【摘 要】
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由于杂质铁对铜的危害巨大,需寻找一种能用于无氧铜杆中除铁的合金元素。本文以电气化铁路用铜及铜合金为主体,以A级铜为原料制备一系列合金试样。通过对比合金试样的导电率、抗拉强度等性能,借助光学显微镜以及扫描电子显微镜进行组织观察并结合热力学计算进行分析,重点研究了硼在纯铜中的除铁效果以及微量硼对电气化铁路用铜合金的影响。得出结论如下:1.硼在铜中的除铁效果十分显著,适量的硼可使含铁铜的导电率恢复到纯铜
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由于杂质铁对铜的危害巨大,需寻找一种能用于无氧铜杆中除铁的合金元素。本文以电气化铁路用铜及铜合金为主体,以A级铜为原料制备一系列合金试样。通过对比合金试样的导电率、抗拉强度等性能,借助光学显微镜以及扫描电子显微镜进行组织观察并结合热力学计算进行分析,重点研究了硼在纯铜中的除铁效果以及微量硼对电气化铁路用铜合金的影响。得出结论如下:1.硼在铜中的除铁效果十分显著,适量的硼可使含铁铜的导电率恢复到纯铜水平。热力学计算表明,在铁含量仅为75ppm时,铁、硼在约900℃时会反应生成FeB。因此,铁、硼在高温热处理时发生反应,达到除铁的效果。加入微量硼不能提高用A级铜制备的无氧铜导体的导电率,但能细化纯铜晶粒。2.将微量硼加入接触线用铜镁合金中可以提高合金的强度,且对合金的导电率影响极小。在加入10ppm硼后,铜镁合金的抗拉强度提升约5MPa;屈服强度提升约10MPa。热力学计算表明,向铜镁合金(镁含量大于0.2%)中加入硼元素,会生成MgB4,而非MgB2。显微组织图显示,加硼后铜镁合金的晶粒有所细化。因此,铜镁合金强度的提升是由镁硼化合物的生成与合金晶粒细化共同影响的。3.微量硼的加入能提升接触线用铜铬锆合金的抗拉强度,且对合金的导电率影响极小。在加入20ppm硼后,Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的抗拉强度提升10MPa。热力学计算发现,在Cu-0.3Cr-0.1Zr合金中加入硼元素,硼与铬、锆均有可能发生反应,但在硼含量较少时,硼会优先与锆反应生成ZrB2。铜铬锆合金强度的提升可能与ZrB2、CrB2的形成有关。
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