本書系統(tǒng)介紹了銅及銅合金冶煉，加工與應(yīng)用的基礎(chǔ)原理及工程技術(shù)。本書共十七章，主要內(nèi)容包括銅及銅合金的冶煉與鑄造，銅合金的加工技術(shù)，銅合金的熱處理，銅合金的耐蝕性，銅及銅合金的表面處理，銅合金的焊接，銅合金的評價試驗(yàn)與測定方法，銅及銅合金的再利用，銅合金導(dǎo)電材料，電子工業(yè)用銅合金材料，熱交換器銅合金材料，建筑用銅合金材料，切削成形用銅合金材料，銅合金功能材料，銅合金粉末冶金材料，銅及銅合金鑄件等。并結(jié)合作者的有關(guān)研究成果對引線框架銅合金，銅基復(fù)合材料， 彌散強(qiáng)化銅，電接觸用銅合金等近年來發(fā)展較快的高性能電子銅合金進(jìn)行了介紹。本書適合材料，機(jī)械，冶金，汽車，化工，電子，電力等領(lǐng)域中相關(guān)科研人員和工程技術(shù)人員參考，也可作為銅合金加工行業(yè)技術(shù)人員，高等院校材料科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)研究生或高年級本科生教材和參考書。
銅合金應(yīng)用廣泛，具有優(yōu)異的導(dǎo)電和抗菌性能，是其他材料無法替代的。本書內(nèi)容廣泛，涵蓋了銅合金冶煉，加工與處理的各個方面，作者田保紅教授的團(tuán)隊依托多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，863項(xiàng)目以及河南省級科研項(xiàng)目的成果編寫本書，技術(shù)先進(jìn)，對實(shí)踐有很強(qiáng)的指導(dǎo)價值。
人類使用銅及銅合金已有數(shù)千年歷史。我國使用銅的歷史年代更久遠(yuǎn)，大約在六，七千年以前我們的祖先就發(fā)現(xiàn)并開始使用銅。早在夏代，我國就開始了銅合金的冶煉，后來歷經(jīng)夏，商，西周，春秋及戰(zhàn)國早期，延續(xù)時間約一千六百余年，形成了我國著名的青銅器文化。到西漢，北宋和明清時期都有文獻(xiàn)典籍對銅合金的冶煉和加工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的記載，從而為世界人類文明的發(fā)展做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。新中國成立后，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，特別是改革開放以來，對高端銅合金的需求越來越高，諸如電子銅合金，海洋防腐蝕用銅合金，航空航天用銅合金和建筑材料用銅合金等領(lǐng)域。本書對銅合金的冶煉以及加工技術(shù)做了系統(tǒng)的介紹，同時結(jié)合作者研究開發(fā)的新型銅合金材料及其加工技術(shù)進(jìn)行了介紹。本書由張毅，陳小紅，田保紅，國秀花，游龍，李麗華，劉勇，劉平和高直撰寫。其中，第10章和第14章由河南科技大學(xué)張毅副教授撰寫，第7章，第8章，第9章，第12章和第13章由上海理工大學(xué)陳小紅高級工程師撰寫，第4章由河南科技大學(xué)田保紅教授撰寫，第3章和第16章由國秀花博士撰寫，第1章，第2章和第17章由游龍博士撰寫，第5章由李麗華博士撰寫，第6章和第15章由劉勇教授撰寫，第11章由張毅副教授和北京機(jī)電研究所高直工程師撰寫。柴哲繪制了本書部分圖表。全書由張毅副教授，田保紅和劉勇教授負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，劉平教授負(fù)責(zé)審稿。河南科技大學(xué)宋克興教授，黃金亮教授，任鳳章教授，賈淑果教授，李炎教授，李紅霞高級工程師等也參與了部分研究工作，洛陽理工學(xué)院安俊超博士，軸研科技股份有限公司高元安和王智勇高級工程師在本書的撰寫過程中提出了許多寶貴的意見。河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生柴哲，孫慧麗，許倩倩，李瑞卿，田卡，朱順新，楊志強(qiáng)和李艷等和部分金屬材料工程專業(yè)本科生也參與了部分實(shí)驗(yàn)工作。在此向上述人員表示衷心的感謝。