高强高导Cu（Cr）Zr系合金微结构设计与调控
发布时间：2023-04-09 15:00
高强高导铜合金广泛应用于集成电路引线框架、高铁接触线、电阻点焊电极和电磁炮导轨等部件。目前,我国高强高导铜合金板材加工和生产中存在诸多问题,其中之一就是大尺寸铜合金板材无法满足高强度和高导电的要求,这直接关系到我国基础产业的发展。为了制备出高性能铜合金板材,本文提出通过纳米孪晶和纳米析出相共同作用的思路来平衡强度和电导率的关系。通过这种策略研发出适合制备高性能铜合金板材的工艺路线,并成功制备出屈服强度大于640 MPa和电导率～80%IACS的高性能铜合金板材,拓宽了高强高导铜合金制备的思路。本文围绕如何制备纳米孪晶和纳米析出相共存的组织及这种组织对性能的影响规律进行了一系列的探索和研究。纳米变形孪晶可以起到显著的强化作用,但是,通常孪晶束之间的间隔区和孪晶束内部等区域仅依靠位错之间的交互作用来阻碍位错运动,属于“薄弱”区域。纳米析出相的引入能填“漏”补“缺”,有效解决变形孪晶的“短板”问题。首先选用既能有效降低层错能、又能时效析出的合金元素;然后通过固溶处理将该元素以溶质原子的形式溶入铜基体;再通过低温(液氮温度)轧制抑制位错的交滑移和攀移,促进形成大量变形孪晶;最后通过时效处理使溶...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 高强高导铜合金的主要应用
1.3 高强高导铜合金的发展历程
1.3.1 高强导电铜合金的分类
1.3.2 析出强化型铜合金发展历程
1.3.3 Cu-Cr-Zr系合金发展历程
1.4 铜合金强度和导电性影响因素
1.4.1 强度影响因素
1.4.2 导电性影响因素
1.5 高强高导铜合金的微结构设计
1.5.1 高强高导铜合金的典型组织
1.5.2 合金元素对铜合金层错能的影响
1.5.3 变形温度对铜合金组织和性能的影响
1.5.4 纳米析出相对塑性变形的影响
1.5.5 铜合金摩擦磨损行为的影响因素
1.6 主要研究思路与内容
2 实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 合金板材制备工艺
2.2.1 工艺路线
2.2.2 熔炼工艺
2.2.3 热机械处理工艺
2.3 显微组织表征
2.3.1 成分分析
2.3.2 金相组织观察
2.3.3 扫描电子显微镜观察
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 透射电子显微镜观察
2.3.6 电子背散射衍射分析
2.4 性能测试
2.4.1 硬度测试
2.4.2 拉伸测试
2.4.3 电导率测试
2.4.4 摩擦磨损测试
3 低温轧制Cu-Zr合金的组织和性能
3.1 低温轧制Cu-0.3Zr合金的组织演变规律
3.1.1 铸态组织
3.1.2 轧制过程中的组织演变
3.1.3 轧制温度对变形方式的影响
3.2 低温轧制Cu-0.3Zr合金的织构演变规律
3.2.1 固溶态样品取向
3.2.2 轧制过程中的织构演变
3.3 时效过程中的组织演变
3.4 力学性能与电导率
3.5 本章小结
4 两步轧制—时效Cu-Cr-Zr-Hf合金的组织和性能
4.1 成分设计
4.2 两步轧制-时效工艺探索
4.2.1 两步轧制-时效工艺对组织的影响
4.2.2 力学性能和电导率
4.3 两步轧制-时效工艺优化及机理分析
4.3.1 工艺优化
4.3.2 两步低温轧制—时效过程中的组织演变
4.3.3 变形带细化机理
4.3.4 变形孪晶形成机理
4.4 本章小结
5 高强度高导电高耐磨Cu-Cr-Zr-Hf合金制备与研究
5.1 Cr含量对铸态Cu-Cr-Zr-Hf合金组织和性能影响
5.1.1 铸态组织
5.1.2 铸态合金的硬度
5.1.3 铸态合金的摩擦磨损性能
5.2 Cr含量对两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金组织和摩擦磨损性能影响
5.2.1 两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金组织
5.2.2 两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金摩擦磨损性能
5.3 Cr含量对两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金力学性能和导电性影响
5.3.1 Cr含量对力学性能和导电性影响
5.3.2 强度和电导率综合性能对比
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3787224
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 高强高导铜合金的主要应用
1.3 高强高导铜合金的发展历程
1.3.1 高强导电铜合金的分类
1.3.2 析出强化型铜合金发展历程
1.3.3 Cu-Cr-Zr系合金发展历程
1.4 铜合金强度和导电性影响因素
1.4.1 强度影响因素
1.4.2 导电性影响因素
1.5 高强高导铜合金的微结构设计
1.5.1 高强高导铜合金的典型组织
1.5.2 合金元素对铜合金层错能的影响
1.5.3 变形温度对铜合金组织和性能的影响
1.5.4 纳米析出相对塑性变形的影响
1.5.5 铜合金摩擦磨损行为的影响因素
1.6 主要研究思路与内容
2 实验方法
2.1 实验材料及设备
2.2 合金板材制备工艺
2.2.1 工艺路线
2.2.2 熔炼工艺
2.2.3 热机械处理工艺
2.3 显微组织表征
2.3.1 成分分析
2.3.2 金相组织观察
2.3.3 扫描电子显微镜观察
2.3.4 X射线衍射分析
2.3.5 透射电子显微镜观察
2.3.6 电子背散射衍射分析
2.4 性能测试
2.4.1 硬度测试
2.4.2 拉伸测试
2.4.3 电导率测试
2.4.4 摩擦磨损测试
3 低温轧制Cu-Zr合金的组织和性能
3.1 低温轧制Cu-0.3Zr合金的组织演变规律
3.1.1 铸态组织
3.1.2 轧制过程中的组织演变
3.1.3 轧制温度对变形方式的影响
3.2 低温轧制Cu-0.3Zr合金的织构演变规律
3.2.1 固溶态样品取向
3.2.2 轧制过程中的织构演变
3.3 时效过程中的组织演变
3.4 力学性能与电导率
3.5 本章小结
4 两步轧制—时效Cu-Cr-Zr-Hf合金的组织和性能
4.1 成分设计
4.2 两步轧制-时效工艺探索
4.2.1 两步轧制-时效工艺对组织的影响
4.2.2 力学性能和电导率
4.3 两步轧制-时效工艺优化及机理分析
4.3.1 工艺优化
4.3.2 两步低温轧制—时效过程中的组织演变
4.3.3 变形带细化机理
4.3.4 变形孪晶形成机理
4.4 本章小结
5 高强度高导电高耐磨Cu-Cr-Zr-Hf合金制备与研究
5.1 Cr含量对铸态Cu-Cr-Zr-Hf合金组织和性能影响
5.1.1 铸态组织
5.1.2 铸态合金的硬度
5.1.3 铸态合金的摩擦磨损性能
5.2 Cr含量对两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金组织和摩擦磨损性能影响
5.2.1 两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金组织
5.2.2 两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金摩擦磨损性能
5.3 Cr含量对两步轧制-时效Cu-Cr-Zr-Hf合金力学性能和导电性影响
5.3.1 Cr含量对力学性能和导电性影响
5.3.2 强度和电导率综合性能对比
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介
本文编号：3787224
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