純銅具有良好的導電、導熱及延伸性能被廣泛應用在電子、導線及接觸線材料等領域,然而較低的強度嚴重限制了其在重要領域的應用。本文主要針對高導電純銅強度較低的問題,分別采用OM、SEM、EDS、TEM、EBSD和XRD方法研究了不同原始組織純銅ECAP不同路徑變形后微觀組織和織構的演變規(guī)律,分析了ECAP中影響純銅性能變化的因素,然后通過添加微量Zr和Si元素合金化后進行固溶+ECAP變形+時效處理探索析出相的演變對其力學性能和導電性能的影響。結果表明,A和C路徑4道次變形后,單晶組織內(nèi)部形成了均勻一致的剪切帶;定向凝固純銅Bc路徑變形后,剪切帶相互交割,有利于形成均勻的等軸晶;多晶銅ECAP中晶界向沿著擠壓方向呈現(xiàn)有序化轉變,A和C路徑變形后形成均勻的纖維組織,Bc路徑形成均勻的等軸晶。鑄態(tài)Cu-Zr-Si合金經(jīng)ECAP并在375℃、400℃、450℃和500℃時效1h后,少量顆粒狀和板條狀析出相主要沿晶界及滑移線呈不連續(xù)分布,隨著時效時間增加,晶界和基體中析出相含量增加,微量Si元素有利于使析出相細化且彌散分布。XRD及EBSD檢測手段表明,不同原始組織純銅A和C路徑變形后均呈現(xiàn)(111)主滑移系特征,Bc路徑變形后各晶面呈隨機分布。單晶銅A和C路徑4道次變形后,均形成{001}110旋轉立方織構,C路徑6道次變形后形成{111}110織構,A路徑8道次變形后形成{001}100再結晶織構和{111}110及{111}112織構,織構強度明顯減弱。單晶銅經(jīng)A路徑5道次ECAP后的抗拉強度及延伸率最大,分別為415MPa和30%,導電率仍維持在98.8%IACS的較高水平,16道次變形后的硬度最大為133HV;多晶銅經(jīng)C路徑4道次變形后導電率從91.8%IACS增加到94.5%IACS;定向凝固純銅4道次變形后各路徑導電率保持在較高水平的98%IACS左右。鑄態(tài)Cu-Zr-Si合金經(jīng)ECAP變形和450℃時效4h后,具有最佳的力學性能和導電性能,導電率為78.3%IACS,硬度為151HV,同時保持較高的塑性,延伸率為21.9%。ECAP可大幅度提高材料強度,同時對導電率影響較小。單晶銅變形后抗拉強度提高了147%,硬度提高了122%,而導電率僅僅降低2.7%,延伸率仍維持在30%;定向凝固純銅4道次后導電率僅僅降低1%;多晶銅4道次后導電率提升3%。熱處理過程中析出相的不連續(xù)分布有利于力學性能及導電率的大幅度提高。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.11
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 高強高導銅合金的研究進展
    1.3 導電銅材的主要強化方法
    1.4 大塑性變形(SPD)金屬強塑性原理
        1.4.1 SPD的主要方法
        1.4.2 影響材料強塑性的因素
        1.4.3 SPD制備高強高導銅合金的應用現(xiàn)狀
    1.5 等通道轉角擠壓(ECAP)材料的強塑性原理
        1.5.1 ECAP原理
        1.5.2 ECAP變形對微觀組織的影響
        1.5.3 ECAP銅合金強化機理
    1.6 課題研究意義與內(nèi)容
第2章 試驗方法
    2.1 研究方案
    2.2 材料制備
    2.3 冷變形及熱處理工藝
        2.3.1 固溶處理
        2.3.2 ECAP變形
        2.3.3 時效處理
    2.4 結果及測試
第3章 純銅ECAP中形變組織及織構演變
    3.1 不同原始組織純銅微觀組織演變
        3.1.1 單晶銅的組織演變
        3.1.2 定向凝固純銅組織演變
        3.1.3 多晶銅的組織演變
    3.2 宏觀取向演變
    3.3 不同變形路徑的剪切特征
    3.4 單晶銅ECAP中EBSD結果
        3.4.1 晶界(GBs)分布
        3.4.2 極圖(PF)分析
        3.4.3 取向分布函數(shù)(ODF)分析
    3.5 本章小結
第4章 ECAP對純銅力學性能與導電性能的影響
    4.1 力學性能變化
    4.2 導電性能變化
    4.3 斷口分析
    4.4 影響純銅性能變化的因素
    4.5 本章小結
第5章 ECAP變形及時效對Cu-Zr-Si合金組織及性能的影響
    5.1 ECAP變形對鑄態(tài)Cu-Zr-Si合金組織的影響
    5.2 變形和時效對Cu-Zr-Si合金組織的影響
    5.3 變形和時效對Cu-Zr-Si合金性能的影響
    5.4 本章小結
第6章 結論及創(chuàng)新
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新
    6.3 展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄

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本文編號：2844395