Cu-Cr-Zr系高强高导铜合金的时效行为研究

发布时间：2018-01-23 01:18

  本文关键词： Cu-Cr-Zr系铜合金 时效处理 微合金化 析出相 TTT曲线　出处：《南京理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着电子工业的快速发展,Cu-Cr-Zr合金因其具有高的强度与良好的导电率,得到了广泛的关注。然而,关于Cu-Cr-Zr系合金时效行为、析出相的种类、大小分布等问题仍存在着分歧。本文研究了 Cu-Cr-Zr高强高导铜合金的单级时效、双级时效、深冷处理+时效等热处理工艺,并进一步研究了 Mg、Si微合金化对该合金各种时效热处理工艺的影响,基于电导率建立了 Cu-Cr-Zr系高强高导合金的时效动力学方程,分析了 Mg、Si微合金化的作用机制,以及深冷预处理对等温时效动力学影响,研究结果表明:(1)Mg、Si元素能够提高Cu-Cr-Zr系高强高导铜合金的强度和导电率。基于正交试验发现Cu-Cr-Zr合金的最佳时效工艺为410℃时效8h。此时,合金的强度为570MPa,导电率为79.1%IACS;而Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金的最佳时效工艺为430℃时效14h。此时,合金的强度为595MPa,导电率为80.4%IACS。时效后,Cu-Cr-Zr合金中的析出相为Cr相与Cu5Zr相,Cr相大小为50-100nm,Cu5Zr相大小为100-200nm左右;Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金中的析出相也为Cr相与Cu5Zr相,但析出相更加细小,分布的也更加均匀弥散,其中Cr相大小也为50-100nm,但Cu5Zr相大小明显减小,其大小为50nm左右。(2)Cu-Cr-Zr合金最佳的双级时效组合为270℃预时效1h+410℃时效4h。此时,Cu-Cr-Zr合金的强度为580MPa,导电率为76.9%IACS;Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金最佳的双级时效组合为290℃预时效1h + 430℃时效6h。此时,Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金的强度为615MPa,导电率为79.3%IACS。低温预时效可以获得高弥散分布的GP区,为随后的时效提供了更多的形核位置,与单级时效相比能够得到更加弥散分布析出相。(3)Cu-Cr-Zr合金深冷+时效处理的最佳工艺参数为10次深冷处理+390℃时效8h,此时合金的强度为585MPa,导电率为78.9%IACS;Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金深冷+时效处理的最佳工艺参数为15次深冷处理+410℃时效12h。此时,合金的强度为605MPa,导电率为79.2%。深冷处理使得合金内部出现更多的位错等晶格缺陷,为随后的时效提供了更多的形核位置,得到更弥散分布的析出相。(4)基于差示扫描量热分析(DSC)建立的Cu-Cr-Zr合金变温时效动力学方程为:t=(T-298)/[T2exp(-1 193/T-6.3)];基于电导率建立了 Cu-Cr-Zr合金等温时效动力学方程,450℃时效的相变动力学方程:χ1-exp(-1.82t0.84),430℃时效相的变动力学方程:χ=1-exp(-1.65t0.74),410℃时效的相变动力学方程:χ=1-exp(-1.31t0.74),390℃时效的相变动力学方程:χ=1-exp(-1.23t0.88)。这两种方法建立的时效动力学方程可以相互验证。(5)Mg、Si微合金元素的添加以及深冷预处理对Cu-Cr-Zr合金时效动力学行为均产生影响:Mg、Si微合金化使Cu-Cr-Zr合金的TTT曲线大幅右移,增加了孕育时间,推迟了相析出过程,使合金不易产生过时效现象;而深冷预处理则使Cu-Cr-Zr合金的TTT曲线鼻尖温度稍微上移。
[Abstract]:With the rapid development of electronic industry, Cu-Cr-Zr alloys have attracted much attention because of their high strength and good conductivity. However, the aging behavior of Cu-Cr-Zr alloys has been studied. In this paper, the single stage aging, two stage aging and cryogenic aging of Cu-Cr-Zr high strength and high conductivity copper alloy are studied. Furthermore, the effect of Mg-Si microalloying on various aging heat treatment processes of the alloy was studied. Based on the conductivity, the aging kinetics equation of Cu-Cr-Zr system high strength and high conductivity alloy was established. The mechanism of mg / Si microalloying and the effect of cryogenic pretreatment on isothermal aging kinetics were analyzed. The Si element can improve the strength and conductivity of Cu-Cr-Zr system high strength and high conductivity copper alloy. Based on the orthogonal test, it is found that the best aging process of Cu-Cr-Zr alloy is 410 鈩，

本文编号：1456274