铜合金高温抗氧化性的研究

【摘要】： 本研究以提高铜的抗氧化性能为研究目的，探讨了低含量合金元素Mg、Al、S、Se和Te对铜高温氧化的影响,并与纯铜的结果进行了对比。通过测量质量的增加来研究氧化动力学变化，采用扫描电镜(SEM)等手段分析了退火后以及氧化后的合金表面和截面形貌并通过EPMA，SIMS等分析方法检测了退火后合金表面附近的元素分布，分析了合金元素对铜高温氧化影响的机理。同时对纳米铜与粗晶铜的高温氧化性能进行了初步研究。 研究结果表明，当温度低于600℃时，合金元素Mg、Al、S、Se和Te明显提高铜的抗氧化能力。而当温度高于700℃时，Al的效果较好，但Mg的效果不明显，而S、Se和Te降低了铜的抗氧化能力。Mg和Al提高铜的抗氧化能力主要是由于退火过程中分别生成的MgO和Al_2O_3氧化膜阻碍了Cu和O的扩散。对于S、Se和Te的情形，低温抗氧化能力得到提高的主要原因是因为这些元素在氧化物/铜界面聚集并阻碍了晶界扩散，而高温下抗氧化性能被降低的主要原因是Cu_2S、Cu_2Se和Cu_2Te会继续与氧反应生成Cu_2O以及CuO。在所测试的温度范围内，由于纳米铜的晶界浓度较大，晶界扩散系数大，抗氧化能力明显不如粗晶铜。