钛青铜是以钛为主要合金元素的青铜。添加量一般为3.0%-4.5%。此外,加入少量的铁(0.2%-0.5%)、锡、铬、铝等元素细化晶粒。钛青铜有较高的强度、硬度、弹性极限,还有优良的耐磨性、耐疲劳性、耐热性及耐蚀性。冷热态加工性好,易钎焊和电镀,无磁性,冲击时不生火花,导电性仅次于铍青铜。可用于制造高强度、高弹性、高耐磨的弹性元件、电器开关、继电器弹性元件、膜盒、膜片、齿轮、轴承、轴瓦、轴套等。而且生产工艺简单、无毒、价格便宜,是一种很有发展前景的铜合金材料。钛青铜常用的牌号有Cu-3.5Ti,Cu-3.5Ti-0.2Cr,Cu-6Ti-1Al等。
钛青铜的基本性能及微量元素的影响之基本性能
钛青铜是一种用的比较多弹性合金,当然它也有自身的缺点,比如说投入的成本比较大,生产工艺比较的复杂,铍的氧化物或者是粉尘这些物质都是具有一定的毒性的,肯定会对人体以及环境造成一定的影响。另外它的高温抗应力松驰能力不是非常的好,不能在温度比较的环境相爱使用的太久,使用的时候温度最好也不能大于100到150度的范围。
在生产和使用的时候,合金性能对热处理是非常敏感的,因为在操作的时候工艺有所不同,合金的性能也不是非常的稳定。所以说现在这几年,人类一种都在找可以代理铍青铜的合金,而且现在也有一定有了没有铍的铜基弹性合金,比如说是钛青铜等。
钛青铜主要合金元素铜、钛外,还含有一定的铁、锡、铬、铝等微量元素。
铜-钛合金中添加0.35%以上的锡,就会在组织中形成新的第二相—TiSn相的数量随合金中含钛量和含锡量的增加而增多。锡在Cu-1.6%Ti合金中的固溶度随着温度的降低而明显减少,并可借TiSn的相析出而导致合金硬化。Cu1.6%和Ti2.5%Sn合金有最佳的沉淀硬化效果。该合金的加工性能好,在900℃淬火后不经中间退火也可冷加工90%。合金冷加工后在400℃时效具有最高的强度,其导电率在30%以上,是一种良好的高强度、中等导电率的材料。
铁能使二元铜-钛合金固溶处理后的影都降低,塑性增高,能显著阻止加热时的晶粒长大,能抑制时效过程中的晶界反应,还能与钛形成金属间化合物,提高合金的耐磨性。加工用Cu-4.0%~6.0%Ti合金中以加入0.5%~0.7%Fe为宜,过多会降低时效后的硬度。
镍与钛能形成化合物Ni3Ti,Ni3Ti在铜中的固溶度随温度降低而减小。铜-钛-镍合金中镍与钛重量比接近于7.118时,可获得明显的沉淀硬化效果。例如,Cu-0.58%Ti-2.06%Ni合金中的镍与钛的重量比为7.105时,该合金950℃固溶处理1h和600MPa,伸长率为10%,导电率为60%IACS,而且耐热性也很好,合金的开始软化温度大约为650℃。
铜-钛合金中加入少量硼、锆、铬,可阻碍加热时的晶粒长大,细化晶粒;使冷加工性能得到改善;抑制晶界反应;提高合金时效后的强度、弹性极限及高温强度;还使Cu-0.4%Ti合金过时效趋势减缓,性能稳定性提高。少量铬加入到Cu-Ti-Sn合金中,可进一步提高合金的力学性能。Cu-1.5%Ti=2.5%Sn-0.4%Cr合金能冷、热态压力加工,经淬火、冷加工及时效处理后具有高的强度、中等导电率和好的高温性能。
少量铝可提高Cu-Ni-Ti合金的抗氧化性,其耐热性超过二元Cu-Cr合金。Cu-2%Ni-6%Ti-0.2%Al的合金是一种导电率可达50%~60%IACS的良好耐热导电材料。Cu-6%Ti合金中加入0.5%~1.0%Al,能提高强度和硬度,也能提高耐蚀性。
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