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贵金属复合材料

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-08-17  浏览次数:158
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贵金属复合材料(composite material of precious metal)两种或多种不同种类的相容性材料用物理方法合成的具有多相结构的贵金属材料。美国克雷德(K.G.Kreider)指出其特点为:(1)其组成由人为选定和设计。(2)是人工制造的而不是天然的。(3)至少含有两种独立的不同的相。(4)其性能取决于每一组成相的性能。(5)其组元具有重复的几何形状,以致在宏观上可以认为材料是均匀的。(6)具有单个组元材料不具有的优良性质。贵金属复合材料属金属基复合材料,具有与贵金属相似的特性,如导电、导热性好,抗氧化、抗腐蚀等。按照非贵金属相的形态和分布,可以分为:贵金属层状复合材料、弥散强化贵金属复合材料、颗粒增强责金属复合材料和贵金属纤维复合材料四类。主要用于电子电器工业作电接点材料,电化学工业作电极材料,玻璃、玻纤工业作坩埚、漏板材料,以及实验用坩埚器皿材料等。贵金属复合材料兼备其组成相的特性,因而具有优良的综合性能。其使用不仅具有重大的技术意义,而且,由于明显降低贵金属用量而具有巨大的经济意义。   弥散强化贵金属复合材料   在贵金属及其合金基体中,以弥散分布的化学和热力学稳定的高熔点或高硬度氧化物、碳化物,或具有特殊性能的微粒作为强化相的贵金属复合材料。通常,弥散强化相粉末粒度为0.01~0.1um,含量小于1%(体积分数)。在贵金属及其合金基体材料中弥散分布的不可变形的强化相微粒,阻止基体金属的位错运动,限制晶界移动和晶粒长大,使基体金属的再结晶温度、高温强度和抗蠕变性能明显提高;同时,由于强化相的加入量极少,弥散强化贵金属复合材料的加工性能和抗腐蚀性能近似于基体贵金属材料。   制备方法(1)内氧化法。利用合金元素选择性氧化的特点,在氧化气氛中加热进行内氧化处理。氧扩散进入合金,使非贵金属元素氧化并弥散分布于贵金属合金基体中,形成弥散强化贵金属复合材料。可先对贵金属合金粉末进行氧化(即预氧化法,通常是在含氧气氛中高温雾化),再经压制、烧结成材;或直接对贵金属合金零部件进行内氧化(即后氧化法)处理。(2)粉末冶金法。贵金属粉末和弥散相粉末均匀混合,压制成形,烧结致密化。   用途已在工业上应用的有两种。   (1)熔化光学玻璃的坩埚器皿材料及玻纤工业用漏板材料。在工业上应用的主要有两种弥散强化铂及铂合金。一种是以氧化锆(Zro2%26lt;0.5%(体积分数))弥散强化的铂及铂铑合金,即zGsPt和ZGSPt-RH,20世纪70年代中期由英国江森%26bull;马泰公司发明,用内氧化法制造。ZGSPt的再结晶温度比纯铂高200℃,高温强度接近PtRhlO合金,在1400℃及5MPa应力作用下其高温断裂寿命是纯铂的100余倍。已获得应用的有zGsPt,ZGSPtRH5,ZGSPtRHlO,zGSPtAu5,zGsPtRhAulO-5,和氧化锆含量为0.03%的zGs%26rdquo;3%26rdquo;Pt,zGS%26quot;3%26quot;Pt-Rh,以及三层形式的zGSPt%26ldquo;TriM%26rdquo;,zGSPt-Rh%26ldquo;TriM%26rdquo;。第二种是以氧化钇(Y2O3%26lt;1.O%(体积分数))弥散强化的铂及铂铑合金,即0DsPt和0DsPt%26mdash;Rh,20世纪80年代初由美国英高克公司发明,用粉末冶金工艺制造。