第二相存在形态对Cu-Ni-Nb合金熔点和导热性能的影响

发布时间：2017-09-05 18:47

  本文关键词：第二相存在形态对Cu-Ni-Nb合金熔点和导热性能的影响

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【摘要】：Cu-Ni-Nb合金同时具备高熔点和适当导热率性能,在热交换材料领域具有广阔的应用前景。Cu-Ni-Nb合金中第二相分布显著影响合金的熔点和导热等性能。本文依据铜合金及相关相图,采用真空电弧熔炼工艺制备了Cu-Ni-Nb合金,系统地研究了铸态和热处理状态下Cu-Ni-Nb合金第二相存在形态,以及其对合金热导率与熔点的影响,揭示了第二相对Cu-Ni-Nb合金组织和性能的影响规律。获得主要结论如下:(1)铸态Cu-Ni-Nb合金第二相形态主要存在如下三种:层片状、球状(棒状)、短棒状。铸态合金Ni元素的质量分数为20wt%、30wt%时,随着Nb元素含量的增加,Nb元素在第二相的固-液界面前沿富集程度较大,合金α相生长速度相对较快使第二相被分隔成筛网状,第二相形态产生由层片状向球状(棒状)的转化的趋势。(2)铸态Cu-Ni-Nb合金基体为α相。大部分铸态Cu-Ni-Nb合金第二相由NbNi3相组成,而Cu-30Ni-10Nb合金第二相由球状NbNi3相以及少量颗粒状γ-Nb相组成,Cu-40Ni-5Nb合金第二相由少量颗粒状α-Ni相和短棒状NbNi3相组成,Cu-40Ni-10Nb合金第二相由Ni8Nb相和短棒状α-Ni相组成。(3)第二相形态为球状(棒状)的合金弱化基体金属键能的程度要强于第二相形态为层片状的合金。因此,当Ni元素的质量分数相同时,随着Ni/Nb质量比的降低,第二相固溶基体Ni原子的程度越大,导致层片状形态第二相的合金的熔点值要高于球状(棒状)形态第二相的合金。(4)铸态合金第二相形态的不同导致第二相固溶合金基体溶质元素的程度的差异。基体固溶原子的扩散速率随着第二相固溶合金基体溶质元素的程度的增大而加快,导致合金结晶出的基体晶粒尺寸增大,合金的热导率相应地上升。(5)合金经固溶+时效处理,Cu-30Ni-5Nb合金第二相呈现层片状、雪花絮状、不规则块状形态。随着时效温度升高至650℃,Cu-30Ni-5Nb合金的部分第二相相应地长大并呈现出不规则块状形态,第二相体积分数随之增加至33.53%。(6)Cu-30Ni-5Nb合金的最优固溶时效处理工艺参数应为固溶温度900℃、固溶时间2h、水冷+时效温度650℃、时效时间6h、空冷,其熔点为1156.19℃、热导率为40.1W/m·k,其热导率相比铸态Cu-30Ni-5Nb合金提升了27.59%。
【关键词】：Cu-Ni-Nb合金 第二相 固溶处理 时效处理 熔点 热导率
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 选题依据及意义8-9
• 1.2 高熔点铜镍系合金国内外研究现状9-12
• 1.2.1 高熔点铜合金体系9-10
• 1.2.2 高导热铜合金的研究10-12
• 1.3 铜合金第二相研究12-17
• 1.3.1 铜合金第二相对合金性能的影响12-13
• 1.3.2 固溶时效处理对铜合金第二相的影响13-14
• 1.3.3 Cu-Ni-Nb合金相14-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-18
• 第二章 实验方法及内容18-28
• 2.1 实验材料18
• 2.2 实验设备18-19
• 2.3 技术路线19-20
• 2.4 实验内容20-28
• 2.4.1 Cu-Ni-Nb合金成分设计20-21
• 2.4.2 Cu-Ni-Nb合金制备21-22
• 2.4.3 Cu-Ni-Nb合金固溶处理22-23
• 2.4.4 Cu-Ni-Nb合金时效处理23
• 2.4.5 Cu-Ni-Nb合金显微组织分析23-26
• 2.4.6 Cu-Ni-Nb合金性能测试26-28
• 第三章 Cu-Ni-Nb合金第二相的存在形态28-63
• 3.1 铸态Cu-Ni-Nb合金第二相28-52
• 3.1.1 铸态Cu-Ni-Nb合金第二相形态分析28-38
• 3.1.2 合金成分对第二相形态的影响38-39
• 3.1.3 铸态Cu-Ni-Nb合金组织成分分析39-50
• 3.1.4 第二相成分对合金第二相分布的影响50-52
• 3.2 固溶态Cu-30Ni-5Nb合金第二相52-57
• 3.2.1 固溶温度对Cu-30Ni-5Nb合金第二相形态的影响52-53
• 3.2.2 固溶温度对Cu-30Ni-5Nb合金第二相成分的影响53-54
• 3.2.3 固溶态Cu-30Ni-5Nb合金第二相的固溶相变过程54-55
• 3.2.4 固溶处理工艺参数的确定55-57
• 3.3 时效态Cu-30Ni-5Nb合金第二相57-61
• 3.3.1 时效温度对合金第二相形态的影响57-59
• 3.3.2 时效温度对合金第二相成分的影响59-60
• 3.3.3 时效温度对合金第二相体积分数的影响60-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 第二相存在形态对合金熔点和导热性能的影响63-76
• 4.1 合金第二相对合金的熔点的影响63-69
• 4.1.1 合金第二相成分对合金熔点的影响63-65
• 4.1.2 合金第二相形态对合金熔点的影响65-69
• 4.2 合金第二相对合金热导率的影响69-71
• 4.2.1 合金第二相对合金热导率的影响机制69-70
• 4.2.2 合金第二相形态对合金热导率的影响70-71
• 4.3 时效处理对Cu-30Ni-5Nb合金熔点和热导率的影响71-74
• 4.3.1 时效温度对Cu-30Ni-5Nb合金熔点和热导率的影响71-73
• 4.3.2 Cu-30Ni-5Nb合金最优固溶时效工艺参数的确定73-74
• 4.4 本章小结74-76
• 第五章 结论与展望76-78
• 5.1 结论76-77
• 5.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士期间发表论文81-82
• 致谢82-83

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本文编号：799691