表面机械研磨处理对铜钛合金时效组织和性能影响研究

发布时间：2020-05-09 18:10

【摘要】：铜钛合金因具有高强度、高弹性及高导电性等优良特性,而在相关电工电子领域得到广泛关注及应用。铜钛合金系时效强化合金,在时效处理过程中会出现调幅分解及有序化等相变特征。不同的合金成分、加工工艺及时效处理制度都会影响铜钛合计的相变特性和性能。表面机械研磨处理是近年来常用的用来改善金属材料性能,能够在材料表面制备纳米晶表层。时效处理能够促进固溶态的中溶质原子的析出,增强材料整体的机械性能。本文选用Cu-4wt%Ti合金分别采用SMAT+时效处理和时效处理两种处理方式,将表面机械研磨处理(SMAT)与时效处理有机结合,主要研究表面机械研磨对Cu-4wt%Ti合金时效处理过程的影响,通过对经过SMAT处理的时效处理和未经过SMAT处理的时效处理的Cu-4wt%Ti合金进行表征对比;本文还研究了不同的时效温度和不同的时效时间对时效处理过程的影响,以探索表面机械研磨处理对Cu-4wt%Ti合金的时效过程的影响。实验主要内容结果如下:(1)Cu-4wt%Ti合金在1203 K固溶处理120 min,然后进行60 min的SMAT处理后在Cu-4wt%Ti合金表面成功制备纳米晶层,纳米晶层的厚度大约为30μm,组织中存在大量的形变孪晶。(2)SMAT处理进行时效处理能够明显提高材料的硬度,随着时效处理时间的增加硬度呈现一个先增加后减小的趋势,在时效处理8 h时硬度达到峰值;在同一时效时间下,在距离表层40μm处达到该时效温度的峰值硬度。在200℃时效处理8 h,距离表面40μm峰值硬度相对于基体增加了68.6%,在500℃时效处理8 h,距离表面40μm峰值硬度相对于基体增加77.1%,在500℃时效处理时硬度提升明显高于在200℃;未SMAT处理的试样经过时效处理时间的增加硬度逐渐增加,时效处理4 h时达到峰值。SMAT后时效处理能够大大提高材料硬度。(3)SMAT后经过时效处理显微组织发生明显的变化,随着时效时间的增加,孪晶交割程度增加、蚀刻加深。SMAT后时效处理在峰值硬度附近微观组织主要以孪晶为主,越接近峰值位置孪晶的体积、数量越多,孪晶界明显提高材料的强度。500℃时效处理在晶界处及其附近存在大量的析出相,形态以针状为主。当时效时间增加时,析出相存在明显的的长大趋势。(4)Cu-4wt%Ti合金的导电性随着时效处理时间的增长而增加,时效处理1 h为电导率的快速增长阶段,1 h后增长速率放缓,12 h后达到恒定值。SMAT后500℃时效处理电导率达到了18%IACS,而未SMAT 500℃时效处理电导率为12%IACS,SMAT后时效处理的导电性明显高于未SMAT时效处理。高温时效处理时电导率的变化趋势与低温时效类似,但高温时效的导电性明显好于低温时效。因此高温更有利于时效析出,提高导电性。当时效处理8h时硬度此时达到峰值硬度,有效达到了强度与导电性的结合。
【图文】：

图 1-1 等通道转角挤压（ECAP）原理图chematic illustration of equal channel angular pressing (EHPT）是指对金属进行加工，，使样品受到压缩图 1-2 所示。样品以盘的形式位于两个砧座之，然后旋转下砧座，通过摩擦力使盘剪切变形形工件，大大限制了加工效率。A.P. Zhilyaev高压扭转（HPT）过程中影响晶粒细化的显微型来解释 HPT 中均匀微观结构的发展。

图 1-2 高压扭转（HPT）原理图1-2 Schematic illustration of high pressure torsion (HPT研磨（SMAT）的概念首先是由卢柯院士提出[4地碰撞金属材料表面，使金属表面在短时间米级别。这种方法大大增强了表面特性而不改特定结构和性能要求的最为灵活的一种方法。经济，因此具有很高的潜力。由于 SMAT 简单应用中非常有价值。同时，SMAT 还提供了一化过程。由于从处理面到深层的应力和应变速为零，可以观察在不同应力水平下的微观结构本机制。面处理如喷丸强化之间存在差异。例如，（i）
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.11;TG580.68

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本文编号：2656529