铜银空心导线形变及热处理工艺研究

发布时间：2017-08-22 16:20

  本文关键词：铜银空心导线形变及热处理工艺研究

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【摘要】：铜合金具有优良的导电导热性能,但是不同种类、含量合金元素的加入会对铜的导电性、力学性能等产生较大的影响,其中银元素是对铜性能影响最小的。本文研究了银含量为0.086%的铜银合金空心导线加工中,挤压、拉拔过程形变及后期热处理对其组织性能的影响,并通过研究工艺参数对组织和性能影响的规律,优化出了最佳的工艺参数,使最终得到的产品具有良好的强度和电性能的配合。通过金相显微镜、扫描电子显微镜对空心导线微观组织及断口形貌进行观察,利用配有Oxford EBSD系统的ZEISS EVO MA 10 SEM进行电子背散射检测,对合金晶粒取向、取向差等进行分析,并采用金属电导率测量仪对合金的电导率进行测量。主要研究结果如下：铜银空心导线的成型工艺主要包括熔铸、挤压、拉拔以及中间退火工艺,其中熔铸过程中稀土合金元素的加入既可细化铸态组织,又可达到减少夹杂物的目的。挤压过程中采用基于两侧具有耳部凹槽的外模和截面为圆形的穿孔针内模的异性组合模具进行挤压,提高了产品的稳定性和成材率。通过对铜银合金导线不等壁厚结构的设计,一方面提高了散热率,另一方面降低了集肤效应。铜银合金连铸坯经挤压变形后,合金的显微组织为等轴晶,纵剖面与横截面的晶粒大小基本相同,平均晶粒尺寸为19.7μm,晶粒内部观察到少量的孪晶,孪晶体积分数约为12.8%,此时铜银合金微观组织的大、小角度晶界所占比例相差不大；与挤压态相比,拉拔态的晶粒被拉长,呈椭球状,平均晶粒尺寸为16.691μm,孪晶数量明显减少,为0.363%,由于合金组织的取向差偏离了随机状态,小角度晶界所占比例有明显上升,且铜银合金的抗拉强度、硬度均显著增大,而电导率略有下降；拉拔处理后的再结晶退火,合金内部发生回复与再结晶,形成均匀的等轴晶组织,平均晶粒尺寸减小为14.75μm。合金经中间退火后晶粒内部出现大量的退火孪晶,其体积分数约为23.2%,这是合金中的大角度晶界比例急剧增大的结果,中间退火还使得合金的电导率升高,强度、硬度略有下降,材料的各向异性减弱。最后经过一道次拉拔的成品试样,硬度为129.7HV,强度400MPa,导电率99.5%IACS。对铜银合金拉拔后经不同热处理制度的研究得出,在铜银合金的再结晶温度以上,具体在370℃-570℃之间进行退火并保温1.5h,微观组织并无明显的变化,强度、硬度均在士3的范围内波动,电导率基本保持不变,即可认为在此温度区间的再结晶退火对铜银合金性能影响不大。在370℃、570℃,保温时间分别为0.5h、1.0h、1.5h、2.0h、2.5h,分别对相同形变的合金进行热处理,发现合金的强度、硬度值均在1.5h时达到最低,即保温时间为1.5h时,合金的加工硬化现象消除的最彻底。因此,采用370℃×1.5h的热处理工艺参数进行拉拔变形工艺的中间退火,即可实现后续工序低拉拔抗力的形变加工,即中间热处理工艺可以优化为370℃×1.5h,针对中间退火工艺的优化,既降低了能耗,又提高了生产效率,。
【关键词】：铜银合金 微观组织 力学行为 电导率
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM24;TG146.11
【目录】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-16
• 第一章 绪论16-32
• 1.1 引言16-17
• 1.2 高强高导电铜合金研究现状17-21
• 1.2.1 铜合金强化方式及强化机理19-20
• 1.2.2 影响铜合金导电率的因素20-21
• 1.3 铜银合金成分设计21-23
• 1.4 铜银合金线材制备工艺对组织性能的影响23-30
• 1.4.1 连铸工艺23-25
• 1.4.1.1 上引连铸法工艺简介23-24
• 1.4.1.2 连铸连轧工艺24-25
• 1.4.2 挤压工艺25-28
• 1.4.3 拉拔工艺28-29
• 1.4.4 热处理工艺对组织性能的影响29-30
• 1.5 课题研究的内容及目的30-32
• 第二章 实验材料与实验方法32-38
• 2.1 实验材料及制备32
• 2.1.1 实验合金的成分32
• 2.1.2 材料制备工艺32
• 2.2 铜银合金试样的热处理工艺制度32-33
• 2.3 微观组织分析33-34
• 2.3.1 金相观察33-34
• 2.3.2 X射线衍射分析34
• 2.3.3 扫描电子显微镜观察34
• 2.3.4 EBSD分析34
• 2.4 力学和电学性能测试34-38
• 2.4.1 硬度测试34-35
• 2.4.2 拉伸力学性能测试35-36
• 2.4.3 电学性能测试36-38
• 第三章 不等壁厚铜银空心导线成型工艺38-44
• 3.1 原材料38-39
• 3.2 熔铸工艺39
• 3.3 挤压工艺39-42
• 3.4 拉拔及中间热处理工艺42-43
• 3.5 后续辅助处理43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 铜银合金形变后的组织与性能44-56
• 4.1 铜银合金微观组织变化45-51
• 4.2 铜银合金硬度变化51-52
• 4.3 铜银合金的拉伸性能52-54
• 4.3.1 拉伸性能测试52-53
• 4.3.2 断口形貌观察53-54
• 4.4 不同工艺处理后铜银合金电性能变化54-55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 铜银合金中间热处理工艺研究56-68
• 5.1 加热温度对铜银合金组织性能的影响57-61
• 5.1.1 显微组织57-58
• 5.1.2 力学性能分析58-60
• 5.1.2.1 硬度测试58-59
• 5.1.2.2 拉伸性能测试59-60
• 5.1.3 电性能分析60-61
• 5.2 加热保温时间对铜银合金组织性能的影响61-66
• 5.2.1 显微组织61-63
• 5.2.2 力学性能分析63-66
• 5.2.2.1 硬度测试63-65
• 5.2.2.2 拉伸性能测试65-66
• 5.4 本章小结66-68
• 第六章 结论68-70
• 参考文献70-76
• 致谢76-78
• 攻读硕士期间完成的学术论文和获得的奖励78-79
• 附件79

【参考文献】

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本文编号：720135