本書的有關(guān)項(xiàng)目研究得到國家自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號：51101052,51605146)，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2006AA03Z528)，河南省高等學(xué)校青年骨干教師資助計劃(項(xiàng)目編號：2012GGJS-073)，河南省重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：152102210074)，河南省重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目（國際科技合作）(項(xiàng)目編號：162102410022)，河南省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：0512002700)，河南省教育廳自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：2011QN48) ，河南省教育廳自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：14B430015) ，河南省教育廳自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：15A430006)和河南科技大學(xué)青年學(xué)術(shù)帶頭人啟動基金(項(xiàng)目編號：13490001)等項(xiàng)目的資助。本書的出版得到河南科技大學(xué)，有色金屬共性技術(shù)河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南省有色金屬材料科學(xué)與加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海理工大學(xué)和化學(xué)工業(yè)出版社大力支持。本書在撰寫過程中參考和引用了一些單位和著作權(quán)人的文獻(xiàn)資料，研究成果和圖片等，已在參考文獻(xiàn)中盡力列出，在此謹(jǐn)致謝意。由于我們水平有限，書中難免有不足和疏漏之處，懇請讀者不吝批評指正。著者2016年8月于河南科技大學(xué)
田保紅，河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，副院長，教授，1989年中國礦業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)，1992年洛陽工學(xué)院碩士畢業(yè)，2000年中科院金屬所博士畢業(yè),2005年日本大阪大學(xué)研究員。河南省學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，省杰出青年基金獲得者，省高校創(chuàng)新人才，省高校青年骨干教師，洛陽市專家。主要從事高性能電子銅合金，彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料等研究，獲省部級科技進(jìn)步一等獎1項(xiàng)，二等獎3項(xiàng)，三等獎5項(xiàng)。在高強(qiáng)高導(dǎo)大規(guī)模集成電路引線框架銅合金，高熱強(qiáng)納米氧化鋁彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，真空開關(guān)觸頭材料，高速電弧噴涂技術(shù)應(yīng)用等方面發(fā)表研究論文126篇，被SCI，EI收錄33篇次，出版《高性能銅合金及其加工技術(shù)》，《銅合金功能材料》，《先進(jìn)材料表面處理及測試技術(shù)》等學(xué)術(shù)專著5部，參編《機(jī)械工程材料》教材1部，發(fā)明專利授權(quán)3項(xiàng)，申請14項(xiàng)。現(xiàn)承擔(dān)國家863項(xiàng)目1項(xiàng)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，主持河南省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)，河南省高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)工程基金1項(xiàng)。
第1章原材料1
1.1銅礦石和銅精礦1
1.1.1銅的礦物及礦床1
1.1.2銅儲量2
1.1.3銅礦石的選礦3
1.1.4銅精礦4
1.2銅的冶煉方法4
1.2.1概述4
1.2.2銅冶煉的種類5
1.2.3干法冶煉5
1.2.4濕法冶煉6
1.3銅的電解精煉11
1.4銅合金原料15
參考文獻(xiàn)16
第2章熔化和鑄造17
2.1熔化17
2.1.1熔化方法和熔煉爐17
2.1.2熔體處理24
2.2鑄造27
2.2.1凝固現(xiàn)象和組織27
2.2.2鑄造法30
2.2.3連鑄連軋36
2.3鑄錠熱處理38
2.3.1概述38
2.3.2鑄錠二次加熱38
2.3.3均勻化處理39
參考文獻(xiàn)40
第3章加工42
3.1塑性加工基礎(chǔ)42
3.1.1塑性變形機(jī)制42
