CuCrZr 粉末

CuCrZr 粉末是一种由铜(Cu)、铬(Cr)和锆(Zr)组成的合金粉末。它具有独特的综合性能,适用于要求高强度、良好导电性和耐高温软化的高性能应用。

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CuCrZr 粉末概述

CuCrZr 粉末是一种由铜(Cu)、铬(Cr)和锆(Zr)组成的合金粉末。它具有独特的综合性能,适用于要求高强度、良好导电性和耐高温软化的高性能应用。

CuCrZr 粉末的成分

CuCrZr 是一种沉淀硬化合金,其高强度来自于金属基体中形成的相干沉淀。成分在实现最佳沉淀硬化反应中起着关键作用。以下是典型的成分范围:

要素 组成范围
铜 (Cu) 剩余
铬 (Cr) 0.5 - 1.2 wt%
锆 (Zr) 0.03 - 0.3 wt%
  • 铜构成基体,具有导热性和导电性。
  • 铬有助于固溶强化,并形成沉淀阻碍位错运动。
  • 锆与铜形成相干沉淀物,从而实现沉淀硬化。

铬和锆的含量经过优化,可通过沉淀硬化最大限度地提高强度,同时还能保持良好的导电性。

CuCrZr 粉末的特性

CuCrZr 粉末由于具有沉淀硬化的特性,因此在强度、传导性和耐热性方面都有出色的表现。以下是一些关键特性:

物业 价值
密度 8.8 克/立方厘米
导电性 22 - 48% IACS
导热性 200 - 300 W/m-K
熔点 1065°C
热膨胀系数 16.5 x 10-6 /°C
弹性模量 124 GPa
屈服强度 350 - 650 兆帕
伸长率 8-15%
抗氧化性 最高可达 900°C
  • 它有 高强度 在保持适度导电性的同时,还能通过沉淀硬化获得更高的强度。强度可通过热处理进行调整。
  • 卓越的导电性 由于基体中的铜含量较高,与沉淀硬化不锈钢相比,铜的硬度更高。
  • 良好的耐热性 在高达 400-500°C 的温度下仍能保持强度和导电性。与其他铜合金相比,不易软化。
  • 抗氧化和腐蚀 由于形成了保护性的 Cr2O3 氧化物鳞片。

这种独特的性能使 CuCrZr 适用于电阻焊接电极、热管理元件和高温弹簧等应用。

CuCrZr 粉末的应用和用途

CuCrZr 粉末的均衡特性使其适用于以下应用:

应用 使用原因
电阻焊接电极 强度高、导电性好、在高温下不易变形
散热器和热管 高导热性与高温强度相结合
电气触点和连接器 导电性好、强度高,可实现微型化
高温弹簧 高温下的强度保持
玻璃密封合金 与硼硅玻璃的热膨胀系数非常接近
  • 电阻焊条 - 其出色的导电性能在焊接时产生较少的热量,从而加快了焊接时间。强度高,可防止电极尖蘑菇状脱落。
  • 热管理 - 用于热交换器、散热器、热管等,在保持机械完整性的同时,高导热性可快速散热。
  • 电气触点 - 由于具有出色的强度和类似的导电性,在许多应用中可替代铍铜触点。
  • 高温弹簧 - 用于工作温度高达 500°C 的弹簧,与钢制弹簧不同,不会降低承载能力。
  • 玻璃-金属密封件 - 其 CTE 与硼硅玻璃相匹配,可实现低应力玻璃密封应用。

由于 CuCrZr 具有沉淀硬化能力,因此只需修改热处理参数,就能根据具体应用要求调整强度。

CuCrZr 粉末规格

CuCrZr 粉末有各种尺寸范围和纯度,并可根据应用需求进行定制。以下是一些常见规格:

