Cu-9Ni-6Sn弹性铜合金的组织及性能研究

论文摘要

铜基弹性合金广泛应用于医疗、航天航海导航仪器、机械制造、电子电力和仪表制造等行业中,主要用于生产各种载流弹性元件、接触弹簧、开关、转换器、端子类元件。本文以铜镍锡系合金为研究对象,利用组织观察、成分分析及弹性极限、导电率、显微硬度、抗拉强度的测量等手段,研究了熔炼铸造以及形变热处理工艺对Cu-9Ni-6Sn合金组织和性能的影响。研究表明:（1）通过对Cu-9Ni-6Sn合金铸态组织观察,发现Cu-9Ni-6Sn合金铸态组织枝晶发达,枝晶基体为贫Sn相、Cu-Ni固溶体,枝晶间骨状组织为富Sn相;Cu-9Ni-6Sn合金的铸态合金存在Sn的宏观反偏析,并且Sn的含量基本上从外到内呈现下降趋势。均匀化退火能一定程度,但是不能完全消除Sn的偏析。提高均匀化退火温度,可以有效缩短退火时间。本实验适宜的均匀化退火工艺为900℃×4h。（2）对Cu-9Ni-6Sn合金的淬火敏感性研究发现,固溶处理后水淬的合金硬度要明显低于空冷的硬度,水淬合金随时间的延长,电导率先减小而后增大,且确定最佳的固溶处理工艺为900℃×0.5h、清水水淬。（3）Cu-9Ni-6Sn合金在时效过程中弹性极限曲线呈现单峰形状,时效前对合金的预冷变形越大,时效后弹性极限峰值越大。综合考虑合金的显微硬度、导电率以及抗拉强度,合金最佳时效工艺为:390℃×5h。在90%冷变形、390℃×5h条件下,Cu-9Ni-6Sn合金弹性极限为774MPa,显微硬度为Hmv 390,导电率为17.5%IACS,抗拉强度可达990MPa。通过与锡磷青铜、铍青铜对比,本实验研制的Cu-9Ni-6Sn铜带基本性能已达到中高弹性铜带的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 弹性合金的性能要求及应用
• 1.2 弹性合金的种类和特性
• 1.2.1 低温退火强化型弹性合金
• 1.2.2 时效强化型弹性合金
• 1.2.3 Spinodal（调幅分解）强化型合金
• 1.2.4 微粒弥散强化型弹性合金（颗粒复合材料）
• 1.2.5 包覆型复合材料（层状复合材料）
• 1.3 Spinodal分解强化型的Cu-Ni-Sn合金
• 1.3.1 Cu-Ni-Sn合金的研究与发展
• 1.3.2 Cu-Ni-Sn合金的分类
• 1.3.3 Cu-Ni-Sn合金的制备方法
• 1.3.4 Cu-Ni-Sn合金的组织特征
• 1.3.5 Cu-Ni-Sn合金与其它Cu基合金性能对比
• 1.4 本论文的主要研究目的与内容
• 第二章 实验研究方案
• 2.1 实验材料及设备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 实验检测和分析方法
• 2.2.1 铸锭成分检测
• 2.2.2 金相显微组织分析
• 2.2.3 扫描电镜观察及能谱分析
• 2.2.4 显微硬度测量
• 2.2.5 电导率的测量
• 2.2.6 X射线衍射物相分析
• 2.2.7 室温力学性能测试
• 2.2.8 弹性比功
• 第三章 Cu-9Ni-6Sn均匀化工艺的研究
• 3.1 熔炼设备
• 3.2 熔炼工艺研究
• 3.3 铸造工艺研究
• 3.4 铸锭的均匀化退火工艺研究
• 3.4.1 均匀化退火处理工艺
• 3.4.2 Cu-9Ni-6Sn合金铸态组织分析
• 3.4.3 均匀化退火对Cu-9Ni-6Sn合金组织的影响
• 3.4.4 小结
• 3.5 小结
• 第四章 形变热处理对合金性能与组织的影响
• 4.1 Cu-9Ni-6Sn合金热轧工艺研究
• 4.1.1 热轧工艺的制订
• 4.1.2 热轧对合金组织的影响
• 4.2 固溶工艺研究
• 4.2.1 Cu-9Ni-6Sn合金的淬火敏感性研究
• 4.2.2 固溶处理工艺研究
• 4.2.3 固溶处理对合金组织的影响
• 4.2.4 小结
• 4.3 冷轧工艺研究
• 4.4 时效工艺研究
• 4.4.1 时效工艺的制订
• 4.4.2 时效对合金性能的影响
• 4.4.3 小结
• 4.5 时效对合金组织的影响
• 4.5.1 时效对合金金相组织的影响
• 4.5.2 合金时效后的X衍射分析
• 4.6 Cu-9Ni-6Sn的弹性比功
• 4.7 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A:拉伸实验力—位移曲线
• 个人简历、在学期间发表的学术论文