本文關(guān)鍵詞：擴(kuò)散多元節(jié)技術(shù)在Cu-Ni-Sn彈性銅合金中的應(yīng)用研究

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【摘要】：Cu-Ni-Sn合金是一種典型的調(diào)幅分解強(qiáng)化型彈性銅合金,憑借其高的強(qiáng)度、硬度、彈性和優(yōu)良的抗應(yīng)力松弛性能,廣泛地應(yīng)用于電子、航天、航海等領(lǐng)域。然而,Cu-Ni-Sn合金體系復(fù)雜,不同成分合金的性能差異較大,傳統(tǒng)研究材料的實(shí)驗(yàn)方法效率較低,一次只能研究一種或幾種成分的合金,很大程度上阻礙了Cu-Ni-Sn合金的研究與發(fā)展。本工作針對(duì)Cu-Ni-Sn合金體系,實(shí)施了Cu-Ni-Cu35Sn的高通量擴(kuò)散多元節(jié)實(shí)驗(yàn)。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、電子探針、納米壓痕等分析測(cè)試手段以及熱力學(xué)計(jì)算方法比較系統(tǒng)地研究了Cu-Ni-Cu35Sn擴(kuò)散多元節(jié)試樣的界面特征,并高效地獲得了Cu-Ni-Sn合金體系部分子體系的成分與彈性性能關(guān)系。本工作的主要結(jié)論如下：(1)在650℃對(duì)Cu-Ni-Cu35Sn擴(kuò)散多元節(jié)試樣進(jìn)行100～400小時(shí)的退火熱處理,擴(kuò)散元及包套間形成了不同程度的擴(kuò)散過渡層,在過渡層中線性分布著的裂紋孔洞,推斷為擴(kuò)散元的原始界面。Cu-Ni、Cu-Cu35Sn和Ni-Cu35Sn二元界面過渡層具有不同的組織形貌特征。由于Cu、Ni、Sn三個(gè)元素間相互擴(kuò)散的干擾作用,越靠近三元節(jié)點(diǎn)位置,二元界面的組織形貌特征越不明顯。(2)結(jié)合擴(kuò)散多元節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和CALPHAD相圖計(jì)算手段,對(duì)Cu-Ni-Cu35Sn擴(kuò)散多元節(jié)試樣的界面過渡層進(jìn)行了固態(tài)相序列的觀察和分析。并根據(jù)計(jì)算的元素在相變過程中的活度變化對(duì)Cu-Ni-Cu35Sn擴(kuò)散多元節(jié)試樣的Cu-Ni、Cu-Cu35n、 Ni-Cu35Sn界面的固相序列進(jìn)行了理論優(yōu)化。結(jié)果表明,在650℃條件下,Cu-Ni界面處僅有fcc_Al相的過渡層；Cu-Cu35Sn界面過渡層固相序列自富Cu端為fcc_Al→D03_Cu3Sn/Cu3Sn; Ni-Cu35Sn界面的固相序列自富Ni端為fcc_Al+Ni3Sn_LT→fcc_Al+Ni3Sn2→Ni3Sn2+D03_Cu3Sn/Cu3Sn。(3)通過在Cu-Ni-Cu35Sn擴(kuò)散多元節(jié)試樣上實(shí)施電子探針和納米壓痕高分辨掃描測(cè)試,分析研究了Cu-Ni和Cu-Sn合金體系的成分-硬度/彈性性能關(guān)系,結(jié)果表明,在650℃條件下經(jīng)400小時(shí)退火熱處理后,Cu-Ni合金的硬度在Cu含量為50at.%附近達(dá)到最大值,而其彈性模量隨著Cu含量的升高逐漸降低。Cu-Sn合金的硬度和彈性模量均與Cu含量呈負(fù)相關(guān)的關(guān)系。同時(shí),采用該方法,定量地獲得了Cu-Ni和Cu-Sn合金體系成分-硬度/彈性性能關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：Cu-Ni-Sn 擴(kuò)散多元節(jié) 擴(kuò)散偶 材料基因組計(jì)劃
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 銅及銅的特點(diǎn)10-11
• 1.2 銅基彈性合金概述11-17
• 1.2.1 銅基彈性合金及其分類12-14
• 1.2.2 鈹青銅14-16
• 1.2.3 Cu-Ni-Sn系合金16-17
• 1.3 “材料基因組”計(jì)劃和擴(kuò)散多元節(jié)技術(shù)17-24
• 1.3.1 材料基因組計(jì)劃18-20
• 1.3.2 擴(kuò)散與擴(kuò)散焊接20-21
• 1.3.3 擴(kuò)散多元節(jié)技術(shù)21-24
• 1.4 論文研究目的和意義24-25
• 1.5 論文研究內(nèi)容25-26
• 2 實(shí)驗(yàn)研究方法26-33
• 2.1 擴(kuò)散多元節(jié)實(shí)驗(yàn)26-31
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備26-27
• 2.1.2 擴(kuò)散多元節(jié)試樣的制備27-31
• 2.2 CALPHAD熱力學(xué)計(jì)算31
• 2.3 試樣表征31-33
• 2.3.1 形貌分析31
• 2.3.2 成分分析31-32
• 2.3.3 性能分析32-33
• 3 擴(kuò)散層形貌特征以及形成機(jī)制研究33-46
• 3.1 基體形貌特征分析33-34
• 3.2 Cu-Ni界面擴(kuò)散層形貌特征及形成機(jī)理分析34-36
• 3.2.1 Cu-Ni界面擴(kuò)散層組織特征分析34-35
• 3.2.2 Cu-Ni界面擴(kuò)散層形成機(jī)制分析35-36
• 3.3 Cu-Cu35Sn界面擴(kuò)散層形貌特征及形成機(jī)理分析36-39
• 3.3.1 Cu-Cu35Sn界面擴(kuò)散層形貌特征分析36-38
• 3.3.2 Cu-Cu35Sn界面擴(kuò)散層形成機(jī)制分析38-39
• 3.4 Ni-Cu35Sn界面擴(kuò)散層組織特征及形成機(jī)理分析39-41
• 3.4.1 Ni-Cu35Sn界面擴(kuò)散層組織分析39-40
• 3.4.2 Ni-Cu35Sn界面擴(kuò)散層形成機(jī)理分析40-41
• 3.5 三元界面擴(kuò)散層組織特征及形成機(jī)理分析41-44
• 3.5.1 三元界面擴(kuò)散層組織特征分析41-44
• 3.5.2 三元界面擴(kuò)散層形成機(jī)理分析44
• 3.6 本章小結(jié)44-46
• 4 Cu-Ni-Sn體系的熱力學(xué)計(jì)算46-55
• 4.1 Cu-Ni-Sn體系的相圖計(jì)算46-48
• 4.2 界面擴(kuò)散層固相序列分析48-54
• 4.2.1 Cu-Ni界面固相序列分析50-51
• 4.2.2 Cu-Cu35Sn界面固相序列分析51-53
• 4.2.3 Ni-Cu35Sn界面固相序列分析53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 Cu-Ni和Cu-Sn體系的成分-性能關(guān)系研究55-61
• 5.1 Cu-Ni體系成分-性能關(guān)系研究55-58
• 5.2 Cu-Sn體系成分-性能關(guān)系研究58-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果67-68
• 致謝68

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