3.1.2塑性變形及其影響因素46
3.1.3加工過程中的組織變化57
3.1.4塑性加工力學(xué)62
3.1.5塑性加工方法及分類70
3.2塑性加工技術(shù)71
3.2.1板和帶的加工71
3.2.2管和棒的加工78
3.2.3線材的加工85
3.2.4特殊加工86
3.2.5二次加工89
參考文獻(xiàn)91
第4章熱處理93
4.1熱處理基礎(chǔ)93
4.1.1回復(fù)與再結(jié)晶93
4.1.2影響回復(fù)與再結(jié)晶的因素99
4.1.3常用材料的退火組織及其控制102
4.1.4時效處理109
4.2熱處理技術(shù)126
4.2.1熱處理方法和熱處理爐126
4.2.2酸洗與表面清理132
參考文獻(xiàn)134
第5章耐蝕性136
5.1腐蝕基礎(chǔ)136
5.1.1耐腐特性136
5.1.2電化學(xué)特性137
5.2使用環(huán)境和材料腐蝕139
5.2.1銅及銅基合金的耐腐蝕性139
5.2.2淡水中銅管的腐蝕141
5.2.3大氣中銅及銅合金的腐蝕143
5.2.4海水中銅合金的腐蝕144
5.2.5應(yīng)力腐蝕開裂147
5.3腐蝕防護(hù)技術(shù)149
5.3.1電流防腐蝕149
5.3.2緩蝕劑154
5.3.3涂裝158
參考文獻(xiàn)159
第6章表面處理161
6.1預(yù)處理161
6.1.1概述161
6.1.2機(jī)械預(yù)處理161
6.1.3化學(xué)和電化學(xué)預(yù)處理167
6.2化學(xué)處理170
6.2.1化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理170
6.2.2化學(xué)著色處理172
6.3鍍覆176
6.3.1電鍍176
6.3.2化學(xué)鍍182
6.3.3氣相沉積185
6.4浸蝕190
6.4.1概述190
6.4.2化學(xué)浸蝕191
參考文獻(xiàn)192
第7章焊接194
7.1概述194
7.1.1焊接技術(shù)的發(fā)展195
7.1.2國內(nèi)焊接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀196
7.2熔化焊197
7.2.1焊接性198
7.2.2焊接方法198
7.2.3焊接材料202
7.2.4實(shí)例205
7.3釬焊和釬焊劑206
7.3.1硬釬焊208
7.3.2軟釬焊209
7.4其他聯(lián)接210
7.4.1擴(kuò)散聯(lián)接210
7.4.2壓接211
7.4.3特殊聯(lián)接214
參考文獻(xiàn)216
第8章銅及銅合金評價試驗(yàn)與測定方法218
8.1概論218
8.1.1銅合金的大氣腐蝕218
8.1.2海洋環(huán)境腐蝕218
8.1.3應(yīng)力腐蝕219
8.1.4脫成分腐蝕220
8.2評價試驗(yàn)221
8.2.1脫鋅腐蝕試驗(yàn)221
8.2.2應(yīng)力松弛試驗(yàn)222
8.2.3應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)223
8.2.4釬焊性試驗(yàn)225
8.2.5鍍層性能試驗(yàn)226
8.2.6熱交換器用銅合金管的殘余應(yīng)力試驗(yàn)227
8.3測定方法228
8.3.1極化特性測試方法228
8.3.2膜厚測定方法229
參考文獻(xiàn)230
第9章廢銅利用232
9.1銅的再生和利用概述232
9.1.1發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)與有色金屬232
9.1.2再生銅工業(yè)現(xiàn)狀和存在的問題233
9.1.3再生銅工業(yè)發(fā)展趨勢235
9.2銅廢料的直接回收利用236
9.2.1用銅合金廢料直接生產(chǎn)銅合金237
9.2.2用紫雜銅連鑄連軋生產(chǎn)低氧光亮銅桿237
9.3廢雜銅的火法冶煉239
9.3.1廢雜銅的火法熔煉239
9.3.2廢雜銅熔煉常用熔煉爐及工藝241
9.3.3再生粗銅的火法精煉241
9.3.4再生銅陽極的電解精煉242
9.4廢雜銅的濕法冶煉242
參考文獻(xiàn)243
第10章導(dǎo)電材料245
10.1概述245
10.2電力用銅系材料246
10.2.1純銅類材料246
10.2.2銅合金材料248
10.2.3儀表用銅合金材料256
10.3電極材料257
10.3.1電阻焊用電極材料259
10.3.2放電加工用電極材料263
10.4超導(dǎo)電銅材料264
10.4.1超導(dǎo)材料概述264
10.4.2超導(dǎo)電線的穩(wěn)定化267
