Cu-Cr合金组织与性能的研究

论文摘要

高强高导Cu-Cr合金是近年来新发展起来的功能结构材料,具有较高的强度、良好的塑性和优良的导电性。在生产中得到广泛的应用,例如制备电阻焊电极、触头材料、集成电路引线框架、电车及电力火车架空导线、电动工具的转向器、大型高速涡轮发电机转子的转子导线、电工插头、开关、电动机集电环等。本论文在柱形模具凝固、电磁凝固和楔形模具凝固的试验基础上,分别研究了Cr含量、交变磁场以及冷却速度对Cu-Cr二元合金组织和性能的影响。研究结果表明：（1）随着Cr含量的增加,Cu-Cr合金的硬度不断增加,导电率不断下降；固溶加时效处理可以显著提高Cu-Cr合金的抗拉强度和导电率,Cu-0.6Cr合金经980℃固溶1小时+450℃时效4小时后得到优良的综合性能,导电率达88.9IACS,抗拉强度达401MPa。（2）交变磁场可促进Cu-Cr合金宏观组织中的柱状晶向等轴晶转变,细化晶粒,消除中心缩孔；可使合金中的Cr质点直径减小、共晶组织的形状由网状变成近似球状；可使合金基体中的Cr质点分布的更加均匀；且随着Cu-Cr合金中Cr含量的增多,交变磁场的作用增强。（3）在交变磁场的作用下,Cu-Cr合金的导电率和硬度得到较大幅度的提高,但是当励磁电流超过60A时,合金的导电率和硬度增加缓慢。（4）随着冷却速度的降低,Cu-Cr合金宏观组织中柱状晶逐渐粗大,等轴晶所占比例逐渐增大；微观组织中一次枝晶臂间距变大,二次枝晶臂粗化。（5）随着冷却速度的降低,Cu-Cr合金的硬度逐渐降低,导电率则先迅速升高,然后缓慢降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 铜铬合金简介
• 1.1.1 铜铬合金的发明
• 1.1.2 铜铬二元合金相图
• 1.2 铜铬合金的制备方法
• 1.2.1 混合熔铸法
• 1.2.2 粉末烧结法
• 1.2.3 溶渗法
• 1.2.4 电弧熔炼法
• 1.2.5 快速凝固法
• 1.3 材料电磁过程的发展现状
• 1.3.1 材料电磁过程技术简介
• 1.3.2 电磁场在材料铸造中的应用
• 1.4 本课题研究的目的和内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验方案
• 2.2 试验材料与熔炼设备
• 2.3 显微结构分析
• 2.3.1 宏观金相组织观察
• 2.3.2 微观金相组织观察
• 2.3.3 扫描电子显微分析
• 2.4 导电性能的测试
• 2.5 力学性能测试
• 2.5.1 硬度测试
• 2.5.2 拉伸力学性能测试
• 第3章 Cr含量对Cu-Cr合金组织和性能的影响
• 3.1 合金的制备
• 3.2 Cr含量对Cu-Cr合金铸态微观组织的影响
• 3.2.1 不同Cr含量的Cu-Cr合金铸态试样微观组织
• 3.2.2 分析和讨论
• 3.3 Cr含量对Cu-Cr合金导电率的影响
• 3.3.1 不同Cr含量合金铸态试样导电率
• 3.3.2 不同Cr含量合金拉拔和固溶后试样的导电率
• 3.3.3 不同Cr含量合金固溶时效后的导电率
• 3.3.4 分析和讨论
• 3.4 Cr含量对Cu-Cr合金力学性能分析
• 3.4.1 不同Cr含量合金铸态试样的硬度
• 3.4.2 不同Cr含量合金拉拔和拉拔固溶后试样的抗拉强度
• 3.4.3 不同Cr含量合金时效试样的抗拉强度
• 3.4.5 分析和讨论
• 3.5 小结
• 第4章 交变磁场对Cu-Cr合金组织和性能的影响
• 4.1 合金的制备
• 4.2 交变磁场对Cu-Cr合金宏观组织的影响
• 4.2.1 交变磁场对Cu-0.4Cr合金宏观组织的影响
• 4.2.2 交变磁场对Cu-0.8Cr合金宏观组织的影响
• 4.2.3 交变磁场对Cu-1.2Cr合金宏观组织的影响
• 4.2.4 分析与讨论
• 4.3 交变磁场对Cu-Cr合金微观组织的影响
• 4.3.1 交变磁场对Cu-0.4Cr合金微观组织的影响
• 4.3.2 交变磁场对Cu-0.8Cr合金微观组织的影响
• 4.3.3 交变磁场对Cu-1.2Cr合金微观组织的影响
• 4.3.4 分析与讨论
• 4.4 交变磁场对Cu-Cr合金中Cr的固溶量的影响
• 4.4.1 Cu-1.2Cr合金铸锭试样的X射线衍射结果
• 4.4.2 分析和讨论
• 4.5 交变磁场对Cu-Cr合金导电率的影响
• 4.5.1 交变磁场对Cu-0.4Cr合金导电率的影响
• 4.5.2 交变磁场对Cu-0.8Cr合金导电率的影响
• 4.5.3 交变磁场对Cu-1.2Cr合金导电率的影响
• 4.5.4 分析和讨论
• 4.6 交变磁场对Cu-Cr合金硬度的影响
• 4.6.1 交变磁场对Cu-0.4Cr合金硬度的影响
• 4.6.2 交变磁场对Cu-0.8Cr合金硬度的影响
• 4.6.3 交变磁场对Cu-1.2Cr合金硬度的影响
• 4.6.4 分析和讨论
• 4.7 小结
• 第5章 冷却速度对Cu-Cr合金组织和性能的影响
• 5.1 合金的制备
• 5.2 冷却速度对Cu-Cr合金宏观组织的影响
• 5.2.1 冷却速度对Cu-0.4Cr合金宏观组织的影响
• 5.2.2 冷却速度对Cu-0.8Cr合金宏观组织的影响
• 5.2.3 冷却速度对Cu-1.2Cr合金宏观组织的影响
• 5.2.4 分析和讨论
• 5.3 冷却速度对Cu-Cr合金微观组织的影响
• 5.3.1 冷却速度对Cu-0.4Cr合金微观组织的影响
• 5.3.2 冷却速度对Cu-0.8Cr合金微观组织的影响
• 5.3.3 冷却速度对Cu-1.2Cr合金微观组织的影响
• 5.3.4 分析与讨论
• 5.4 冷却速度对Cu-Cr合金导电率的影响
• 5.4.1 冷却速度对Cu-0.4Cr合金导电率的影响
• 5.4.2 冷却速度对Cu-0.8Cr合金导电率的影响
• 5.4.3 冷却速度对Cu-1.2Cr合金导电率的影响
• 5.4.4 分析和讨论
• 5.5 冷却速度对Cu-Cr合金硬度的影响
• 5.5.1 冷却速度对Cu-0.4Cr合金硬度的影响
• 5.5.2 冷却速度对Cu-0.8Cr合金硬度的影响
• 5.5.3 冷却速度对Cu-1.2Cr合金硬度的影响
• 5.5.4 分析和讨论
• 5.6 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