CuCr1Zr 作為鉻鋯銅家族的基準(zhǔn)型號(hào),以 “1% 鉻 + 0.1% 鋯” 的微合金化設(shè)計(jì),在高導(dǎo)電性與中等強(qiáng)度間實(shí)現(xiàn)平衡,成分范圍:銅 98.5%-99.0%,鉻 0.8%-1.2%,鋯 0.05%-0.15%,雜質(zhì)總和≤0.3%。這種低合金含量配方使導(dǎo)電率達(dá) 80% IACS,同時(shí)抗拉強(qiáng)度 350-400MPa,成為電機(jī)整流子的首選材料。
1% 的鉻以納米級(jí) Cr 粒子(直徑 10-20nm)均勻分布在銅基體中,經(jīng)時(shí)效處理后,硬度達(dá) HB100-110,比純銅提高 50%。某牽引電機(jī)的 CuCr1Zr 整流子,由 36 片換向片組成,在 1500r/min 轉(zhuǎn)速下,運(yùn)行 3 萬(wàn)小時(shí)后,換向片磨損量?jī)H 0.05mm,火花等級(jí)保持 1 級(jí)(無(wú)明顯火花),比純銅整流子壽命延長(zhǎng) 2 倍。
0.1% 的鋯發(fā)揮雙重作用:一方面細(xì)化鉻顆粒,使強(qiáng)化相分布更均勻;另一方面凈化晶界,減少雜質(zhì)偏聚,將合金再結(jié)晶溫度從純銅的 200℃提高到 400℃。某變壓器的 CuCr1Zr 導(dǎo)電排(截面 100mm×10mm),在 120℃工作溫度下,10 年運(yùn)行后導(dǎo)電率保持率 95%,優(yōu)于純銅的 80%,能耗降低約 5%。
加工性能優(yōu)異,冷加工率可達(dá) 70%,能軋制成 0.5mm 厚的帶材,彎曲半徑達(dá) 0.5 倍厚度(90° 彎曲無(wú)裂紋)。某電焊機(jī)的 CuCr1Zr 電極臂,經(jīng)精密加工后,直線度誤差≤0.02mm/m,確保焊接電流穩(wěn)定(波動(dòng)≤1%)。其焊接性能良好,電阻焊后接頭強(qiáng)度達(dá)母材的 90%,適合大型導(dǎo)電構(gòu)件拼接。
制備工藝注重成分均勻性,熔煉采用無(wú)氧銅(純度 99.99%)為原料,鉻以 Cu-Cr20 中間合金加入,鋯以 Cu-Zr30 合金形式添加,攪拌 30 分鐘確保成分偏差≤0.05%。熱軋溫度 850℃,冷軋變形量 60% 后,經(jīng) 480℃時(shí)效 2 小時(shí),使鉻顆粒均勻析出,兼顧強(qiáng)度與導(dǎo)電率。
應(yīng)用集中在中速導(dǎo)電領(lǐng)域:電機(jī)的換向器、集電環(huán),80% IACS 導(dǎo)電率降低能耗;變壓器的導(dǎo)電排、母線,高溫穩(wěn)定性確保長(zhǎng)期運(yùn)行;電解槽的導(dǎo)電棒,耐電解液腐蝕(年腐蝕速率 0.03mm),使用壽命達(dá) 5 年。
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