大塑性变形与热处理协同调控Cu-8.33Ni-1.67Si合金组织与性能
发布时间：2022-09-30 17:40
随着现代工业和信息产业的迅猛发展,对高强导电铜合金需求显著增加,对材料综合性能也提出了更高的要求。时效强化型Cu-Ni-Si合金被认为是最具发展潜力的高强导电材料之一,亟需进一步开发。提高Cu-Ni-Si合金中Ni、Si含量,增加析出相的数量,可以达到进一步强化效果,但Ni、Si含量过高时容易在合金组织中形成网状晶界相,对导电性能产生较大的损伤。本文以所在团队前期研究确定的性能最优的Cu-8.33Ni-1.67Si合金为研究对象,旨在通过多向热锻、多向冷压等大塑性变形技术并匹配合理的热处理工艺,协同调控Cu-Ni-Si合金显微组织,特别是晶界上的网状金属间化合物,以期达到同时提高力学性能和导电性能的目的。获得的主要结论如下:（1）利用萃取法,并通过SEM、TEM及XRD等表征结果分析,明确了有争议的Cu-Ni-Si铸态显微组织中Ni-Si金属间化合物的相组成,即网状晶界相为Ni31Si12,晶内沉淀析出相为Ni2Si颗粒。（2）基于Arrhenius本构模型,建立了含有应变效应参数的Cu-Ni-Si合金本构方程,并根据动态材料模型和Prasad失稳准则,计算并绘制了 Cu-Ni-Si合...
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
本文的主要创新之处
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 组分调控性能
1.2.2 制备工艺组合强化
1.3 存在问题与对策
1.3.1 存在问题
1.3.2 研究对策
1.4 常用大塑性变形方法
1.5 本文研究目标与内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容与技术路线
2 实验材料与研究方法
2.1 合金制备与形变热处理
2.1.1 原材料与配比
2.1.2 合金熔铸
2.1.3 多向热锻
2.1.4 固溶处理
2.1.5 多向冷压
2.1.6 时效处理
2.2 晶界相高温稳定性研究
2.3 Gleeble热模拟实验
2.4 显微组织与相组成分析
2.4.1 金相制备与采集
2.4.2 透射样品制备与表征
2.4.3 相组成分析
2.5 性能测试
2.5.1 导电率
2.5.2 硬度
2.5.3 拉伸性能
3 Cu-8.33Ni-1.67Si合金铸态组织与网状相高温稳定性研究
3.1 铸态组织
3.1.1 显微组织
3.1.2 相组成
3.2 Ni-Si系化合物的鉴定
3.2.1 XRD物相分析
3.2.2 SEM形貌与能谱分析
3.2.3 TEM分析
3.3 晶界相高温稳定性
3.4 本章小结
4 Cu-8.33Ni-1.67Si合金高温塑性变形行为
4.1 真应力-应变曲线
4.2 显微组织演变
4.3 高温本构模型
4.3.1 模型构建
4.3.2 有效性验证
4.4 热加工图
4.4.1 能量耗散图
4.4.2 热加工图
4.4.3 实验验证
4.5 动态再结晶与晶粒生长
4.5.1 动态再结晶临界模型
4.5.2 再结晶晶粒生长模型
4.6 本章小结
5 多向热锻对铸态Cu-8.33Ni-1.67Si合金的影响
5.1 热锻对显微组织的影响
5.1.1 组织演变
5.1.2 相组成
5.2 多向热锻组织演化机制
5.2.1 网状晶界相Ni_(31)Si_(12)碎化
5.2.2 Cu基体细化
5.2.3 Ni2Si相回溶
5.3 多向热锻对导电率和硬度的影响
5.4 本章小结
6 多向冷压对固溶态Cu-8.33Ni-1.67Si合金组织和性能的影响
6.1 锻后固溶态合金的组织与性能
6.1.1 显微组织
6.1.2 硬度与导电率
6.2 多向冷压对组织和性能的影响
6.2.1 显微组织
6.2.2 冷压过程组织演变机制
6.2.3 冷压对性能的影响
6.3 本章小结
7 时效对Cu-8.33Ni-1.67Si合金组织和性能的影响
7.1 显微组织
7.2 硬度与导电率
7.3 拉伸性能与断裂机制
7.4 时效析出动力学
7.4.1 析出物体积分数的界定
7.4.2 相变动力学方程及导电率方程
7.4.3 导电率方程
7.5 本章小结
8 结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间主要研究成果
本文编号：3683983
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
本文的主要创新之处
1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 研究现状
1.2.1 组分调控性能
1.2.2 制备工艺组合强化
1.3 存在问题与对策
1.3.1 存在问题
1.3.2 研究对策
1.4 常用大塑性变形方法
1.5 本文研究目标与内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容与技术路线
2 实验材料与研究方法
2.1 合金制备与形变热处理
2.1.1 原材料与配比
2.1.2 合金熔铸
2.1.3 多向热锻
2.1.4 固溶处理
2.1.5 多向冷压
2.1.6 时效处理
2.2 晶界相高温稳定性研究
2.3 Gleeble热模拟实验
2.4 显微组织与相组成分析
2.4.1 金相制备与采集
2.4.2 透射样品制备与表征
2.4.3 相组成分析
2.5 性能测试
2.5.1 导电率
2.5.2 硬度
2.5.3 拉伸性能
3 Cu-8.33Ni-1.67Si合金铸态组织与网状相高温稳定性研究
3.1 铸态组织
3.1.1 显微组织
3.1.2 相组成
3.2 Ni-Si系化合物的鉴定
3.2.1 XRD物相分析
3.2.2 SEM形貌与能谱分析
3.2.3 TEM分析
3.3 晶界相高温稳定性
3.4 本章小结
4 Cu-8.33Ni-1.67Si合金高温塑性变形行为
4.1 真应力-应变曲线
4.2 显微组织演变
4.3 高温本构模型
4.3.1 模型构建
4.3.2 有效性验证
4.4 热加工图
4.4.1 能量耗散图
4.4.2 热加工图
4.4.3 实验验证
4.5 动态再结晶与晶粒生长
4.5.1 动态再结晶临界模型
4.5.2 再结晶晶粒生长模型
4.6 本章小结
5 多向热锻对铸态Cu-8.33Ni-1.67Si合金的影响
5.1 热锻对显微组织的影响
5.1.1 组织演变
5.1.2 相组成
5.2 多向热锻组织演化机制
5.2.1 网状晶界相Ni_(31)Si_(12)碎化
5.2.2 Cu基体细化
5.2.3 Ni2Si相回溶
5.3 多向热锻对导电率和硬度的影响
5.4 本章小结
6 多向冷压对固溶态Cu-8.33Ni-1.67Si合金组织和性能的影响
6.1 锻后固溶态合金的组织与性能
6.1.1 显微组织
6.1.2 硬度与导电率
6.2 多向冷压对组织和性能的影响
6.2.1 显微组织
6.2.2 冷压过程组织演变机制
6.2.3 冷压对性能的影响
6.3 本章小结
7 时效对Cu-8.33Ni-1.67Si合金组织和性能的影响
7.1 显微组织
7.2 硬度与导电率
7.3 拉伸性能与断裂机制
7.4 时效析出动力学
7.4.1 析出物体积分数的界定
7.4.2 相变动力学方程及导电率方程
7.4.3 导电率方程
7.5 本章小结
8 结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间主要研究成果
本文编号：3683983
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3683983.html
