復(fù)雜多元合金化和復(fù)合材料化

為了進一步改善銅及其合金的強度、耐蝕性及其他性能，或者為了滿足某些特殊應(yīng)用要求，在現(xiàn)有青銅、黃銅等的基礎(chǔ)上添加到五元、六元等多種組元，實現(xiàn)材料高彈性、高耐蝕、易切削等不同的功能，多組元合金化成為銅合金開發(fā)的另一個熱門話題，新的復(fù)雜合金層出不窮。

典型的銅合金有多元錳黃銅、硅錳黃銅、加硼錫黃銅、無鉛易切削銅合金等。其共同特點是高強高韌性，抗拉強度一般可達600~700MPa以上。應(yīng)用這些材料制造汽車同步器齒環(huán)、高壓泵摩擦副或電極銅楔，其壽命比普通黃銅或青銅制造的要高出一至數(shù)倍。

近年來，隨著人們環(huán)保意識的提高，環(huán)保成為世界文明發(fā)展的主題。人們更加關(guān)注鉛、鈹、鎘、砷等有害元素的影響，無鉛易切削黃銅、無鈹高彈性銅合金、無砷耐蝕銅合金等環(huán)境友好銅合金材料的開發(fā)成為銅合金材料的重要發(fā)展方向之一。

銅合金材料方式主要有兩種：一是引入合金元素強化銅基體形成合金；二是引入第二強化相形成復(fù)合材料。如彌散強化無氧銅是典型的人工復(fù)合材料，常用的彌散質(zhì)點有Al2O3、ZrO2、Y2O3、ThO2等。人工復(fù)合材料法是指人工向銅中加入第二相的顆粒、晶須或纖維對銅基體進行強化，通過向銅基中引入均勻分布的、細小的、具有良好熱穩(wěn)定的氧化物顆粒來強化銅而制得的材料。

其第二相的組分一般在1%以下甚至更低到0.01%，但對材料的強化作用十分明顯，尤其是大大提高材料的高溫強度。如Cu-2.5%TiB2（體積分數(shù)），導(dǎo)電率為76%LACS，抗拉強度為675MPa；Cu-0.5%Al2O3（質(zhì)量分數(shù)）系列合金，材料的溫室強度可達到500~800MPa，導(dǎo)電率可達85%LACS以上，在900℃燒氫后材料的強度仍達到200~400MPa。

另一類發(fā)展較快的是原位復(fù)合材料，原位復(fù)合材料是指在銅基體中，通過元素之間或元素與化合物之間發(fā)生放熱反應(yīng)生成增強體的一類復(fù)合材料。這類復(fù)合材料中的增強體沒有界面污染，與基體有良好的界面相容性，與傳統(tǒng)的人工外加增強體復(fù)合材料相比，其強度有大幅度的提高，同時保持較好的韌性和良好的高溫性能。