高性能纳米Cu-Fe、Cu-Fe-X（Cr、Zr、P）合金的制备、结构及性能研究
发布时间：2021-01-06 23:52
近年来,随着现代工业和科学技术的迅猛发展,航空航天、机械制造、微电子等领域对铜合金的性能提出了更高的要求,即拉伸强度大于600 MPa,电导率大于80%IACS。纯铜的电导率较高,但强度较低,因此如何在保证铜高电导率的前提下,尽可能的提高其强度,从而获得综合性能优异的铜合金材料,是目前高性能铜合金的研究热点。本论文采用机械合金化和低温快速热压烧结技术制备出了具有纳米超细结构的高强高导铜合金,并通过添加其他金属粉末,制备出了一系列未见报道的高性能铜铁、铜铁铬、铜铁锆和铜铁磷合金材料。纳米细晶强化和微量合金化的共同作用,保证了铜强度显著提升的同时,对电导率的损害较小。研究了纳米粉体的制备条件、块体的烧结工艺对材料性能的影响,同时对材料的微观结构、元素分布、增强机理等也进行了研究。研究结果表明:1.机械合金化和低温热压快速烧结相结合的方法是制备具有纳米结构高性能铜铁、铜铁铬、铜铁锆和铜铁磷合金的有效方法。2.以纯铜粉为原料通过高能球磨制备了高活性纳米铜粉;利用纳米铜粉通过低温热压快速烧结制备出具有纳米结构的铜铁块材;所制备的铜材具有较高的拉伸强度649 MPa和电导率71.86%IACS,其...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１合金元素对铜电导率的影响??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ａｌｌｏｙｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｃｏｐｐｅｒ??，，??
?Ｍ??Ｍａｓｓ?Ｆｒａｃｔｉｏｎ?（％）??图１－１合金元素对铜电导率的影响??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ａｌｌｏｙｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｃｏｐｐｅｒ??合金中的弥散相和析出相会导致基体发生晶格畸变，从而影响合金的电导率，??第二相对合金电导率的影响可由以下公式表示??５?＝?５〇［１＋－－／）／３＋６〇／７＾ｉｌ）］?（１＿８）??式中，５是合金的导电率，５Ｑ是合金基体的导电率，５，是合金中第二相颗粒的电??导率，／为第二相在合金中所占的体积分数。对于时效强化铜合金来说，其电导??率一般较高，所以通常情况下Ｓ〇远大于５，，第二相在合金中占的比例也基本小??于３％，将其代入式（１－８）可得０．９７?Ｓ。，可以看到，合金的电导率相对于基??体来说基本不变，即第二相颗粒对合金电导率的影响一般很小，通常可以忽略。??但是，当析出相颗粒的尺寸在１?ｎｍ左右时，大约与电子波长同一数量级时［５８，５９］，??会对电子波产生较强散射
?ｍ—泛勸ｇｊ灘——话霧??图１－３惰性气体凝聚原位加压装置示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｉｎｅｒｔ?ｇａｓ?ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ，?ｉｎ－ｓｉｔｕ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ??目前直接使用惰性气体凝聚原位加压成型技术制备纳米块体铜及铜合金的??研宄报道相对较少，但文献［９８］利用相似的技术制备获得了纳米晶铝材。该方法??的操作过程是：在惰性气体保护环境中，利用高频感应加热设备对铝锭进行加热，??蒸发产生的铝蒸气通过气流驱动进入冷却系统，高温态的铝蒸气原子与冷态的惰??性气体原子完成相互接触和热交换过程进而急速冷却。快速冷却过程会在铝蒸气??中产生很大的局部过饱并成核；铝蒸气在靠近冷却系统时，会首先形成原子团簇，??进而再形成单个纳米颗粒，之后纳米颗粒通过气流驱动进行分级，最后落入粉体??收集区。同样该制备方法具有工艺复杂、制备成本高、生产效率低，粒径尺寸难??以准确控制、产品不稳定的缺点
【参考文献】：
期刊论文
[1]单辊旋淬Cu-2.8Ni-0.7Si合金的时效性能研究[J]. 张蔚冉,耿桂宏,刘利盟. 真空科学与技术学报. 2016(04)
[2]稀土Ce对Al-10Mg合金组织及力学性能的影响[J]. 吴健,古文全,薛涛,于云峰,郭光平,吴泽宏. 特种铸造及有色合金. 2014(01)
[3]快速凝固技术在铝合金中的应用[J]. 邓延波,赵荣涛,冯骥,孔令均,韩正乾,李士海. 科技信息. 2012(25)
[4]陶瓷冷等静压成型技术[J]. 鲁燕萍. 真空电子技术. 2011(04)
[5]Al对Cu基块体非晶形成能力及热稳定性的影响[J]. 张登伟,滕新营,李波,张文洁. 济南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[6]纳米铝的应用及其制备方法研究进展[J]. 张坤,崔玉民,陶栋梁. 阜阳师范学院学报(自然科学版). 2010(03)
[7]压扭变形工艺及在材料改性中的应用[J]. 弭光宝,薛克敏,张早明,周明智,李培杰. 哈尔滨工业大学学报. 2009(11)
[8]浅析影响陶瓷成型过程的因素[J]. 李锋娟. 真空电子技术. 2009(05)
[9]ECAP纯铝L2的力学性能及微观组织研究[J]. 田景来,张忠明,郭学锋. 铸造技术. 2008(10)
[10]国内外铜加工现状及我国铜加工发展战略(上篇)[J]. 萧今声. 资源再生. 2008(05)
博士论文
[1]几种高强高导铜合金中析出强化相晶体学特征研究[D]. 胡特.湖南大学 2014
[2]新型高强高导Cu-Ag-Cr合金的组织性能及时效动力学研究[D]. 雷静果.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]高强高导铜合金的成分与制备工艺优化[D]. 彭国印.南昌大学 2010
本文编号：2961475
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１合金元素对铜电导率的影响??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ａｌｌｏｙｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｃｏｐｐｅｒ??，，??
