CuCr1Zr 作为铬锆铜家族的基准型号,以 “1% 铬 + 0.1% 锆” 的微合金化设计,在高导电性与中等强度间实现平衡,成分范围:铜 98.5%-99.0%,铬 0.8%-1.2%,锆 0.05%-0.15%,杂质总和≤0.3%。这种低合金含量配方使导电率达 80% IACS,同时抗拉强度 350-400MPa,成为电机整流子的首选材料。
1% 的铬以纳米级 Cr 粒子(直径 10-20nm)均匀分布在铜基体中,经时效处理后,硬度达 HB100-110,比纯铜提高 50%。某牵引电机的 CuCr1Zr 整流子,由 36 片换向片组成,在 1500r/min 转速下,运行 3 万小时后,换向片磨损量仅 0.05mm,火花等级保持 1 级(无明显火花),比纯铜整流子寿命延长 2 倍。
0.1% 的锆发挥双重作用:一方面细化铬颗粒,使强化相分布更均匀;另一方面净化晶界,减少杂质偏聚,将合金再结晶温度从纯铜的 200℃提高到 400℃。某变压器的 CuCr1Zr 导电排(截面 100mm×10mm),在 120℃工作温度下,10 年运行后导电率保持率 95%,优于纯铜的 80%,能耗降低约 5%。
加工性能优异,冷加工率可达 70%,能轧制成 0.5mm 厚的带材,弯曲半径达 0.5 倍厚度(90° 弯曲无裂纹)。某电焊机的 CuCr1Zr 电极臂,经精密加工后,直线度误差≤0.02mm/m,确保焊接电流稳定(波动≤1%)。其焊接性能良好,电阻焊后接头强度达母材的 90%,适合大型导电构件拼接。
制备工艺注重成分均匀性,熔炼采用无氧铜(纯度 99.99%)为原料,铬以 Cu-Cr20 中间合金加入,锆以 Cu-Zr30 合金形式添加,搅拌 30 分钟确保成分偏差≤0.05%。热轧温度 850℃,冷轧变形量 60% 后,经 480℃时效 2 小时,使铬颗粒均匀析出,兼顾强度与导电率。
应用集中在中速导电领域:电机的换向器、集电环,80% IACS 导电率降低能耗;变压器的导电排、母线,高温稳定性确保长期运行;电解槽的导电棒,耐电解液腐蚀(年腐蚀速率 0.03mm),使用寿命达 5 年。
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