基于近程序模型的铜合金导电和强度性能关联

发布时间：2024-12-18 03:32

　　铜合金研发的核心问题是导电与强度的矛盾,强度的提升一般会同时降低导电性,这两种性能都与化学近程序结构特征相关。本论文在理解合金的导电原理和强化机理的基础上,以Cu-Ni-Mo合金为例,以化学近程序结构作为合金化所带来的电阻率和强度增量的结构根源,研究固溶体铜合金的导电性能和强度的定量关联。结合本课题组前期工作,利用团簇加连接原子模型实现了对近程有序结构的描述,以此模型作为电阻率和强度关联性的桥梁,试图找到能够反映合金本质属性的特征参量,将此特征参量应用于铜合金的成分性能分区中,可以成为铜合金选材的理论依据。本论文具体的工作内容涵盖以下三个方面:(1)首先,基于化学近程有序模型分析了 Cu-Ni-Mo合金的电阻率产生机理,并利用此团簇模型建立了电阻率与成分间的定量关系。因为固溶体合金的团簇加连接原子模型只限于第一近邻和次近邻原子之间的相互作用,极大简化了对化学近程序结构的描述,通过引入三元面心立方铜基合金Cu-Ni-Mo固溶体的团簇模型[Mo1-Ni12],定量确定了表述电阻率与溶质浓度关联的Matthiessen定律的具体形式。具体来说,随着添加Mo/Ni值的变化,通过模型的引入可以将固...

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．１主要铜合金的导电率、抗拉强度和硬度［４１］

为了提高铜的综合性能如提高纯铜的强度，需要向纯铜中添加合金化元素使之变为??合金，铜合金的导电性和强度的提升是一对矛盾，即导电好而强度低，强度提高则导电??性下降。在图１．１中展示了几种典型铜合金的导电率、抗拉强度和硬度可以看到电??导率和强度的耦合变化，它们是此消彼长的关系，综....

图１．２合金元素固溶对Ｃｕ合金电阻率的影响??

体中的合金化元素，会明显增强对电子运动的阻碍作用，在不同程度上降低了纯铜的导??电、导热性，导电性的变化与合金化元素的加入量成反比，即合金化元素含量越高，其??导电性就越差［４＼图１．２给出了不同的固溶合金化元素对铜的导电性能的影响规律??从图中可见，固溶合金元素中以Ｓｉ、Ｃｏ、....

图１．３固溶体中溶质原子分布示意图［７７］

固溶体中溶质原子的分布方式主要取决于同类原子间的结合能五ａａ、Ｅｂｂ与异类原子间??的结合能五ＡＢ的相对大小［７７］。当＝＝五ＡＢ，则溶质原子在溶剂晶格结构中倾向于??呈现无序分布，如图１．３（ａ）所示；当味ａａ?＋?Ｅｂｅ＾＾ａｂ，则溶质原子倾向于呈现偏聚分??布，如图１．３（....

图１．４典型析出强化铜合金的抗拉强度和电导率［９３１

当单独使用固溶强化的效果不理想时，往往会结合析出强化来提高合金性能，析出??强化成为材料强度提升的重要手段。典型析出强化型铜合金有Ｃｕ－Ｆｅ、Ｃｕ－Ｚｒ、Ｃｕ－Ｃｒ、??Ｃｕ－Ｎｉ－Ｓｉ等，在图１．４中给出了几种典型的析出型铜合金的抗拉强度和电导率的关系??从图中可以看出析出强化....

本文编号：4016989