ODsPt经100h试验,其断裂应力值为纯铂的5倍,为PtRh20合金的2倍,是在空气中1650℃条件下最强的金属材料之一。由于氧化锆、氧化钇含量很低,ZGSPt,ZGSPt%26mdash;Rh和ODsPt、0DsPt%26mdash;Rh仍然保持着铂及铂铑合金优良的室温物理、力学性能,及抗氧化、抗腐蚀性能以及良好的加工性能。制造工业器件时,最好采用非熔化焊接方法,如热冲击焊、扩散焊及高温钎焊等,以避免熔化焊接时破坏强化相分布的弥散性而降低其使用性能。这两种材料主要用于制作生产光学玻璃的器件,如熔化光学玻璃的大尺寸坩埚、搅拌器、玻璃成形及精整装置,玻纤工业用漏板,以及冶金、化工、水泥工业等实验室用和培养晶体用坩埚器皿,也用于一些对材料性能要求很苛刻的空间技术领域。   (2)轻负荷开关电器接点材料。以0.42%TiO2弥散强化的金,具有良好的抗蠕变能力,可作开关电器接点;以1.9%Si弥散强化的金,经内氧化处理后也可作接点材料;银镁镍合金经内氧化处理得到Ag-MgO-NiO弥散强化材料,其室温强度比纯银高1倍,弹性性能良好,使用温度达200℃,是典型的轻负荷弹性接点材料,也可用于制作大型开关分流接点。 以贱金属及其合金为基体,贵金属及其合金为工作层构成的叠层状具有各向异性的贵金属复合材料。包括贵金属复合片、带材,贵金属复合丝材,贵金属复合管材,贵金属复合异型材及贵金属复合铆钉接点和贵金属复合钮扣状接点等。其形式为全面复合、嵌镶复合或局部复合。从广义上讲,用物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD),以及电镀技术制备的贵金属薄膜材料和贵金属镀层材料亦属于贵金属层状复合材料。 制备方法 早期使用的主要用于制作复合片、带材的方法有:(1)爆炸复合。利用炸药爆炸的巨大能量使贵金属复层和贱金属基体间撞击而结合。(2)热轧复合。将贵金属复层材料和贱金属基体材料紧密贴合,四周用氩弧焊密封,加热到一定温度下轧制,使其紧密结合。(3)浇注复合。将熔融贵金属浇铸到固态贱金属表面,使其结合。(4)热压复合。将贵金属复层材料或嵌条材料放置于基材表面或槽内,在压力机上加热加压,使其结合。该种方法主要用于制作嵌镶复合材料。 20世纪50年代以来,发展了很多新的制备方法,主要有:(1)室温固相轧制复合。由美国金属与控制公司(Metal&Controls)于1954年取得专利,主要包括表面清洗,大变形量轧制和扩散退火3个步骤。自20世纪70年代以来成为贵金属复合带材的主要生产方法。迄今,成品复合带材长度可达2000m,复层厚度可薄到1.5um,嵌条最小宽度1.5mm,位置公差可达±0.25mm。(2)连续缝焊复合。贵金属材料和贱金属材料叠层通过上、下电极辊辊缝,在电阻加热和辊之间加压的情况下使其焊接结合,再通过槽模拉制。该种方法主要用于制作微型异型贵金属复合丝材。(3)挤压复合。贵金属材料和贱金属材料叠层、加热、挤压使其结合。主要用于制作贵金属复合管材和丝材。(4)包套压延复合。贵金属管材和贱金属管材(或丝材)包套,通过拔管机、轧管机或拉丝机多道次加工,再经扩散热处理使其结合。主要用于制作贵金属复合管材和丝材。(5)冷镦或热镦复合。同轴的贵金属和贱金属丝材在轴向压力作用下(室温或加热)结合,再经扩散退火实现全面结合。主要用于制作贵金属复合铆钉接点和贵金属复合钮扣状接点。 用途主要用于电器工业作开关电器断开接点、弹性接点、滑动接点、导电滑环,玻璃工业制作坩埚器皿,以及电化学工业制作惰性电极等。由于采用贱金属材料作基体,贵金属只用于工作表面,不仅节约了贵金属,而且具有良好的力学性能。

本文摘自:南京利河伯合金材料有限公司网站

 
 
 
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