金屬與合金
銅合金(copper alloys)
銅是人類使用了數千年的實用金屬,理由充分:它導電導熱的能力勝過幾乎任何負擔得起的材料,抗蝕、易成形,還帶有溫暖的紅色光澤。銅合金就是在銅中加入其他元素來調整它所得到的,以一點銅的導電性換取更高的強度、硬度、鑄造性,或不同的顏色。
純銅因導電率僅次於銀,而被珍視用於電線與熱交換器。但它很軟,所以做五金時要合金化。兩大家族是黃銅(銅加鋅)與青銅(銅加錫,並延伸到鋁、矽或鈹),各自另有專條。銅合金主要靠固溶強化(溶入的原子扭曲晶格、阻礙差排)與冷加工來強化;少數如鈹銅可時效硬化到彈簧回火態。一個實用的附加好處:銅與許多銅合金天生具抗菌性,能在接觸時殺死細菌,這正是醫院門把有時用黃銅的原因。
銅合金出現在電氣接頭、水管、海事配件、樂器、硬幣、軸承與彈簧中。誠實的取捨:銅密度高(約 8.9 g/cm^3,比鋼重)且愈來愈昂貴,而每一項提高強度的合金添加都會降低導電率,所以你無法在同一種合金裡兼得最高強度與最高導電率。設計者依較需要哪一項來選銅合金。
電氣級銅(C110)導電率超過 100% IACS 但很軟;加入 2% 鈹並時效硬化,鈹銅可達接近 1300 MPa 的彈簧強度,但導電率降到純銅的一小部分。你以導電率換取強度。
合金愈多代表強度愈高但導電率愈低。這兩項性質往相反方向拉扯。
你無法在同一種銅合金裡同時把導電率與強度都最大化,阻擋差排(增強)的溶入原子同樣會散射電子(減弱導電)。純銅導電最好;合金銅較強卻導電較差。
又称
另见