铜锂合金的制备及锂对工业纯铜相关作用效应的研究

发布时间：2020-04-11 11:22

【摘要】： 在阅读了国内外大量文献的基础上，本文对铜及铜合金的发展史作了较为详尽的概述，特别是对高强高导铜合金的研究现状及其应用作了详细分析。针对现在所存在的缺点，在对高强高导铜合金应用领域的局限作了剖析的基础上，利用四川丰富的锂资源，研究开发出了新型高强高导的铜锂合金，利用锂优异的净化作用，锂的强化作用，同时利用其对纯铜电导率降低较小的特点，对其制备及使用过程中的相关作用效应进行了初步探讨，并以其强化作用、对导电性的影响为重点，探讨了其微观的强化机制和对电导率的影响机制。本研究达到了预期的研究目标，取得了以下具有理论价值和工程价值的创新性研究成果和新的研究进展： 1．优化了铜锂合金的制备工艺，探索出了一套安全可靠的制备工艺，简化了锂的添加工艺，制备了锂的分布均匀一致的铜锂系列合金，解决了前期研究中由于锂、铜密度相差较大而造成的分布不均的难点。 2．研究了锂的净化作用，研究发现：锂的加入，脱氧除硫效果极佳，但锂对工业纯铜中微量的铁、磷、硅等杂质基本上没有影响，这一点有别于前期报道中锂对纯铜中的铁、磷、硅等夹杂也有优异的净化作用的报道。 3．虽然前人认为锂的加入可细化纯铜晶粒，改善其机械性能，但本文对铜锂合金凝固特性的研究表明：1)微量锂的加入，粗化了纯铜晶粒，锂加入量为0.06w％时，铜锂合金晶粒尺寸为纯铜晶粒的1.7倍，高含量锂的加入，又使纯铜的晶粒细化，加入锂含量为2w％时，铜锂合金的晶粒尺寸仅为纯铜晶粒尺寸的1／2；2)锂加入铜液后，改变了铜锂合金的散热状况，减缓了合金凝固界面的温度梯度，消除了铜锂合金的柱状树枝晶区，全部 四川 大学博士学位论文 转化为等轴晶，这种效应尚属首次报道。 4．对铜理合金在300℃、400℃、500t下的抗氧化特性及其在盐水中 的耐蚀性的研究表明：1）锤的加入，改变了纯铜的氧化规律，具体表现为： 在300’C以下时，不同含量的理，均不同程度地提高了工业纯铜的抗氧化 性，在500’C，理使铜的抗氧化性有所下降，氧化速率有所上升，且理含 量越高，氧化越严重；2）微量理加入到工业纯铜中，不降低纯铜的耐蚀性， 甚而使耐蚀性稍有提高，而含Li量较高的Cu－Li合金耐蚀性较差。 5．通过理对工业纯铜在结晶温度的影响的研究结果表明：微量锤的加 入，造成铜的晶格畸变，影响再结晶过程的位错运动与重排，减缓了晶界 的迁移，从而抑制再结晶，将纯铜的再结晶温度由400t提高到440’C。 6．对纯铜及铜锤合金丝的力学性能的研究发现：二）微量袒加人工业 纯铜中，造成铜的晶格畸变，，其次由于理、铜原子的弹性模量不同，造成 局部能量的变化，致使位错运动的阻力增大，另外，由于两者原子价态的 差异，在局部区域产生极化，提高纯铜原子键强度，从而提高硬态铜丝的 相关力学性能。2）由于理提高铜的再结晶温度，在常规铜热处理工艺下， 铜锤合金丝再结晶程度较轻，其退火组织中仍保留有大量的形变组织，位 错密度下降不大，其运动阻力仍然较纯铜退火组织的大，因此铜锤合金丝 的抗拉强度下降较小，同时其延伸率较之纯铜，提高幅度也较小。 7．对纯铜及铜埋合金丝的电性能研究表明：l）理的加入，增大电子散 射，同时影响了纯铜的价带，使纯铜费米面处的电子态密度下降，从而降 低纯铜的导电率，但是由于理的良好的净化作用，两者相消后略微降低铜 的导电率，随捏含量的增加，铜的导电率呈逐渐下降的趋势。2）锤对工业 纯铜丝在硬、软态下的比电阻的影响系数分别为0．8422，0．9169，这是由 于硬态下位错密度大，形变量大，从而增加电子散射所致。
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四川大学博士学位论文3铿的净化作用效应.1试样扫描形貌首先在试样的等轴晶区切取金相试样，用扫描电镜对试样金相形貌进行观结果发现未加锉的纯铜的三晶粒交汇处多未充填满盈，其金相面上呈现许洞，且在这些孔洞处有杂质元素的偏聚，见图3.la，而铜铿合金样金相面现有孔洞，更无非金属夹杂的偏聚，其表面光洁、晶界清晰、组织致密，型的扫描形貌图见图3.lb。由图3.1可见:铿的除气作用较为明显，且能较为致密的组织结构。

图3.201#试样中夹杂物的能谱分析、硫含盆的定量分析铜铿合金各铸锭的顶部和底部切取试样，将表面清洁、的定量测定，O、S含量测试结果如表3.1所示，并将表3.1铜合金铸锭中的氧、硫含量PM)PM)01#02#03#04#05#l0l53l0月片

本文编号：2623529