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貴金屬復合材料

放大字體  縮小字體 發布日期:2012-08-17  瀏覽次數:467
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貴金屬復合材料(composite material of precious metal)兩種或多種不同種類的相容性材料用物理方法合成的具有多相結構的貴金屬材料。美國克雷德(K.G.Kreider)指出其特點為:(1)其組成由人為選定和設計。(2)是人工制造的而不是天然的。(3)至少含有兩種獨立的不同的相。(4)其性能取決于每一組成相的性能。(5)其組元具有重復的幾何形狀,以致在宏觀上可以認為材料是均勻的。(6)具有單個組元材料不具有的優良性質。貴金屬復合材料屬金屬基復合材料,具有與貴金屬相似的特性,如導電、導熱性好,抗氧化、抗腐蝕等。按照非貴金屬相的形態和分布,可以分為:貴金屬層狀復合材料、彌散強化貴金屬復合材料、顆粒增強責金屬復合材料和貴金屬纖維復合材料四類。主要用于電子電器工業作電接點材料,電化學工業作電極材料,玻璃、玻纖工業作坩堝、漏板材料,以及實驗用坩堝器皿材料等。貴金屬復合材料兼備其組成相的特性,因而具有優良的綜合性能。其使用不僅具有重大的技術意義,而且,由于明顯降低貴金屬用量而具有巨大的經濟意義。   彌散強化貴金屬復合材料   在貴金屬及其合金基體中,以彌散分布的化學和熱力學穩定的高熔點或高硬度氧化物、碳化物,或具有特殊性能的微粒作為強化相的貴金屬復合材料。通常,彌散強化相粉末粒度為0.01~0.1um,含量小于1%(體積分數)。在貴金屬及其合金基體材料中彌散分布的不可變形的強化相微粒,阻止基體金屬的位錯運動,限制晶界移動和晶粒長大,使基體金屬的再結晶溫度、高溫強度和抗蠕變性能明顯提高;同時,由于強化相的加入量極少,彌散強化貴金屬復合材料的加工性能和抗腐蝕性能近似于基體貴金屬材料。   制備方法(1)內氧化法。利用合金元素選擇性氧化的特點,在氧化氣氛中加熱進行內氧化處理。氧擴散進入合金,使非貴金屬元素氧化并彌散分布于貴金屬合金基體中,形成彌散強化貴金屬復合材料。可先對貴金屬合金粉末進行氧化(即預氧化法,通常是在含氧氣氛中高溫霧化),再經壓制、燒結成材;或直接對貴金屬合金零部件進行內氧化(即后氧化法)處理。(2)粉末冶金法。貴金屬粉末和彌散相粉末均勻混合,壓制成形,燒結致密化。   用途已在工業上應用的有兩種。   (1)熔化光學玻璃的坩堝器皿材料及玻纖工業用漏板材料。在工業上應用的主要有兩種彌散強化鉑及鉑合金。一種是以氧化鋯(Zro2%26lt;0.5%(體積分數))彌散強化的鉑及鉑銠合金,即zGsPt和ZGSPt-RH,20世紀70年代中期由英國江森%26bull;馬泰公司發明,用內氧化法制造。ZGSPt的再結晶溫度比純鉑高200℃,高溫強度接近PtRhlO合金,在1400℃及5MPa應力作用下其高溫斷裂壽命是純鉑的100余倍。已獲得應用的有zGsPt,ZGSPtRH5,ZGSPtRHlO,zGSPtAu5,zGsPtRhAulO-5,和氧化鋯含量為0.03%的zGs%26rdquo;3%26rdquo;Pt,zGS%26quot;3%26quot;Pt-Rh,以及三層形式的zGSPt%26ldquo;TriM%26rdquo;,zGSPt-Rh%26ldquo;TriM%26rdquo;。第二種是以氧化釔(Y2O3%26lt;1.O%(體積分數))彌散強化的鉑及鉑銠合金,即0DsPt和0DsPt%26mdash;Rh,20世紀80年代初由美國英高克公司發明,用粉末冶金工藝制造。