發(fā)布時(shí)間：2020-05-05 12:52

【摘要】：Cu-Cr系合金因具有高強(qiáng)度和優(yōu)越的導(dǎo)電、導(dǎo)熱以及良好的加工性能而被廣泛應(yīng)用于軌道交通、電子電氣行業(yè)。本文以高純度陰極銅(99.95 wt.%)、Cu-10Cr中間合金和99.99 wt.%的Ag為原料,通過(guò)“熔煉—鐵模澆鑄—擠壓—拉拔—固溶—時(shí)效—拉拔”以及“上引連續(xù)鑄造—拉拔—固溶—拉拔—時(shí)效—拉拔”兩種加工制備工藝制備具有高性能Φ3 mm的Cu-Cr-Ag合金桿。研究了合金的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能在制備過(guò)程中的演變規(guī)律,并評(píng)價(jià)了材料的抗軟化性能,通過(guò)金相顯微鏡和掃描電鏡對(duì)合金的晶粒組織和第二相進(jìn)行了表征,利用透射電鏡研究了合金的位錯(cuò)和時(shí)效析出相的特征,重點(diǎn)探討了形變和時(shí)效處理工藝對(duì)Cu-Cr-Ag合金組織性能的影響,揭示了Cu-Cr-Ag合金制備工藝—微觀組織—力學(xué)性能之間的聯(lián)系。主要結(jié)果如下:(1)鐵模澆鑄Cu-0.3Cr-0.1Ag合金,鑄態(tài)合金晶粒粗大,平均尺寸約500μm,富含Cr的第二相分布于基體,合金的強(qiáng)度(158MPa)和電導(dǎo)率(52.3%IACS)均較低;經(jīng)熱擠壓(Φ80 mm-Φ13 mm)變形后,合金晶粒破碎,平均尺寸約為80μm,并發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,組織中出現(xiàn)棒狀第二相,相對(duì)于鑄態(tài)合金,強(qiáng)度提升48MPa,電導(dǎo)率略微降低;合金經(jīng)過(guò)變形量為88%的多道次拉拔后,合金晶粒沿著拉拔方向大幅伸長(zhǎng),第二相粒子形貌無(wú)明顯變化,合金強(qiáng)度大幅度提高,達(dá)到378.3 MPa,與鑄態(tài)相比電導(dǎo)率略有降低(降低越5%IACS)。(2)固溶時(shí)效對(duì)冷拉態(tài)Cu-0.3Cr-0.1Ag合金的組織性能影響顯著。固溶處理后,合金發(fā)生完全再結(jié)晶行為,晶粒變大(約為200μm),大多數(shù)第二相粒子已固溶于銅基體中,但仍有少量的保留,此外,合金位錯(cuò)減少,加工硬化得到消除,合金強(qiáng)度降低至256.3 MPa,電導(dǎo)率達(dá)到62.6%IACS;時(shí)效過(guò)程中,納米量級(jí)的Cr相粒子從基體析出,起到析出強(qiáng)化的作用,大幅度提升了合金的綜合性能,合金在500℃時(shí)效120 min獲得最佳的時(shí)效強(qiáng)化效果,抗拉強(qiáng)度、電導(dǎo)率及延伸率分別為381 MPa、92%IACS和19%,此狀態(tài)合金經(jīng)再拉拔后(變形量55%),抗拉強(qiáng)度、電導(dǎo)率分別達(dá)到495.5 MPa、83%IACS,此外,合金的軟化溫度超過(guò)550℃。(3)上引連鑄鑄造Cu-0.3Cr-0.1Ag合金晶粒呈長(zhǎng)條狀,長(zhǎng)度方向與上引鑄造方向保持一致,縱向長(zhǎng)度超過(guò)1000μm,寬度介于30-200μm,長(zhǎng)寬比最大達(dá)到33,第二相呈球形,分布于長(zhǎng)條狀晶粒之間,尺寸在2-3μm之間,上引連鑄這種長(zhǎng)條狀的晶粒組織和第二相方向性排布的特征使其具有良好的強(qiáng)度和塑性匹配,抗拉強(qiáng)度達(dá)到230 MPa,延伸率達(dá)到28%。經(jīng)變形量為71%的拉拔后,合金晶粒呈纖維狀組織,位錯(cuò)增加,沿晶界堆積,合金抗拉強(qiáng)度提升,達(dá)到388 MPa,延伸率為6.7%,電導(dǎo)率略有下降。(4)形變熱處理對(duì)上引連鑄Cu-0.3Cr-0.1Ag合金組織性能影響顯著。經(jīng)過(guò)高溫固溶淬火處理,仍有部分晶粒呈現(xiàn)出典型的長(zhǎng)條狀形貌,長(zhǎng)寬比略有降低,合金中仍有未固溶的殘留第二相,合金強(qiáng)度減小,延伸率、電導(dǎo)率增加;二次拉拔后(變形量為58%),合金晶粒延長(zhǎng)度方向拉長(zhǎng),長(zhǎng)寬比大幅度提升,位錯(cuò)增多并相互纏結(jié),形成了高位錯(cuò)密度的細(xì)胞狀亞結(jié)構(gòu),強(qiáng)度達(dá)到333 MPa,延伸率為2.4%、電導(dǎo)率為55%IACS;時(shí)效處理后,合金組織仍保持變形態(tài)組織,富Cr第二相分布于長(zhǎng)條形晶粒晶界處,合金基體中出現(xiàn)大量的納米沉淀相,經(jīng)透射電鏡分析確定為fcc結(jié)構(gòu)的富Cr時(shí)效析出相,此外,時(shí)效處理降低了合金的位錯(cuò)密度,Ag元素始終以溶質(zhì)原子的形式分布于基體,主要以固溶強(qiáng)化方式提高合金的強(qiáng)度。合金的最佳時(shí)效工藝為450℃、120 min,抗拉強(qiáng)度、電導(dǎo)率及延伸率分別為441 MPa、88%IACS和12%,此狀態(tài)下的合金經(jīng)過(guò)變形量為55%拉拔處理后,抗拉強(qiáng)度得到大幅度提升,達(dá)到540 MPa,相應(yīng)的維氏硬度、電導(dǎo)率、延伸率分別為188HV、84%IACS、2%,軟化溫度接近550℃。
【圖文】：

5圖 1.1 其他元素對(duì)銅合金導(dǎo)電性能的影響[39] Effect of other elements on the electrical conductivity of cop

[46]等通過(guò)選區(qū)電子衍射花樣證實(shí)了Cu-Cr合金中的確發(fā)生了富Cr相由fcc轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc的過(guò)程，如圖1.2所示。此外 A. Chbihi[46]等發(fā)現(xiàn)，bcc 結(jié)構(gòu)的富 Cr 相與 Cu 基體具有兩種不同的取向關(guān)系， 即 N/W、K/S 關(guān)系。圖 1.2 時(shí)效后 Cu-Cr 合金的 TEM 組織[46]Fig. 1.2 TEM bright field micrograph and corresponding selected area diffraction pattern of theCu-Cr alloy
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF811;TG291

【相似文獻(xiàn)】

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1 袁大偉;Cu-Cr-Ag合金制備與組織調(diào)控[D];江西理工大學(xué);2018年

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本文編號(hào)：2650172