铝热法制备Cu-Cr-Zr合金及其组织表征和性能

发布时间：2020-11-15 02:08

　　 Cu-Cr-Zr系合金作为一类沉淀强化型高强高导的铜合金,具有较高的强度,良好的导电导热性能、耐蚀性、热稳定性以及易于加工等性能特点,被广泛应用于集成电路引线框架、高铁接触材料、异步牵引电动机转子、热核实验反应堆以及大推力火箭发动机燃烧室等关键领域。Cu-Cr-Zr合金的化学成分(质量分数)为Cr含量0.25 wt.%~1.2 wt.%、Zr含量0.08 wt.%~0.20 wt.%,硬度(HRB)为78~83,软化温度为550℃。经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高,易于焊接。而常规铸造方法铸造Cu-Cr-Zr时Cr易烧损,成分不均匀,工艺复杂,成本高。本文使用铝热反应熔化法制备Cu-Cr-Zr合金,成本低廉,工艺简单,是一种新颖的材料制备技术。制备时分别采用了纯铜,玻璃石墨为底材,并以不同的混料方法进行了制备Cu-Cr-Zr合金,确定Cu-Cr-Zr合金的制备工艺为石墨底材+合金元素坯体置于铝热反应坯体之间来制备Cu-Cr-Zr合金。对铝热反应法制备的Cu-Cr-Zr进行轧制和时效后做拉伸测试和导电性测试,结果表明:总变形量为30%的轧制试样的屈服强度为220.50 MPa,抗拉强度260.80 MPa,60%,90%轧制变形量的拉伸试样的屈服强度分别为292.10 MPa和361.53 MPa。抗拉强到达324.30 MPa和397.52 MPa。测量三种不同轧制参数拉伸断裂后的延伸率,分别为:30%变形量的试样延伸率为9.43%,60%变形量的试样延伸率为7.54%,90%变形量的试样延伸率为8.52%。不同轧制参数轧后在450℃时效1h后的拉伸应力-应变曲线,从图中可以看出轧制后时效的铜合金强度均得到了提升,30%,60%和90%轧制试样时效后的抗拉强度分别为272.88 MPa,381.61MPa和411.65 MPa。屈服强度分别为222.62 MPa,303.14 MPa和364.69 MPa。60%变形量和90%变形量的试样时效后塑性得到提升,90%变形量的试样的延伸率由时效前的8.52%提升为25.72%。60%变形量的延伸率为13.09%。不同变形量轧制后的试样经过时效后,导电率表现出对轧制变形量的不敏感性,导电率下降幅度不大。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG146.11
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铜合金的发展现状
        1.2.1 Cu合金的成分设计
        1.2.2 Cu合金的制备技术
        1.2.3 铜合金的强化方式
    1.3 铜合金面临的问题及解决对策
    1.4 课题内容及研究意义
        1.4.1 课题研究内容
        1.4.2 课题研究意义
    1.5 课题创新性
第二章 不同底材制备Cu-Cr-Zr的成分和组织
    2.1 实验过程
        2.1.1 Zr-Al粉末的制备
        2.1.2 底材设计
        2.1.3 物料配比
        2.1.4 实验方案
    2.2 实验结果及讨论
        2.2.1 不同底材制备的Cu-Cr-Zr合金
        2.2.2 不同物料配比制备Cu-Cr-Zr合金
        2.2.3 合金元素坯体置中制备Cu-Cr-Zr合金
    2.3 小结
第三章 轧制对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响
    3.1 实验过程
        3.1.1 铸态组织轧制
        3.1.2 组织表征
        3.1.3 力学性能测试
        3.1.4 硬度测试
        3.1.5 导电性测试
    3.2 实验结果
    3.3 分析及讨论
        3.3.1 轧制对制备的Cu-Cr-Zr合金力学性能的影响
        3.3.2 轧制对制备的Cu-Cr-Zr合金导电性能的影响
    3.4 小结
第四章 时效对Cu-Cr-Zr合金组织的影响
    4.1 实验过程
        4.1.1 时效处理
        4.1.2 试样制备及表征
        4.1.3 力学性能测试
        4.1.4 硬度测试
        4.1.5 导电性测试
    4.2 实验结果
        4.2.1 时效处理对铸态Cu-Cr-Zr合金组织的影响
        4.2.2 时效处理对轧制后Cu-Cr-Zr合金组织和力学性能的影响
    4.3 分析与讨论
        4.3.1 时效处理对轧制后Cu-Cr-Zr合金组织和力学性能的影响
        4.3.2 时效对轧制的Cu-Cr-Zr合金导电性能的影响
    4.4 小结
结论及展望
参考文献
致谢
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本文编号：2884215