銅合金作為集結(jié)構(gòu)與功能要求為一體的有色金屬材料,被廣泛運用于集成電路引線框架、高速鐵路電氣接觸線、傳熱導(dǎo)熱元件等眾多領(lǐng)域。為了滿足高鐵接觸線對大長度、高強度、高導(dǎo)電的要求,Cu-Cr系合金成為了該領(lǐng)域的研究熱點。為解決含有難熔易燒損元素銅合金制備的難題,課題組開發(fā)了一種新型Cu-Cr-In合金,有效提升生產(chǎn)效率及穩(wěn)定性。本工作重點研發(fā)適用于新型高強高導(dǎo)Cu-Cr-In合金的制備加工工藝,研究合金在制備加工過程中組織與性能的演變規(guī)律,揭示合金成分、制備工藝、組織、性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)規(guī)律,對Cu-Cr-In合金的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的理論指導(dǎo)意義。本文通過大氣環(huán)境下熔煉、鐵模鑄造的方法制備Cu-Cr-In合金鑄錠,采用掃描電鏡觀察鑄態(tài)合金初生相的形貌,運用Scheil模型模擬合金凝固過程中溶質(zhì)原子分布規(guī)律。結(jié)合透射電鏡（TEM）、高分辨透射電鏡（HRTEM）和原子探針層析技術(shù)（APT）等分析技術(shù),對不同In含量的Cu-Cr-In合金組織性能開展研究,分析Cu-Cr-In合金時效過程中In對Cr相析出行為的影響,同時采用等溫壓縮熱模擬試驗研究Cu-Cr-In合金的熱變形行為。研究“熱擠壓—拉拔—固... 

【文章來源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

合金元素對銅導(dǎo)電、再結(jié)晶性能的影響[1,2]

第一章緒論3從而使材料的強度升高。固溶強化效果與溶質(zhì)原子含量、溶質(zhì)與基體原子的尺寸差呈正比例相關(guān)。溶質(zhì)原子含量越高、原子尺寸相差越大，強化效果越明顯。另外，Cottrell效應(yīng)、Snock效應(yīng)、化學(xué)作用、靜電作用和有序強化等均會影響合金的強化效果[7]。Fleischer等人[8]提出合金元素在Cu中固溶強化主要是由于固溶原子與螺位錯之間的彈性相互作用產(chǎn)生的，這種相互作用是由于合金元素與Cu之間的剪切模量、原子尺寸的差異引起的，其中剪切模量的差異起主要作用。固溶原子引起基體晶格畸變，電子在合金中運動、傳導(dǎo)過程中增大了電子的散射概率，從而造成合金電阻率升高、導(dǎo)電率降低。圖1.2所示為不同元素對Cu的電阻率的關(guān)系圖。溶質(zhì)原子濃度越高，Cu電阻率升高。圖1.2合金元素與銅電阻率的關(guān)系[9,10]添加固溶元素能提高合金強度，但也惡化合金的電學(xué)性能。因此，通過單一的固溶強化的方法來提高高強高導(dǎo)合金強度的效果有限，因此還必須與其他強化方式相結(jié)合。1.3.2形變強化金屬或合金在變形過程中會形成大量的位錯，在變形過程中位錯運動、相互纏結(jié)，形成割階，減弱位錯的運動；另外，位錯之間相互作用，纏結(jié)、塞積，又進一步阻礙位錯的運動，從而使合金的強度、硬度升高，這個過程稱為形變強化。合金強度一般是受多種強化機制共同作用。合金在形變過程中發(fā)生位錯增殖，位錯密度升高[11]，大量位錯相互作用形成形變強化的同時，由于合金受力變形，晶粒發(fā)生破碎也產(chǎn)生了細晶強化的效果。王余強等人[12]對純Cu線進行冷拉變形，隨著真應(yīng)變的升高，純銅線的抗拉強度逐漸增大，其中形變強化和細晶強化起主要強化作用。合金進行冷變形并發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生大量位錯、空位等缺陷，導(dǎo)致電子傳輸過程中發(fā)生散射，合金電導(dǎo)率降低。

第一章緒論6(a)Cu-Cr相圖(b)富Cu區(qū)域相圖圖1.3Cu-Cr相圖[27]1.4.2第三組元對Cu-Cr系合金的影響向合金中添加少量第三或第四組元形成的Cu-Cr系合金兼具優(yōu)良的強度和導(dǎo)電性能，因而也被廣泛運用于高鐵接觸線[32-34]、引線框架材料[35-37]、熱交換[32,38]等領(lǐng)域。在Cu-Cr合金常見的添加元素有Zr[30,33,39]、Ag[6,40,41]、Mg[42]、Ti[43,44]等，且不同元素對合金的作用機理不同。1.4.2.1第三組元對合金凝固過程的影響Cu-Cr合金凝固過程中形成的鑄態(tài)組織主要有富Cu相、富Cr相及共晶組織（Cu+Cr）所構(gòu)成。合金的微觀組織結(jié)構(gòu)主要與合金的成分、冷卻強度、冷卻方式等因素有關(guān)[4,32,45]。大量的研究表明，在Cu-Cr合金中添加第三組元，會對合金的凝固過程產(chǎn)生影響，進而改變合金組織中的富Cr相的形貌與分布情況。Tanaka等人[46]提出Zr的添加，能改變Cu-Cr-Zr合金的固相體積分數(shù)，從而改變初生Cr相的結(jié)晶數(shù)量，共晶Cr相減少。Sun等人[47]指出添加Zr元素組成的Cu-Cr-Zr合金，在快速凝固過程中，Zr元素對液固兩相分離起抑制作用，使得合金在凝固過程中生成的初生Cr相更為細校Wang等人[48]發(fā)現(xiàn)Ti元素添加也對合金的凝固過程產(chǎn)生影響，其可通過提高Cu29Cr合金液固轉(zhuǎn)變的臨界過冷度，減小臨界形核半徑，增大形核率，進而細化合金晶粒。Tian等人在Cu-15Cr中添加0.24Zr后，合金的共晶Cr相數(shù)量減少，且樹枝狀Cr相更為細小，并提出Zr能抑制合金共晶Cr相的形成并細化樹枝狀初生Cr相[49]。Liu等人[50,51]發(fā)現(xiàn)Ag能減小鑄態(tài)組織中初生Cr相的尺寸，并使多相間變形協(xié)調(diào)性更好。Si能穩(wěn)定Cu-Fe合金快速凝固時的液體混溶隙[52]，而對Cu-Cr合金來說，Yu等人[53]指出Si能使Cu-Cr二元體系中亞穩(wěn)液相分離趨于穩(wěn)定，提升臨界溫度，并出現(xiàn)核?

【參考文獻】：
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本文編號：3287443