?Ｍ??Ｍａｓｓ?Ｆｒａｃｔｉｏｎ?（％）??图１－１合金元素对铜电导率的影响??Ｆｉｇ．?１－１?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ａｌｌｏｙｉｎｇ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ?ｏｎ?ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ?ｏｆ?ｃｏｐｐｅｒ??合金中的弥散相和析出相会导致基体发生晶格畸变，从而影响合金的电导率，??第二相对合金电导率的影响可由以下公式表示??５?＝?５〇［１＋－－／）／３＋６〇／７＾ｉｌ）］?（１＿８）??式中，５是合金的导电率，５Ｑ是合金基体的导电率，５，是合金中第二相颗粒的电??导率，／为第二相在合金中所占的体积分数。对于时效强化铜合金来说，其电导??率一般较高，所以通常情况下Ｓ〇远大于５，，第二相在合金中占的比例也基本小??于３％，将其代入式（１－８）可得０．９７?Ｓ。，可以看到，合金的电导率相对于基??体来说基本不变，即第二相颗粒对合金电导率的影响一般很小，通常可以忽略。??但是，当析出相颗粒的尺寸在１?ｎｍ左右时，大约与电子波长同一数量级时［５８，５９］，??会对电子波产生较强散射
?ｍ—泛勸ｇｊ灘——话霧??图１－３惰性气体凝聚原位加压装置示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ｉｎｅｒｔ?ｇａｓ?ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ，?ｉｎ－ｓｉｔｕ?ｐｒｅｓｓｉｎｇ?ｄｅｖｉｃｅ??目前直接使用惰性气体凝聚原位加压成型技术制备纳米块体铜及铜合金的??研宄报道相对较少，但文献［９８］利用相似的技术制备获得了纳米晶铝材。该方法??的操作过程是：在惰性气体保护环境中，利用高频感应加热设备对铝锭进行加热，??蒸发产生的铝蒸气通过气流驱动进入冷却系统，高温态的铝蒸气原子与冷态的惰??性气体原子完成相互接触和热交换过程进而急速冷却。快速冷却过程会在铝蒸气??中产生很大的局部过饱并成核；铝蒸气在靠近冷却系统时，会首先形成原子团簇，??进而再形成单个纳米颗粒，之后纳米颗粒通过气流驱动进行分级，最后落入粉体??收集区。同样该制备方法具有工艺复杂、制备成本高、生产效率低，粒径尺寸难??以准确控制、产品不稳定的缺点
【参考文献】：
期刊论文
[1]单辊旋淬Cu-2.8Ni-0.7Si合金的时效性能研究[J]. 张蔚冉,耿桂宏,刘利盟. 真空科学与技术学报. 2016(04)
[2]稀土Ce对Al-10Mg合金组织及力学性能的影响[J]. 吴健,古文全,薛涛,于云峰,郭光平,吴泽宏. 特种铸造及有色合金. 2014(01)
[3]快速凝固技术在铝合金中的应用[J]. 邓延波,赵荣涛,冯骥,孔令均,韩正乾,李士海. 科技信息. 2012(25)
[4]陶瓷冷等静压成型技术[J]. 鲁燕萍. 真空电子技术. 2011(04)
[5]Al对Cu基块体非晶形成能力及热稳定性的影响[J]. 张登伟,滕新营,李波,张文洁. 济南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[6]纳米铝的应用及其制备方法研究进展[J]. 张坤,崔玉民,陶栋梁. 阜阳师范学院学报(自然科学版). 2010(03)
[7]压扭变形工艺及在材料改性中的应用[J]. 弭光宝,薛克敏,张早明,周明智,李培杰. 哈尔滨工业大学学报. 2009(11)
[8]浅析影响陶瓷成型过程的因素[J]. 李锋娟. 真空电子技术. 2009(05)
[9]ECAP纯铝L2的力学性能及微观组织研究[J]. 田景来,张忠明,郭学锋. 铸造技术. 2008(10)
[10]国内外铜加工现状及我国铜加工发展战略(上篇)[J]. 萧今声. 资源再生. 2008(05)
博士论文
[1]几种高强高导铜合金中析出强化相晶体学特征研究[D]. 胡特.湖南大学 2014
[2]新型高强高导Cu-Ag-Cr合金的组织性能及时效动力学研究[D]. 雷静果.西安理工大学 2007
硕士论文
[1]高强高导铜合金的成分与制备工艺优化[D]. 彭国印.南昌大学 2010
本文编号：2961475
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/2961475.html