ODsPt經100h試驗,其斷裂應力值為純鉑的5倍,為PtRh20合金的2倍,是在空氣中1650℃條件下最強的金屬材料之一。由于氧化鋯、氧化釔含量很低,ZGSPt,ZGSPt%26mdash;Rh和ODsPt、0DsPt%26mdash;Rh仍然保持著鉑及鉑銠合金優良的室溫物理、力學性能,及抗氧化、抗腐蝕性能以及良好的加工性能。制造工業器件時,最好采用非熔化焊接方法,如熱沖擊焊、擴散焊及高溫釬焊等,以避免熔化焊接時破壞強化相分布的彌散性而降低其使用性能。這兩種材料主要用于制作生產光學玻璃的器件,如熔化光學玻璃的大尺寸坩堝、攪拌器、玻璃成形及精整裝置,玻纖工業用漏板,以及冶金、化工、水泥工業等實驗室用和培養晶體用坩堝器皿,也用于一些對材料性能要求很苛刻的空間技術領域。   (2)輕負荷開關電器接點材料。以0.42%TiO2彌散強化的金,具有良好的抗蠕變能力,可作開關電器接點;以1.9%Si彌散強化的金,經內氧化處理后也可作接點材料;銀鎂鎳合金經內氧化處理得到Ag-MgO-NiO彌散強化材料,其室溫強度比純銀高1倍,彈性性能良好,使用溫度達200℃,是典型的輕負荷彈性接點材料,也可用于制作大型開關分流接點。 以賤金屬及其合金為基體,貴金屬及其合金為工作層構成的疊層狀具有各向異性的貴金屬復合材料。包括貴金屬復合片、帶材,貴金屬復合絲材,貴金屬復合管材,貴金屬復合異型材及貴金屬復合鉚釘接點和貴金屬復合鈕扣狀接點等。其形式為全面復合、嵌鑲復合或局部復合。從廣義上講,用物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD),以及電鍍技術制備的貴金屬薄膜材料和貴金屬鍍層材料亦屬于貴金屬層狀復合材料。 制備方法 早期使用的主要用于制作復合片、帶材的方法有:(1)爆炸復合。利用炸藥爆炸的巨大能量使貴金屬復層和賤金屬基體間撞擊而結合。(2)熱軋復合。將貴金屬復層材料和賤金屬基體材料緊密貼合,四周用氬弧焊密封,加熱到一定溫度下軋制,使其緊密結合。(3)澆注復合。將熔融貴金屬澆鑄到固態賤金屬表面,使其結合。(4)熱壓復合。將貴金屬復層材料或嵌條材料放置于基材表面或槽內,在壓力機上加熱加壓,使其結合。該種方法主要用于制作嵌鑲復合材料。 20世紀50年代以來,發展了很多新的制備方法,主要有:(1)室溫固相軋制復合。由美國金屬與控制公司(Metal&Controls)于1954年取得專利,主要包括表面清洗,大變形量軋制和擴散退火3個步驟。自20世紀70年代以來成為貴金屬復合帶材的主要生產方法。迄今,成品復合帶材長度可達2000m,復層厚度可薄到1.5um,嵌條最小寬度1.5mm,位置公差可達±0.25mm。(2)連續縫焊復合。貴金屬材料和賤金屬材料疊層通過上、下電極輥輥縫,在電阻加熱和輥之間加壓的情況下使其焊接結合,再通過槽模拉制。該種方法主要用于制作微型異型貴金屬復合絲材。(3)擠壓復合。貴金屬材料和賤金屬材料疊層、加熱、擠壓使其結合。主要用于制作貴金屬復合管材和絲材。(4)包套壓延復合。貴金屬管材和賤金屬管材(或絲材)包套,通過拔管機、軋管機或拉絲機多道次加工,再經擴散熱處理使其結合。主要用于制作貴金屬復合管材和絲材。(5)冷鐓或熱鐓復合。同軸的貴金屬和賤金屬絲材在軸向壓力作用下(室溫或加熱)結合,再經擴散退火實現全面結合。主要用于制作貴金屬復合鉚釘接點和貴金屬復合鈕扣狀接點。 用途主要用于電器工業作開關電器斷開接點、彈性接點、滑動接點、導電滑環,玻璃工業制作坩堝器皿,以及電化學工業制作惰性電極等。由于采用賤金屬材料作基體,貴金屬只用于工作表面,不僅節約了貴金屬,而且具有良好的力學性能。

本文摘自:南京利河伯合金材料有限公司網站

 
 
 
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