规格 详细信息
尺寸范围 10 - 150 微米
纯净 高达 99.9%
碳含量 <100 ppm
氧气含量 <500 ppm
粒子形状 球形、不规则
表观密度 理论密度高达 80%
流量 最多 25 秒/50 克
  • 粉末大小直接影响成品部件的密度和表面光洁度。粉末越细,密度越高,表面光洁度越好。
  • 高纯度可减少加固过程中的污染问题,并改善最终性能。
  • 气体雾化粉末具有光滑的球形形态,是增材制造的理想选择。水雾化粉末具有不规则形状,适用于冲压和烧结应用。
  • 表观密度表示粉末的紧密程度。密度越高,烧结效果越好。
  • 流速会影响压制和烧结过程中粉末处理的难易程度和模具填充的均匀性。

可根据应用要求定制粉末属性,如粒度分布、形状、表观密度等。

CuCrZr 粉末的固结方法

可采用以下方法将 CuCrZr 粉末固结成完全致密的成分:

合并方法 详细信息
快速成型制造 选择性激光熔化、电子束熔化
冲压和烧结 然后进行渗透或进一步热处理
热等静压 封装粉末的完全致密化
挤压 与润滑剂混合的粉末锻造
火花等离子烧结 利用脉冲电流快速致密化

选择性激光熔融和电子束熔融等快速成型制造方法通常用于直接从粉末中生产具有精细微观结构的复杂净形铜铬锆零件。

压制烧结法对于大批量生产来说比较经济,但涉及多个步骤。最终性能取决于烧结温度、时间、气氛等。

热等静压工艺采用高压,可在较低温度下实现完全致密化。它能减少快速成型零件的孔隙率,提高疲劳寿命。

挤压和火花等离子烧结是适用于较简单几何形状的替代方法。固结过程会影响最终的微观结构、性能和表现。

CuCrZr 合金的热处理

CuCrZr 合金的一个主要优点是其沉淀硬化反应。固溶和时效热处理可根据要求显著改变其强度:

热处理 详细信息
溶液退火 850-980°C,水淬。溶解沉淀物,软化合金
老龄化 350-500°C 1-4 小时。控制沉淀和硬化。
缓解压力 350°C 1 小时。消除残余应力。

固溶退火将铬和锆溶解在固溶体中,然后快速淬火,形成过饱和固溶体。随后的时效处理会形成细小的相干沉淀,从而导致沉淀硬化。

老化时间和温度直接控制硬化反应。较低的老化温度和较短的老化时间可保持导电性。沉淀硬化的强度是固溶硬化的三倍。

应力消除有助于减少先前冷加工或热加工产生的残余应力,从而最大限度地减少加工过程中的变形。

CuCrZr 粉末与替代品的比较

CuCrZr 可与沉淀硬化不锈钢、铍铜和镍银等合金竞争:

合金 CuCrZr 17-4PH SS 镍银
实力 优秀 优秀 公平 良好
电导率 良好 贫穷 优秀 良好
可加工性 公平 良好 优秀 优秀
焊接性 公平 公平 优秀 良好
费用 中度 非常高 中度
  • 17-4PH 不锈钢 的强度相当,但由于铬和镍的含量较高,导电率明显较低。
  • 铍铜 具有出色的导电性,但强度较低。价格昂贵,存在毒性问题。
  • 镍银 强度高,但工作温度较低。成型性极佳。
  • CuCrZr 为许多应用提供了强度、导电性、可加工性和成本之间的最佳平衡。

与沉淀硬化不锈钢或铍铜合金相比,CuCrZr 具有更高的强度和导电性能,而且成本更低。

CuCrZr 粉末供应商

CuCrZr 粉末由特种金属粉末生产商提供。以下是一些主要供应商:

供应商 粉末属性
山特维克 粒度范围 10-150 μm,表观密度高达 65%,不规则球形粉末
霍加纳斯 粒度范围 45-150 μm,表观密度高达 80%,球形粉末,高纯度
Pometon 粒度范围 10-63 μm,表观密度高达 65%,球形和不规则粉末
中石油粉末 粒度范围 10-150 μm,表观密度高达 75%,高纯度

可提供各种粉末牌号,这些牌号已针对快速成型制造、冲压和烧结应用进行了优化,或根据客户的具体要求进行了定制。

信誉良好的供应商会对粉末生产进行广泛的质量控制,并提供工厂证书和批次成分证明。

CuCrZr 粉末定价

作为一种特种合金粉末,CuCrZr 的价格高于标准材料粉末。以下是一些典型的价格范围:

