中国古代青铜.ppt

??? 固 溶 体 固溶体是溶质原子溶入固态的溶剂中，并保持溶剂晶格类型而形成的相。 根据溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置，可将固溶体分为置换固溶体（substitutional solid solution）与间隙固溶体（interstitial solid solution）。 间隙固溶体 当溶质原子比较小时，如碳、氢、氮、硼等，它们插入晶格空隙而形成的固溶体称为间隙固溶体，如下图所示。 溶剂原子 溶质原子 ? 置换固溶体 溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置而形成的固溶体，如同在这些结点上的溶剂原子被溶质原子所置换，所以称为置换式固溶体，如下图所示。 置换固溶体示意图 溶剂原子 溶质原子 固溶强化 由于溶质原子溶入导致溶剂晶格发生畸变而使位错运动受阻，合金塑性下降，强度升高的现象。固溶强化是青铜比红铜强度高的重要原因之一。 合金中合金元素的固溶度越高，固溶强化效果越好。 金属化合物 在合金中，当溶质含量超过固溶体的溶解度时，除了形成固溶体外，还将形成晶体结构不同于任一组元的新相，称为金属化合物。 金属化合物往往具有较高的熔点、较高的硬度、它们的存在阻碍位错运动，使合金强度升高，因此，金属化合物是合金中的重要强化相。 纯铜（红铜、紫铜）的结构与性能 外观： 新鲜表面是玫瑰红色，表面形成氧化亚铜Cu2O皮膜后呈紫色，故又称紫铜。 密度：8.89~8.95× l03kg/m3 晶体结构：面心立方晶体（fcc) 熔点：1083℃ 沸点：2593℃ 化学性能：惰性金属，耐蚀性与周期表上同族金属金、银相似，在清洁的乾燥空气中不受腐蚀。空气中含有S02、H2S、CO2和Cl2时，则生成CuSO4·3Cu(OH)2、CuCO3·Cu(OH)2、和CuC12 · 3Cu(OH)2等化合物，在Cu表面上形成一薄层青绿色铜锈（铜绿）。 力学性能： 状态 抗拉强度 σb 屈服强度 σs 伸长率 δ 断面收缩率 ψ 布氏硬度 HB ? MPa ％ 退火 240 70 50 75 45 冷加工 450 380 6 35 120 Cu-Sn二元合金平衡相图 Sn青铜的室温相组成 α相 是Sn固溶于Cu中的固溶体，是面心立方晶格，塑性良好。Sn在室温的溶解度极低，由 520℃ 到室温的α分解极慢，实际应用时可不考虑。 锡青铜中的金属化合物相 β相：以体心立方晶格的电子化合物Cu5Sn为基的固溶 体，只在高温（586 ℃ ）下稳定。 γ相：以CuSn化合物为基的固溶体，只在520 ℃以上稳定。 δ相：是复杂立方晶格的金属化合物Cu31Sn8。在室温极端硬脆，不能塑性加工。在350 ℃发生的 δ一α＋ε 共析反应极慢，在实际生产条件下室温只能看到δ相， 很难见到ε相。 ε相：Cu3Sn，极硬脆，极其缓慢冷却才能出现，实际铸造的青铜器中很难发现该相。 η相：Cu6Sn5，极硬脆，它的出现使锡青铜的塑性、韧性明显下降。当Sn含量超过38%时开始出现该相。但实际铸件也很少见到该相。 锡青铜中锡含量对其力学性能的影响 《吕氏春秋 · 别类编》载有： “金柔锡柔，合两柔则刚” 的记述。我们祖先早就认识到这一规律，即合金强化规律。 青铜的金相组织 组织 用肉眼、放大镜、显微镜观察到的材料的形貌图像。 宏观组织 用肉眼或放大镜观察到的材料的形貌图像。 微观组织 用显微镜观察到的材料的形貌图像。 金相组织 用金相显微镜观察到的金属材料材料的形貌图像。 生物组织 用生物显微镜观察到的生物体的形貌图像。 结构组织决定材料的性能 铅炮铜的金相组织 Sn:4.0~6.0 Zn: 4.0~6.0 Pb: 4.0~6.0 α固溶体＋（ α ＋δ）＋Pb 炮铜的金相组织 Sn:7.5~8.5 Zn:3.5~4.5 Pb: 0.5 α固溶体上分布着（ α ＋δ）共析体＋Pb 锡青铜 Sn:5.0 Cu:95.0 树枝状α固溶体，有偏析，黑色处富Sn，白亮区富Cu 磷青铜的金相组织 Sn10.0 P0.5 α固溶体＋（ α ＋δ）共析体+ Cu3P（在共析体中不易区别） （ α ＋δ）共析体 （ α ＋δ）共析体 α固溶体内的偏析（褐色处富Sn） 中国古代青铜器的成分 《周礼·考工记》中指出： “金有六齐：六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐。五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐。四分其金，而锡居一，谓之戈戟之齐。三分其金，而锡居一，谓之大刃之齐。五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