金属与合金：性质、分类和应用

1.铜及铜合金

铜具有高导电、导热和良好的耐蚀性能，成本低，易机械加工。在器件中广泛应用无氧铜制造器件的阳极、管体和谐振腔等。器件中也应用铜的某些合金制造零件。

表15-1列出了常用纯铜的牌号和化学成分，表中未列入的杂质成分包括在总和栏内。

表15-1 常用纯铜的牌号和化学成分（质量分数，%）^[1，2] Table 15-1 Designations and chemical compositions of conventional pure copper^[1，2]

① 砷、铋、锑可不分析，但供方必须保证不大于极限值。

② 经双方协商，可供应w（P）不大于0.001%的导电T2铜。

③ 电力机车接触材料用纯铜线坯：w（Bi）≤0.0005%，w（Pb）≤0.0050%，w（O）≤0.035%，w（P）≤0.001%，其他杂质的质量分数总和≤0.03%。

④ 电工用无氧铜TU2中w（O）≤0.002%。

无氧铜含氧量极低，钎焊时不会发生氢病；同时，无氧铜比纯铜加工性能更好。

无氧铜虽然是器件中应用最广的金属材料，但是经过钎焊后零件容易变形，高温抗蠕变性能差，因此生产中对尺寸精度要求严格而又无气密性要求的零件则常选用强化无氧铜制造。

提高纯铜强度的方法有冷作加工强化、合金强化（包括固溶强化和时效强化）及弥散强化三种方法。器件中多采用弥散强化无氧铜制造金属零件。

弥散无氧铜强度高、导电、导热性良好，而且无磁性、易加工，钎焊性好。用它制造器件的环杆慢波结构、阳极和有强度要求的重要零件。弥散强化无氧铜的牌号和成分见表15-2。

目前，制造真空电子器件常用的铜合金有铍铜和白铜，铍铜最常用的有TBe2，其化学成分见表15-3。

铍铜具有力学强度、弹性极限和疲劳强度高，导电、导热性、耐磨及耐蚀性良好的特点，在器件中用它制作冷阴极和高频调谐结构的弹性元件；但铍铜易氧化，钎焊时要求电镀铜或镍。

白铜为铜镍合金，镍含量大于20%（质量分数），合金呈白色。在铜镍合金中加入少量Mn，可提高合金的力学性能和耐蚀性，加入1%～2%（质量分数）的Fe，对进一步提高合金的耐蚀性和耐冲击性很有效。常用白铜合金的化学成分见表15-4。

表15-2 弥散强化无氧铜的牌号和成分^[2] Table 15-2 Designation and chemical compositions of dispersion hardened copper^[2]

① 砷、铋、锑可不分析，但供方必须保证不大于极限值。

表15-3 铍铜的化学成分^[2] Table 15-3 Compositions of beryllium bronze^[2]

表15-4 常用白铜合金的化学成分^[2，3] Table 15-4 Compositions of Cu-Ni alloys^[2，3]

白铜力学性能好，耐蚀、冷热加工性能好，导电率低，无磁性。用于制造器件的电子枪和支持杆等器件内结构零件。(www.xing528.com)

2.镍及镍合金

纯镍及其合金在器件中应用比较广泛。它们熔点高、蒸气压低、耐腐蚀、化学稳定性好，容易机械加工。多用于制造器件中电子枪零件，如阳极、聚焦极、屏蔽罩、支持筒和支杆等。

作为器件氧化物阴极基金属使用时，在镍中必须添加还原剂，如钨、钙、锆及镁等。常用阴极基金属材料包括镍钨镁、镍钨钙和镍钨锆等合金。

镍铜合金（蒙乃尔Monel）是器件的结构材料。常用的两种合金是NCu28-2.2-1.5和NCu40-2-1。它们的力学强度高，延展性和钎焊性好，并有优良的耐蚀性能。前者在室温下略显磁性，其磁导率随温度的变化有些改变。NCu40-2-1合金在室温下磁导率为1.004×10^-6H/m，是一种低磁导率的镍铜合金。正常的处理工艺，如热轧、锻压、冷轧、冷拉、退火及消除应力热处理等，对其导磁性能影响不大。

蒙乃尔在器件中用于制造管壳、电子枪零件、支持杆等。表15-5列出了器件常用镍铜合金的化学成分。

3.铁与钢

纯铁具有屈服强度低、塑性好、矫顽力低、磁导率高、导电和导热性能好等特点，在器件中用于制造收讯放大管阳极、微波管极靴等。

钢的应用广泛，能制造器件的各种构件。如用无磁不锈钢制造行波管管壳、电子枪零件，用08钢制作显像管荫罩等。

纯铁中含C量过多，会影响铁的硬度、力学强度和电阻率。器件中常用的纯铁，其含C量低于0.04%（质量分数）。

表15-5 常用镍铜合金的化学成分^[4] Table 15-5 Chemical compositions of conventional Ni-Cu alloys^[4]

纯铁的化学性能比较活泼，在较低的温度下，O₂就溶解于铁，生成稳定的氧化铁，如FeO和Fe₂O₃等。因此器件中用铁制造钎焊零件时，表面要求镀Cu或镀Ni。

真空电子器件常用的纯铁为DT-7、DT-8（或DT-8A）和DT-9，它们的化学成分和用途见表15-6。

表15-6 常用纯铁的化学成分和用途^[1，5] Table 15-6 Chemical compositions and applications of conventional pure iron^[1，5]

4.膨胀合金

参见本手册第14章。

5.钨与钼

参见本手册第8章。

6.钽与铌

参见本手册第8章。

7.钛、锆与铍

参见本手册第9、10章。