这是一份关于C17500铜合金(也称为铍铜合金,Alloy 3)的详细成分、性能及应用介绍。
通用名称: C17500铍铜、高导电铍铜、Alloy 3
材料类别: 沉淀硬化型铜合金
核心特点: 高强度、高导电率、高导热率的完美结合,是典型的“功能-结构一体化”材料。
主要强化机制: 通过添加微量的铍(Be),并经过固溶处理+时效硬化工艺,析出细小的金属间化合物颗粒,实现显著强化,同时几乎不损害铜基体的导电性。
C17500的成分设计旨在通过极低的铍含量来最大化导电性,同时通过添加钴或镍来改善加工性能。
元素 | 含量 (重量百分比, wt%) | 主要作用 |
铍 (Be) | 0.2 - 0.6% | 核心合金元素。形成析出相,提供显著的强度强化。 |
钴 (Co) | 2.4 - 2.7% | 与过量的铍形成析出相,改善合金的加工性能和时效响应。 |
钴+镍 (Co+Ni) | 最小 2.5% | 确保加工性能,常使用钴或钴镍组合。 |
铁 (Fe) | ≤ 0.10% | 杂质,严格控制。 |
硅 (Si) | ≤ 0.10% | 杂质,严格控制。 |
铝 (Al) | ≤ 0.20% | 杂质,严格控制。 |
铅 (Pb) | ≤ 0.02% | 杂质,严格控制。 |
铜 (Cu) | 余量 | 基体,提供优异的导电、导热基础。 |
C17500的性能高度依赖于其热处理状态。主要分为三种状态:
TB00 (固溶态): 软态,易于进行冷加工成形。
TD02/TD04 (冷加工态): 通过冷轧、冷拉等工艺提高强度,但导电率略有下降。
TF00 (时效态): 最常用状态。在固溶或冷加工后进行低温时效处理,获得最佳的强度与导电性组合。
导电率: 45-65% IACS (国际退火铜标准)。远高于高强度黄铜、磷青铜等,是高强度铜合金中的佼佼者。
导热率: 约 105-120 W/(m·K),散热性能优异。
抗拉强度: 550 - 760 MPa
屈服强度 (0.2% offset): 450 - 690 MPa
延伸率: 5 - 15%
硬度: 洛氏硬度 HRB 75 - HRC 25 (约布氏硬度 HB 180-240)
疲劳强度: 高,具有良好的抗疲劳性能。
弹性模量: 约 128 GPa。
耐腐蚀性: 与纯铜相当,具有良好的耐大气、海水腐蚀能力,且耐应力腐蚀开裂。
抗松弛性: 在较高温度(如150°C)下,仍能保持较好的弹性和紧固力,优于大多数弹簧铜合金。
无磁性: 在磁场中不产生磁响应。
耐磨性: 良好,优于纯铜和许多其他铜合金。
可加工性: 固溶态(TB00)易于冷成形和机加工。时效硬化后,机加工性能中等。
可焊性: 良好,可采用软钎焊、硬钎焊和电阻焊,但不宜使用熔焊。
C17500常与更著名的C17200(含Be 1.8-2.0%)对比:
C17200: 强度极高(时效后抗拉强度可达1300 MPa以上),但导电率较低(约18-22% IACS)。适用于需要极高强度和耐磨性的场合,如模具、轴承。
C17500: 导电/导热率极高(约50% IACS),强度适中。适用于需要同时传导电流/热量并承受机械应力的场合。
C17500凭借其独特的“高强高导”特性,广泛应用于以下高端领域:
电气连接器: 手机/电脑接口、汽车连接器、高速背板连接器等。要求高导电、高插拔力、良好的弹性和抗应力松弛。
继电器、开关触点: 承载电流并需要弹性支撑的部件。
电阻焊电极: 点焊、缝焊的电极头、帽,需要高导电导热以快速散发热量,高强度以承受压力。
散热元件: 高性能散热片、导热桥,特别是需要一定结构强度的场合。
防爆工具: 在易燃易爆环境中使用的无火花工具。
航空航天与国防: 火箭发动机部件、飞机电气系统等要求高可靠性的部件。
C17500铜合金是一种通过精密成分控制和热处理工艺实现的高性能材料。它在高强度(~600 MPa级)和高导电率(>50% IACS)之间取得了卓越的平衡,解决了传统铜合金“强度高则不导电,导电好则强度低”的矛盾。其成本高于普通铜合金,但因其不可替代的性能,在要求严苛的电接触、电传导和热管理领域是不可或缺的关键材料。