通過(guò)熱型水平連鑄工藝制備了Cu-3.5Ag合金,經(jīng)950℃×1 h固溶,以及450℃下分別保溫2、4、6和8 h的時(shí)效熱處理,研究了時(shí)效時(shí)間對(duì)合金性能和析出相特征的影響。結(jié)果表明:隨著時(shí)效時(shí)間的增加,合金的硬度呈先急劇升高后緩慢下降趨于平緩的趨勢(shì),合金的導(dǎo)電率基本保持不變;隨著時(shí)效時(shí)間增加,析出相形貌、大小和數(shù)量均發(fā)生顯著改變,富Ag相和銅基體始終保持半共格關(guān)系且兩者具有完全一致的取向,半共格界面有效阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)從而使基體得到強(qiáng)化,相同的取向關(guān)系降低了析出相對(duì)電子的散射,進(jìn)而對(duì)合金硬度和導(dǎo)電率具有改善效果。試驗(yàn)范圍內(nèi),Cu-3.5Ag合金經(jīng)450℃×4 h時(shí)效熱處理后,硬度和導(dǎo)電率分別為122.62 HV0.1和86.20%IACS,綜合性能較好。 

【文章來(lái)源】：材料熱處理學(xué)報(bào). 2020,41(06)北大核心

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【部分圖文】：

經(jīng)450 ℃×4 h時(shí)效后Cu-3.5Ag合金TEM像

不同時(shí)效時(shí)間下的Cu-3.5Ag合金微觀組織,如圖1～圖4所示。圖1為經(jīng)950 ℃×1 h固溶后Cu-3.5Ag合金微觀組織,由圖1中可以看出,Cu基體除分布有少量位錯(cuò)外無(wú)明顯富Ag相,選區(qū)衍射花樣的標(biāo)定如圖1(b),Cu基體的晶帶軸為[001],未觀察到Ag的衍射斑點(diǎn),說(shuō)明Ag原子完全固溶形成過(guò)飽和固溶體。圖2為經(jīng)450 ℃×2 h時(shí)效處理后的Cu-3.5Ag合金微觀組織。由圖2(a)可以看出,由于保溫時(shí)間較短,大多數(shù)Ag原子依舊以固溶形式存在,只有少量富Ag相析出,析出相周?chē)嬖谏倭课诲e(cuò)。圖2(b)衍射花樣只有Cu基體的衍射花樣,出現(xiàn)高階勞埃帶效應(yīng),原因可能是TEM制樣時(shí)衍射花樣不正或者式樣部分區(qū)域太厚,使得零層倒易面傾斜,從而增加了上下層倒易面與反射球的相交機(jī)會(huì)。圖2(c)對(duì)析出相進(jìn)行HRTEM像分析,富Ag相周?chē)嬖诰w缺陷,造成應(yīng)力場(chǎng)襯度不同。晶界、位錯(cuò)、空位等缺陷對(duì)析出相的形核及長(zhǎng)大起促進(jìn)作用,同時(shí)這些缺陷也會(huì)為析出相形核提供有利位置。對(duì)HRTEM像進(jìn)行傅里葉變換得到衍射花樣進(jìn)行分析和標(biāo)定如圖2(d),可以看出析出相與Cu基體取向完全一致為:{200}Ag//{200}Cu和<100>Ag//<100>Cu,富Ag相與基體cube-on-cube的位向關(guān)系[20]。根據(jù)界面錯(cuò)配度公式 = 2(a-a) a+a ,其中aβ,aα分別為析出相和基體的兩平行界面的面間距[14,21],計(jì)算富Ag相和基體(200)、(020)、(220)晶面的錯(cuò)配度分別為15.56%,15.44%和13.95%,說(shuō)明析出相和基體為半共格關(guān)系。時(shí)效初期,富Ag相的析出,對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起到阻礙作用,同時(shí)合金固溶度減小,但由于保溫時(shí)間較短,析出相數(shù)量太少,以至于對(duì)合金硬度和導(dǎo)電率的影響不大。

圖2為經(jīng)450 ℃×2 h時(shí)效處理后的Cu-3.5Ag合金微觀組織。由圖2(a)可以看出,由于保溫時(shí)間較短,大多數(shù)Ag原子依舊以固溶形式存在,只有少量富Ag相析出,析出相周?chē)嬖谏倭课诲e(cuò)。圖2(b)衍射花樣只有Cu基體的衍射花樣,出現(xiàn)高階勞埃帶效應(yīng),原因可能是TEM制樣時(shí)衍射花樣不正或者式樣部分區(qū)域太厚,使得零層倒易面傾斜,從而增加了上下層倒易面與反射球的相交機(jī)會(huì)。圖2(c)對(duì)析出相進(jìn)行HRTEM像分析,富Ag相周?chē)嬖诰w缺陷,造成應(yīng)力場(chǎng)襯度不同。晶界、位錯(cuò)、空位等缺陷對(duì)析出相的形核及長(zhǎng)大起促進(jìn)作用,同時(shí)這些缺陷也會(huì)為析出相形核提供有利位置。對(duì)HRTEM像進(jìn)行傅里葉變換得到衍射花樣進(jìn)行分析和標(biāo)定如圖2(d),可以看出析出相與Cu基體取向完全一致為:{200}Ag//{200}Cu和<100>Ag//<100>Cu,富Ag相與基體cube-on-cube的位向關(guān)系[20]。根據(jù)界面錯(cuò)配度公式 = 2(a-a) a+a ,其中aβ,aα分別為析出相和基體的兩平行界面的面間距[14,21],計(jì)算富Ag相和基體(200)、(020)、(220)晶面的錯(cuò)配度分別為15.56%,15.44%和13.95%,說(shuō)明析出相和基體為半共格關(guān)系。時(shí)效初期,富Ag相的析出,對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)起到阻礙作用,同時(shí)合金固溶度減小,但由于保溫時(shí)間較短,析出相數(shù)量太少,以至于對(duì)合金硬度和導(dǎo)電率的影響不大。經(jīng)450 ℃×4 h時(shí)效處理后的Cu-3.5Ag合金微觀組織如圖3所示。圖3(a)可以觀察到大量富Ag相呈鏈狀析出,且析出相周?chē)嬖诰w缺陷及大量位錯(cuò)。衍射花樣的分析和標(biāo)定如圖3(b),富Ag相與基體的位向關(guān)系為:(002)Ag//(002)Cu和 [1 2 ˉ 0] Ag // [1 2 ˉ 0] Cu ,富Ag相和基體(002)、(420)、(422)晶面的錯(cuò)配度分別為11.56%,11.76%和11.92%,δ值較保溫2 h時(shí)低,析出相和基體也是半共格關(guān)系。圖3(c)暗場(chǎng)像中較多富Ag相形貌為圓球狀,少量由圓球狀鏈狀排列緊密形成的短棒狀,平均直徑為17～19 nm。大量富Ag相不連續(xù)析出,對(duì)位錯(cuò)阻礙作用大幅度加強(qiáng);固溶量持續(xù)降低,晶格畸變較少,電子散射作用減弱,此時(shí),合金硬度和導(dǎo)電率都有較大提升。

【參考文獻(xiàn)】：
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