Wie kann die Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit der Kupferlegierungsserie verbessert werden?

Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit von Kupferlegierungsserie kann von Aspekten wie Materialzusammensetzung, Verarbeitungstechnologie, Oberflächenbehandlung und Anwendungsdesign ausgehen.

1. Verbessern Sie die Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit durch Optimierung der Legierungszusammensetzung
1.1 Verschleißfeste Elemente hinzufügen
Chrom (Cr): Chrom kann die Härte und Verschleißfestigkeit von Kupferlegierungen verbessern und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit erhöhen.
Beryllium (Be): Berylliumkupfer hat eine extrem hohe Festigkeit und einen extrem hohen Elastizitätsmodul und weist gleichzeitig eine hervorragende Verschleißfestigkeit auf.
Mangan (Mn) und Nickel (Ni): Diese Elemente können in Kupferlegierungen feine und gleichmäßige Körner bilden und so die Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit verbessern.
1.2 Antioxidative Elemente hinzufügen
Aluminium (Al): Aluminium kann auf der Kupferoberfläche eine stabile Oxidationsschutzschicht bilden, um eine weitere Oxidation zu verhindern.

Silizium (Si): Silizium kann die Oxidationsbeständigkeit von Kupferlegierungen bei hohen Temperaturen verbessern und eignet sich besonders für Hochtemperaturanwendungen.
Seltenerdelemente: Wie Yttrium (Y) und Cer (Ce). Seltenerdelemente können die Oxidationsbeständigkeit von Kupferlegierungen erheblich verbessern, insbesondere in oxidierenden Umgebungen mit hohen Temperaturen.
2. Optimierung der Fertigungs- und Verarbeitungstechnologie
2.1 Kornverfeinerung
Durch die Steuerung der Gieß- und Kaltumformprozesse werden die Körner verfeinert und die Strukturstruktur der Legierung verbessert, wodurch die Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit verbessert werden.
Verwenden Sie die Technologie der schnellen Erstarrung oder fügen Sie Kornverfeinerer (z. B. Zirkonium Zr) hinzu, um den Erstarrungsprozess der Legierung zu steuern.
2.2 Wärmebehandlung
Behandlung mit fester Lösung: Verteilen Sie die gelösten Elemente gleichmäßig in der Legierung, um die Festigkeit und Verschleißfestigkeit der Matrix zu verbessern.
Alterungsbehandlung: Optimieren Sie Alterungstemperatur und -zeit, fördern Sie die Ausfällung von Festigungsphasen in der Legierung und verbessern Sie Härte und Verschleißfestigkeit.
2.3 Oberflächenverstärkungstechnologie
Oberflächenlaserbeschichten: Eine verschleißfeste Legierungsschicht wird mittels Laser auf die Oberfläche einer Kupferlegierung aufgebracht, um die Oberflächenhärte und Verschleißfestigkeit zu verbessern.
Oberflächenhärtungsbehandlung: z. B. Abschrecken durch Induktionserwärmung oder Aufkohlen bei niedriger Temperatur, um die Verschleißfestigkeit der Oberflächenschicht zu verbessern.
3. Oberflächenbeschichtungs- und Behandlungstechnologie
3.1 Verschleißfeste Beschichtung
Keramikbeschichtung: wie Aluminiumoxid (Al2O3) oder Zirkoniumoxid (ZrO2)-Beschichtung, die die Verschleißfestigkeit von Kupferlegierungen erheblich verbessern kann.
Metallbeschichtung: beispielsweise eine Nickel- oder Chrombeschichtung, die nicht nur die Verschleißfestigkeit, sondern auch die Oxidationsbeständigkeit verbessert.
3.2 Antioxidationsbeschichtung
Oxidfilm: Durch Eloxieren wird ein dichter Oxidfilm auf der Oberfläche der Kupferlegierung gebildet, um Oxidationsreaktionen zu verhindern. Hochtemperaturbeständige Beschichtung: Das Aufsprühen einer Hochtemperaturschutzbeschichtung auf Aluminium- oder Siliziumbasis kann einer Hochtemperaturoxidation wirksam widerstehen.
3.3 Nanobeschichtung
Die nanoskalige Verbundbeschichtungstechnologie wird verwendet, um die Oberflächenhärte und Oxidationsbeständigkeit zu verbessern und gleichzeitig die elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupferlegierungen beizubehalten.
4. Designverbesserung und Anwendungsoptimierung
4.1 Verbessertes Strukturdesign
Entwerfen Sie in Umgebungen mit hoher Reibung oder hohen Temperaturen eine Kupferlegierungsstruktur mit austauschbaren, verschleißfesten Teilen, um die Gesamtauswirkungen des Verschleißes zu reduzieren.
Passen Sie die Teilegeometrie an, um die Kontaktspannung zu reduzieren und den Verschleiß zu reduzieren.
4.2 Verbessern Sie das Arbeitsumfeld
Schmiermaßnahmen: In Anwendungen Hochleistungsschmierstoffe einsetzen, um den Reibungskoeffizienten zu reduzieren und den Verschleiß zu verzögern.
Umgebungskontrolle: In Situationen, in denen das Oxidationsrisiko hoch ist, kontrollieren Sie die Luftfeuchtigkeit und die Sauerstoffkonzentration, um Oxidationsreaktionen zu reduzieren.
5. Leistungsbewertung und kontinuierliche Optimierung
5.1 Verschleißfestigkeitstest
Mithilfe einer Reibungs- und Verschleißprüfmaschine wurden Simulationsexperimente durchgeführt, um die Verschleißfestigkeit von Kupferlegierungen unter verschiedenen Zusammensetzungen und Verfahren zu bewerten.
Passen Sie das Materialdesign basierend auf den tatsächlichen Nutzungsbedingungen an (z. B. Last, Temperatur, Geschwindigkeit).
5.2 Antioxidantien-Leistungstest
Führen Sie Oxidationsexperimente unter Hochtemperaturbedingungen durch, um die Bildungsrate und Stabilität der Oxidschicht zu beobachten.
Optimieren Sie antioxidative Inhaltsstoffe und Prozesse durch mikroskopische Analysen (z. B. Rasterelektronenmikroskopie, Energiespektroskopieanalyse).
6. Typische Fälle und Anwendungshinweise
Elektrische Kontakte: Hergestellt aus Chrom-Kupfer- oder Nickel-Kupfer-Material, mit Oberflächenvergoldung oder Nickelbehandlung zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit.
Industrieformen: Die Oberfläche der Form wird einer Wärmebehandlung und einer Beschichtung unterzogen, um ihre Lebensdauer zu verlängern.
Luft- und Raumfahrtkomponenten: Verwenden Sie mit seltenen Erden verstärkte Kupferlegierungen, um eine stabile Leistung unter Hochtemperaturbedingungen zu gewährleisten.

Durch Optimierung der Legierungszusammensetzung, Verbesserung des Herstellungsprozesses, Oberflächenbehandlungstechnologie und angemessene Design- und Anwendungsanpassungen kann die Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit der Kupferlegierungsserie erheblich verbessert werden, um den unterschiedlichen industriellen Anforderungen gerecht zu werden.