高强高导Cu-Cr-In合金的组织与性能研究

发布时间：2017-08-14 09:38

  本文关键词：高强高导Cu-Cr-In合金的组织与性能研究

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【摘要】：铜是一种优良的高导电导热、耐磨耐蚀材料,是国民经济发展的基础性功能材料之一。随着国民经济和科学技术的发展,越来越多的工业和民用领域对导电铜材提出了更高的要求,特别是同时具备更高强度和高导电性的铜材受到了人们的广泛关注。在引线框架、高速铁路、键合丝、连接器等领域对高强高导铜材有着广泛的需求,以及不断提高的性能指标要求。研究和开发具备高强度、高导电以及高耐热性的铜材新牌号,并开发和优化其形变和热处理工艺,对于丰富我国铜合金品种,满足电力电子和交通等领域的应用要求等具有重要意义。本研究采用微合金化方法,在纯铜的基础上,添加微含量Cr和In元素,在非真空条件下制备了新型高强高导Cu-Cr-In合金。通过力学性能和电学性能测试及金相显微镜、扫描电镜等,研究了形变热处理工艺对合金的组织与性能的影响规律。主要研究工作及结果如下:(1)在非真空条件下,采用中频感应熔炼炉熔炼并以常规铁模铸造方式制备了不同In含量的Cu-Cr-In合金;Cr元素收得率在85%以上,In元素收得率在90%以上,合金成分稳定、质量合格,制备成本较低。(2)对Cu-Cr-In合金的微观组织进行了观察,描述了Cr相的分布与形貌。认为合金铸态组织中Cr相以(α+Cr)共晶体形式存在与α相界处,均匀化处理及固溶淬火后均匀分布于基体中,时效处理后Cr相以颗粒状形貌分布于均匀弥散分布于基体中,尺寸在100~200nm之间。(3)合金锭坯经过挤压→拉拔→固溶处理→拉拔→时效处理→拉拔等形变热处理工艺后,综合性能优良。Cu-0.70Cr-0.05In合金最佳时效处理工艺为450℃×180 min,其抗拉强度达到529MPa,电导率达到82.72%IACS,软化温度达到500℃,延伸率达到11%;Cu-0.70Cr-0.10In合金的最佳时效处理工艺450℃×60 min,其抗拉强度达到531MPa,电导率达到82.79%IACS,软化温度达到500℃,延伸率达到12%;Cu-0.70Cr-0.15In合金的最佳时效处理工艺450℃×60 min,其抗拉强度达到544MPa,电导率达到81.41%IACS,软化温度达到525℃,延伸率达到12%。(4)对添加In后合金力学性能及抗高温软化性能相比Cu-0.70Cr合金得到改善的原因进行了阐述,认为In的固溶强化及在晶界处的析出对阻碍了形变过程中位错运动及晶界的迁移。(5)对合金时效析出特性进行了分析,拟合得到了合金时效析出Avrami相变动力学经验方程及一元、二元电导率方程;对合金时效析出过程的转变机制进行了分析;
【关键词】：高强高导 铜合金 Cu-Cr-In 时效处理 显微组织 力学性能 电学性能 抗高温软化性能
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.11
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 引言10-11
• 1.2 高强度设计方法及其机理11-15
• 1.2.1 固溶强化11-12
• 1.2.2 第二相强化12-13
• 1.2.3 细晶强化13-14
• 1.2.4 形变强化14-15
• 1.2.5 复合强化15
• 1.3 合金高导电导热性能设计及其机理15-18
• 1.3.1 铜合金的导电机制15-16
• 1.3.2 影响合金电导率的因素16-18
• 1.4 合金抗高温软化性能设计及其机理18-21
• 1.4.1 铜合金的再结晶19-20
• 1.4.2 再结晶机制20
• 1.4.3 合金元素对铜合金再结晶温度的影响20-21
• 1.5 Cu-Cr系合金研究21-26
• 1.5.1 Cu-Cr合金的研究21-23
• 1.5.2 Cu-Cr-In合金的研究23-26
• 第二章 试验材料与研究方案26-35
• 2.1 合金成分的确定26
• 2.2 试验材料26-27
• 2.3 试验研究方案27-32
• 2.3.1 合金熔炼27-30
• 2.3.2 挤压30
• 2.3.3 拉拔30-31
• 2.3.4 时效处理31-32
• 2.5 显微组织观察32
• 2.5.1 光学显微镜观察32
• 2.5.2 扫描电子显微镜观察32
• 2.6 力学性能检测32-34
• 2.6.1 抗拉强度33
• 2.6.2 显微硬度33-34
• 2.7 导电性能检测34-35
• 第三章 铜铬铟合金的组织与性能研究35-57
• 3.1 铸态合金的组织与性能35-38
• 3.1.1 合金的铸态组织35-38
• 3.1.2 铸态合金的性能38
• 3.2 挤压态合金组织与性能38-40
• 3.2.1 挤压态合金的组织38-39
• 3.2.2 挤压态合金的性能39-40
• 3.3 固溶处理态合金的组织与性能40-43
• 3.3.1 固溶处理态合金的组织40-43
• 3.3.2 固溶处理态合金的性能43
• 3.4 时效态合金的组织与性能43-51
• 3.4.1 时效处理前的显微组织43-44
• 3.4.2 时效态合金的性能44-47
• 3.4.3 时效态合金的组织47-51
• 3.5 （时效+冷变形）后合金的性能51-53
• 3.5.1（时效+冷变形）后合金的力学性能51-52
• 3.5.2 (时效+冷变形)后合金的电导率变化52-53
• 3.6 合金的强化机制分析53-55
• 3.7 本章小结55-57
• 第四章 Cu-Cr-In合金时效动力学及抗软化性能研究57-76
• 4.1 Cu-Cr-In合金的时效析出动力学57-68
• 4.1.1 合金的电导率与析出相体积分数的关系57-58
• 4.1.2 时效动力学参数的确定及其方程58-62
• 4.1.3 合金的二元电导率方程62-65
• 4.1.4 合金时效处理的转变机制65-68
• 4.2 合金的抗高温软化性能68-74
• 4.2.1 In含量对合金抗高温软化性能的影响68-71
• 4.2.2 时效后冷变形对合金抗软化性能的影响71-73
• 4.2.3 抗软化温度与In含量关系73-74
• 4.3 本章小结74-76
• 第五章 总结76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间的研究成果82-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张强;;高速铁路用铜镁接触线的引进与自主创新[J];铁道机车车辆;2009年03期

2 杨雨潭;李秋书;张俊婷;王宥宏;王洋丽;;Fe合金化对细晶Cu-Sn合金抗拉强度的影响[J];特种铸造及有色合金;2014年08期

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本文编号：672000