粉末级 颗粒大小 价格范围
用于 AM 的 CuCrZr 15-45 μm 每公斤 $100-150
用于压制和烧结的 CuCrZr 45-150 μm 每公斤 $50-100
高纯度 CuCrZr 10-45 μm $180-250 每公斤
  • 45 微米以下的细粉末一般超过 $100/kg,是增材制造的理想材料。
  • 45-150 微米的较粗粉末成本为 $50-100/公斤,适用于压制和烧结路线。
  • 用于关键应用的高纯度(>99.9%)粉末的价格高于 $180/公斤。
  • 降低氧气和碳的含量可改善固结和最终性能。
  • 价格因数量、尺寸范围和粉末质量水平而异。

可与供应商协商从 1 公斤到多吨的批量折扣。粒度分布可控的高纯度粉末价格更高。

CuCrZr 粉末:健康与安全

与大多数金属粉末一样,CuCrZr 粉末也需要小心处理,以尽量减少健康和安全风险:

危险 预防措施 个人防护设备
目光接触 避免直接接触。接触后不要揉眼睛。接触后用水冲洗。 安全护目镜
皮肤接触 避免直接接触。用肥皂和水彻底清洗患处。 手套
吸入 避免吸入粉尘。确保充分通风。 核准的呼吸器
摄入 避免手口接触。操作后洗手。
消防 使用干沙扑灭金属粉末火灾。不要用水。 消防安全装备
  • 处理粉末时要佩戴个人防护设备 - 护目镜、手套和呼吸器,以减少接触。
  • 使用粉末后要保持良好的卫生习惯。
  • 防止表面积聚粉尘。
  • 将密封容器存放在阴凉、干燥的地方,远离火源。

有关完整的安全信息,请参阅 SDS。如果接触会引起刺激,请就医。在处理 CuCrZr 粉末时,适当的安全规程可将风险降至最低。

CuCrZr 粉末的检验和测试

为确保高质量和一致性,应对 CuCrZr 粉末进行检查和测试:

参数 方法 规格
化学成分 XRF, 湿化学 符合规定的铜、铬和锆含量
粒径分布 激光衍射、筛分 尺寸中位数、D10、D90 在规定范围内
粉末形态 扫描电子显微镜成像 球形,调幅粉末的卫星最少
表观密度 霍尔流量计 按应用规定
流量 霍尔流量计 按应用规定
杂质 ICP、LECO 分析 氧气和氮气含量低

适当的过程质量控制测试和最终检验可确保粉末符合预期应用所需的化学、物理和形态属性。粉末生产商和用户都应进行例行检测。

常见问题

Q.CuCrZr 合金有什么用途?

A.CuCrZr 用于需要高强度和良好导电导热性能的应用,如电阻焊电极、散热器和高温弹簧。

Q.CuCrZr 粉末是如何制成的?

A.CuCrZr 是通过对熔融合金进行气体雾化或水雾化来生产的,以形成球形或不规则的细小粉末颗粒,其尺寸最适合 AM 或压制和烧结使用。

Q.是什么影响了 CuCrZr 零件的性能?

A.性能取决于成分、粉末质量、固结方法和参数、热处理和微观结构。CuCrZr 的沉淀硬化能力还允许定制强度。

Q.气雾化和水雾化 CuCrZr 粉末有什么区别?

A.气体雾化粉末具有球形形态,非常适合 AM 加工,而水雾化粉末则具有不规则形状,适合冲压和烧结应用。

Q.CuCrZr 合金是否需要热处理?

A.是的,固溶退火和时效热处理可以通过控制合金微观结构中的沉淀来优化强度和导电性。

Q.CuCrZr 粉末的价格一般是多少?

A.CuCrZr 粉末的范围从冲压和烧结级的 $50/kg 到高纯度 AM 级粉末的 $250/kg 不等。更细的粒度和更高的纯度会增加成本。

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