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QBe1.9-0.1(铍铜合金)

发布:sonhooalloy 浏览:14552次

QBe1.9-0.1 铜合金(铍青铜) 的成分和性能。

首先,这个牌号是中国的国家标准(GB)牌号。其中:

  • Q 代表“青”铜。

  • Be 代表主添加元素“铍”。

  • 1.9 代表名义(平均)铍含量约为 1.9%

  • -0.1 通常代表次要添加元素“钴”或“镍”的含量约为 0.1%(用于细化晶粒,抑制过时效)。

它是一种高性能的沉淀硬化型铜合金,也是所有铜合金中综合性能最顶尖的之一。


一、 化学成分(GB/T 5231-2012)

下表是其主要成分范围(重量百分比,wt%):

元素

含量(%)

作用

铍 (Be)

1.80 ~ 2.10

核心合金元素。形成强化相(γ’相),是超高强度的来源。

钴 (Co)镍 (Ni)

0.10 ~ 0.40

复合添加。与铁、硅等形成弥散分布的化合物,细化晶粒,抑制时效过程中强化相的长大,提高稳定性。

铁 (Fe)

≤ 0.15

通常与钴/镍复合添加,辅助晶粒细化。

硅 (Si)

≤ 0.15

杂质元素,需控制。

铝 (Al)

≤ 0.15

杂质元素,需控制。

铅 (Pb)

≤ 0.05

有害杂质,影响热加工性和性能。

铜 (Cu)

余量

基体。

注意:QBe1.9 与更常见的 QBe2(铍含量1.9~2.2%)性能极为接近,有时在生产和应用中不作严格区分。钴/镍的添加使其比纯二元铍铜(如C17200)具有更好的性能一致性和抗过时效能力。


二、 主要性能特点

QBe1.9-0.1 的性能可以通过“固溶处理 + 时效处理”来获得巨大提升。其性能特点如下:

1. 极高的强度和硬度(在所有铜合金中名列前茅)

  • 时效态抗拉强度 (Rm):可达 1100 ~ 1400 MPa,甚至更高,堪比高强度钢。

  • 时效态硬度 (HV):可达 350 ~ 420 HV(约合洛氏硬度 36 ~ 42 HRC)。

  • 对比:其强度是普通黄铜(H62)的3-4倍。

2. 优异的弹性性能

  • 高的弹性极限和比例极限:使其在承受较大载荷时不易发生永久变形。

  • 极小的弹性滞后:弹性恢复能力极好,适合制造精密弹性元件。

  • 高疲劳强度:在交变载荷下工作寿命长。

3. 良好的导电性和导热性

  • 导电率:约为纯铜(IACS 100%)的 20% ~ 30%(具体取决于时效状态)。虽然远低于纯铜,但在同等强度级别的金属材料中,这个导电率已经非常出色。

  • 导热性:同样优秀,有利于散热。

4. 出色的耐磨性、耐腐蚀性和抗应力松弛性

  • 耐磨性:高硬度赋予了其优异的耐磨损和抗粘着磨损能力。

  • 耐腐蚀性:在大气、海水、许多有机酸和盐溶液中耐蚀性良好,接近纯铜。

  • 抗应力松弛:在高温下(如100-150℃)仍能保持其弹性和夹紧力,不易发生蠕变松弛,这对于长期工作的紧固件和弹簧至关重要。

5. 良好的工艺性能

  • 固溶态(淬火后):非常柔软(HV ~100),易于进行冷加工、冲压、深拉等复杂成形。

  • 成形后进行时效处理:即可获得极高的强度和弹性,这是其核心工艺优势。

  • 无磁性、受冲击时不产生火花(安全特性)。


三、 物理与机械性能参数(典型值)

性能指标

单位

固溶处理态(软态)

时效硬化态(硬态)

密度

g/cm³

8.23

8.23

熔化温度范围

°C

865 ~ 980

865 ~ 980

热导率 (20°C)

W/(m·K)

~105

~85

电导率 (20°C)

% IACS

~18

~22

抗拉强度 (Rm)

MPa

400 ~ 550

1100 ~ 1400

屈服强度 (Rp0.2)

MPa

200 ~ 300

1000 ~ 1200

伸长率 (A)

%

35 ~ 60

2 ~ 10

硬度

HV

90 ~ 120

350 ~ 420

弹性模量 (E)

GPa

~128

~128


四、 热处理工艺

  1. 固溶处理:在 780 ~ 800°C 下加热并保温,然后快速水淬。得到过饱和的、柔软的α固溶体。

  2. 时效处理:在 300 ~ 340°C 下保温 2 ~ 4 小时,然后空冷。强化相(γ’)弥散析出,使合金达到峰值强度。


五、 主要应用领域

基于其“高强度、高弹性、高导电导热、耐疲劳、耐腐蚀”的综合特性,它被广泛应用于高端领域:

  • 电子电信:高端连接器、继电器、开关触点、导电弹簧片、膜片。

  • 精密仪器:高可靠性弹簧、膜盒、波纹管、高速轴承、齿轮。

  • 模具工业:塑料注塑模具(镶件、模芯)、压铸模具,利用其高强度、导热性和不粘附性。

  • 石油化工:防爆工具、在易爆环境中使用的无火花工具。

  • 航空航天与军工:高负载、高可靠性的关键弹性元件和结构件。

六、 注意事项

  • 价格昂贵:由于铍是战略稀有金属,成本远高于其他铜合金。

  • 加工有毒性:在固态下加工(如切削、打磨)是安全的。但在熔炼、铸造、焊接或高温研磨时,产生的铍蒸气或粉尘有剧毒,必须在严格的专业防护和通风条件下进行。

  • 工艺敏感:热处理工艺对最终性能影响极大,需严格控制。

总结来说,QBe1.9-0.1 铍青铜是一种“贵族”铜合金,它牺牲了部分导电性和成本,换来了无与伦比的综合机械性能,是要求高强度、高弹性、高疲劳寿命和良好导电性场合的不可替代的关键材料。



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