很感兴趣,并鼓励在意大利进行实验。最古老的石棉矿是在克里特岛(希腊)、塞浦路斯、希腊、印度和埃及发现的。在18世纪,欧洲共记载了20个石棉矿,最大的是位于德国的赖兴斯坦(Reichenstein)。在美洲大陆,宾夕法尼亚洲开采石棉开始于17世纪末期。

1860年以后工业采矿发展起来,这既是受到了意大利和英格兰纺织工业的驱动,又是因为在南非、北美和俄国发现了大型石棉矿藏。

1900年前后,全世界开采的石棉数量大约是每年30万吨。石棉采矿自工业时代开始一直不断发展, 1975年约500万吨的石棉被开采出来,此后,吸入石棉粉尘带来的健康风险被广为传播开来,使用石棉的数量逐步下降,到1998年降至300万吨上下。

【矿物种类】

石绵种类很多,依其矿物成分和化学组成不同,可分为蛇纹石石棉和角闪石石棉两类。蛇纹石石棉又称温石棉,它是石棉中产量最多的一种,具有较好的可纺性能。角闪石石棉又可分为蓝石棉、透闪石石棉、阳起石石棉等,产量比蛇纹石石棉少。 1.蛇纹石石棉(serpentine,chrysotile)

也称纤维蛇纹石石棉,或温石棉(amphibole),主要成分有二氧化硅、氧化镁和结晶水,它的分子式是Mg6[(OH)4Si2O5]2。蛇纹石石棉呈白色或灰色,半透明;没有磁性、不导电、耐火、耐碱,纤维坚韧柔软,具有丝的光泽和好的可纺性。目前世界所产石棉主要是蛇纹石石棉,约占世界石棉产量的95%。

2.角闪石类石棉(amphibole)

包括青石棉(crocidolite)(亦称兰石棉或紫石棉)、铁石棉(amosite)、直闪石石棉(anthophyllite)、透闪石石棉(tremolite)和阳起石(actinolite)。角闪石类石棉各品种由于含有钠、钙、镁和铁成分数量不同而相区分。须注意,蛇纹石和角闪石矿物本身可有纤维结构或非纤维结构两种,有纤维结构的蛇纹石和角闪石才称为石棉。

【矿物性质】

不同种类的石棉,物理机械性质和化学性质也都不同。石棉纤维长度一般为 3~50毫米,也有较长的。中国发现最长的石棉纤维达2.18米,是目前世界上最长的。

石棉纤维的轴向拉伸强度较高,有时可达374公斤/厘米2,但不耐折皱,经数次折皱后拉伸强度显著下降。石棉纤维的结构水含量为10~15%,以含14%的较多。加热至600~700℃(温升10℃/分)时,石棉纤维的结构水折出,纤维结构破坏、变脆,揉搓后易变为粉末,颜色改变。 石棉纤维的导热系数为0.104~0.260千卡/米?度?时,导电性能也很低,是热和电的良好绝缘材料。石棉纤维具有良好的耐热性能,一般在300℃以下加热2小时重量损失较少,若在 1700℃以上的温度下加热2小时,温石棉纤维的重量损失较多,其他种类石棉纤维重量损失较少。 蛇纹石石棉是镁的含水硅酸盐类矿物,属单斜晶系层状构造。原始结构呈深绿、浅绿、浅黄、土黄、灰白、白等色,半透明状,外观呈纤维状,具有蚕丝般光泽。蛇纹石石棉纤维的劈分性、柔韧性、强度、耐热性和绝缘性都比较好,比重为2.49~2.53,比热为0.266,表面比电阻为8.2×107~1.2×1010欧,体积比电阻为1.9×108~4.79×109欧?厘米。

蛇纹石石棉的耐碱性能较好,几乎不受碱类的腐蚀,但耐酸性较差,很弱的有机酸就能将石棉中的氧化镁折出,使石棉纤维的强度下降。

角闪石石棉属于单斜晶系构造。颜色一般较深,比重较大,具有较高的耐酸性、耐碱性和化学稳定性,耐腐性也较好。尤其是蓝石棉的过滤性能较好,具有防化学毒物和净化被放射性物质污染的空气等重要特性。

蛇纹石石棉和闪石石棉的区分是:把石棉放在研钵中研磨,蛇纹石石棉成混乱的毡团,纤维不易分开,闪石石棉研磨后易分成许多细小的纤维。不含铁的石棉呈白色,含铁的石棉呈不同色调的蓝色。纤维状集合体丝绢光泽,劈分后的纤维光泽暗淡。

石棉是彼此平行排列的微细管状纤维集合体,可分裂成非常细的石棉纤维,直径可小到0.1微米以下。完全分裂开松后,用肉眼很难观察,因而是良好的细菌过滤材料。

纤维长度超过8毫米的石棉与20~25%的棉纱混合可制成防火纺织材料,较短的纤维可用于制作石棉胶合布、石棉板和绝缘材料等。蓝石棉具有独特的防化学毒物和净化放射性微粒污染空气的性能,被用于制作各种高效能过滤器,用它制造的石棉纸过滤效率达99.9%。

垂直裂隙的石棉纤维称为横纤维,一般长度在30厘米以下,蛇纹石石棉多以这种形式产出,平行裂隙方向延长的石棉纤维称纵纤维,其长度可达1米以上,蓝石棉多为纵纤维。其他石棉这两种纤维均有。

【产地与储量】

据美国USGS统计,世界石棉已探明储量2亿吨,主要分布在俄罗斯、中国、加拿大、哈萨克斯坦、巴西、南非和津巴布韦,特别是俄罗斯的乌拉尔地区和加拿大的魁北克地区,合计约占世界总储量的50%。

石棉矿床产在超基性岩中或变质白云岩中。石棉产在宽几毫米或几厘米的岩石裂隙中形成棉脉,矿体则由群集的棉脉组成。蛇纹石石棉分布广,占石棉总产量的95%。它主要形成于侵入体与白云岩或白云质灰岩的接触带和超基性岩经变质作用形成的蛇纹岩的网状裂隙中。闪石石棉多在动力变质条件下,由热液提供钠、镁质交代含铁硅质岩而成。最大的纤蛇纹石矿藏位于俄罗斯联邦的岛拉尔山脉。

【开采与加工】

1.世界生产概况

2003年世界生产石棉总量约为206万吨,比2002年减少7万吨。俄罗斯产量占世界第一位,其次是中国、哈萨克斯坦、加拿大、巴西和津巴布韦。上述国家总产量占世界总产量的95%。 虽然2003年石棉产量减幅不大,但石棉生产前景不是很光明,有些国家已经采取立法行动,全面或部分禁止石棉使用。如乌拉圭已通过立法禁止生产和进口石棉制品,新西兰亦已禁止进口石


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