10.4.3穩(wěn)定化態(tài)銅在極低溫度下的特性269
參考文獻(xiàn)269
第11章電子工業(yè)用材料272
11.1電子管用材料272
11.1.1電子管用無氧銅272
11.1.2電子管用無氧銅的其他用途274
11.2半導(dǎo)體封裝用材料274
11.2.1引線框架材料275
11.2.2引線框架用銅材料276
11.2.3引線框架用銅合金熱變形行為281
11.3機(jī)械零件用材料298
11.3.1彈簧材料298
11.3.2觸點(diǎn)材料299
11.4電路材料310
11.4.1銅箔310
11.4.2銅印刷電路313
11.5使用環(huán)境和失效315
11.5.1電子器件的使用環(huán)境315
11.5.2環(huán)境因素與失效現(xiàn)象315
11.5.3室內(nèi)環(huán)境316
11.5.4大氣腐蝕316
11.5.5硫化物蠕變317
11.5.6遷移318
11.5.7微動318
11.5.8擴(kuò)散320
11.5.9應(yīng)力腐蝕開裂321
參考文獻(xiàn)321
第12章熱交換器材料324
12.1冷凍空調(diào)用銅管324
12.1.1腐蝕類型325
12.1.2高性能傳熱管326
12.2汽車散熱器材料327
12.2.1腐蝕類型與控制方法327
12.2.2材料328
12.3工業(yè)用熱交換器材料328
參考文獻(xiàn)330
第13章建筑用材料331
13.1建筑給水用銅管331
13.1.1特征331
13.1.2使用注意要點(diǎn)332
13.2屋頂用銅板336
13.2.1特征336
13.2.2著色銅板336
參考文獻(xiàn)337
第14章切削成形用材料338
14.1切削用銅合金338
14.1.1概述338
14.1.2易切削黃銅的成分和組織339
14.1.3易切削性能340
14.2鍛造用銅合金341
14.2.1鍛造和鍛造機(jī)械的種類341
14.2.2鍛造的加熱方式342
14.2.3加熱鍛造用潤滑劑345
14.2.4鍛造常見缺陷346
14.3拉深用材料347
14.3.1拉深用銅合金347
14.3.2拉深加工力學(xué)347
14.3.3拉深工藝性與金屬學(xué)的關(guān)系349
14.3.4特殊拉深加工351
14.4貨幣用材料352
14.4.1貨幣用材料的種類352
14.4.2貨幣用材料的加工353
參考文獻(xiàn)357
第15章特殊功能材料359
15.1形狀記憶合金359
15.1.1概述359
15.1.2形狀記憶合金的力學(xué)性能和機(jī)理360
15.1.3銅系形狀記憶合金的種類363
15.1.4Cu-Zn-Al合金的制造工程364
15.1.5特性366
15.1.6使用方法和應(yīng)用舉例368
15.2汽車用耐磨材料371
15.2.1概述371
15.2.2汽車同步器齒環(huán)材料的摩擦與磨損372
15.2.3實(shí)用合金的種類和特性374
15.3連鑄結(jié)晶器用銅材料375
15.3.1概述375
15.3.2連續(xù)鑄造用結(jié)晶器的要求和特性377
15.3.3實(shí)用合金的種類和特性380
15.4減振合金382
15.4.1減振機(jī)理382
15.4.2熱處理和組織384
15.4.3實(shí)用合金的種類和特性386
參考文獻(xiàn)391
第16章粉末冶金材料393
16.1概述393
16.2制造技術(shù)396
16.2.1粉末的制造396
16.2.2粉末的性質(zhì)403
16.2.3成形406
16.2.4燒結(jié)410
16.3實(shí)用燒結(jié)銅合金及其應(yīng)用實(shí)例415
16.3.1燒結(jié)含油軸承415
16.3.2摩擦材料416
16.3.3機(jī)械零件417
16.3.4電器零件418
16.3.5銅熔滲零件418
參考文獻(xiàn)419
第17章銅及銅合金鑄件421
17.1鑄造方法421
17.1.1砂型鑄造421
17.1.2金屬型鑄造422
17.1.3連續(xù)鑄造423
17.1.4其他鑄造方法427
17.2熔體性質(zhì)，凝固特性及鑄造缺陷431
17.2.1熔體性質(zhì)431
17.2.2熔體流動性432
17.2.3補(bǔ)縮效果433
17.2.4鑄件開裂性434
17.2.5耐壓性435
17.3種類和特征436
17.3.1銅鑄件436
17.3.2青銅鑄件436
17.3.3磷青銅鑄件438
17.3.4鉛青銅鑄件439
17.3.5黃銅鑄件440
17.3.6高強(qiáng)黃銅鑄件441
17.3.7鋁青銅鑄件442
參考文獻(xiàn)443
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