金属铜,虽然古老,但直到今日依然至关重要。
因为铜被广泛地应用在电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,对于铜的需求通常直接反映了广泛的宏观经济状态,一旦实体经济有起伏,铜价就容易受到影响,因此铜也被投资者称为“铜博士”,或许是因为它能够比拥有博士学位的专业人士更准确地预测经济走势吧。
铜和铜合金主要分为四大类:紫铜、黄铜、青铜、白铜。
今天我们就先来聊一聊紫铜。
工业纯铜的新鲜表面呈现浅玫瑰肉红色,大气环境中通常会覆有一层紫色的氧化膜,故又称为紫铜。当然,这种紫不是紫罗兰那种明亮的紫,而是红得发紫的那种紫。紫铜在高/低温下均为面心立方晶体(FCC)结构,具有很好的导电导热性能。
铸态下的紫铜为α单相组织,含有微量元素后形成α固溶体或出现第二相质点或化合物,严重时出现轻微树枝状结晶,加工变形后会出现变形的组织。
紫铜几乎全部是以加工产品供货。由于塑性非常好,紫铜的加工率可达99%,而无需中间退火。紫铜的再结晶温度比较低,只有200-280℃,加入某些合金元素后再结晶温度会发生升高或降低。随着退火温度的升高和退火时间的延长,再结晶晶粒会发生明显的长大。
在紫铜退火组织中最常见的一种现象是退火孪晶。要理解孪晶首先要先了解一下晶体结构,我们以紫铜的面心立方晶体为例。面心立方晶体的原子在(111)晶面上以最密堆积的方式进行排列,按照原子的位置可以分成A/B/C三种类型。如果你想不明白,不妨找上几个圆球自己来摆一摆,立马就会理解。我们现在有一块这样的理想晶体,它的(111)晶面按照完美的方式进行排列,就像这样…ABCABCA…。那么,孪晶是什么样子呢?就是这些原子关于某个晶面呈面对称排列,就像这样…ABCACBA…。
与退火孪晶不同,在密排六方晶体金属的形变过程中会产生形变孪晶,比如镉、钴、镁、钛、锌和锆。形变孪晶的产生往往会伴随着噼里啪啦的响声,也许这是在为孪生兄弟的诞生而欢呼雀跃吧~
孪晶的产生与不全位错的运动及层错有密切联系。至于为什么,这里面的故事很复杂,我们以后再慢慢来讲。
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