【摘要】 本文通过对比实验揭示铍铜合金C17200在导热性（302.42 W/m·k）、高温硬度（183 Hv0.5）及耐磨性优势，论证其作为薄带连铸结晶辊基材的可行性，为工业设备选材提供数据支撑。

一、技术背景与需求分析

薄带连铸工艺中，结晶辊需同时满足高效导热与高耐磨需求。传统CrZrCu合金C18150虽具备良好导热性，但其硬度不足易导致基材磨损。本研究针对新型铍铜合金C17200展开性能测试，验证其作为结晶辊基材的可行性。

 

二、材料性能对比实验

a:C18150与C17200导热性对比图;b:高温环境下铜合金硬度变化趋势图

图1.(a)铜合金的导热系数，(b)铜合金的硬度随温度的变化趋势[1]。

1. 导热性测试

  • 室温性能：C17200导热系数302.42 W/m·k（C18150的92%），满足基础冷却需求。
  • 高温稳定性：300℃时导热系数提升3.3%至312.51 W/m·k，始终维持C18150的90%水平。

2. 力学性能分析

  • 硬度优势：C17200室温硬度225.7 Hv0.5（C18150的2倍），高温（300℃）保持183 Hv0.5，软化率仅18.9%。
  • 密度对比：C17200密度8.25g/cm³，较C18150降低8%，减轻设备负载。

 

三、耐磨性能与机理研究

1. 磨损实验结果

  • 室温环境：氧化磨损与分层磨损为主，C17200磨损量较传统材料降低45%。
  • 高温工况：300℃时粘着磨损与磨粒磨损增加，但表面氧化层有效减缓材料损耗。

2. SEM显微分析（图片Alt：C17200磨损表面微观形貌）

  • 高温下C17200形成致密氧化膜，显著抑制裂纹扩展，验证其抗高温磨损能力。

 

四、综合应用价值

C17200在保持与C18150相近导热性（>90%）前提下，硬度提升100%且高温稳定性更优。其低软化率（<19%）与高硬度特性，为后续表面涂层制备提供可靠基材支撑，满足薄带连铸工艺对结晶辊的严苛要求。

 

参考文献：[1]Zhang D, Peng Z, Liu Z, et al. Study on wear properties of high hardness and high thermal conductivity copper alloy for crystallization roller[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2024, 28: 3225-3231.

 

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