形变Cu-Fe原位复合材料研究

论文摘要

本文研究了固溶—时效处理后Cu-11.5%Fe合金组织性能的变化,以及形变量、中间热处理、退火处理和添加微量Zr、Mg元素对形变Cu-Fe原位复合材料组织和性能的影响。采用MTS测定了Cu-Fe材料的强度,用四点法测定了其电阻率。利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等对材料的微观组织结构进行了观察和分析。 结果表明,Cu-11.5%Fe合金经550℃×2h时效处理,可获得较好的导电性和强度的综合性能。变形中Fe相先从一端开始,最终形成横截面为弯曲薄片状的Fe纤维,同时位错和界面面积大量增加,可大幅提高材料的强度,但界面散射电阻的增加,导致材料的电阻率增大。合金中Fe含量越高,其电阻率和强度越高,且材料的形变强化效果越明显。合金中添加微量Zr可使材料的极限抗拉强度增大10%,并改善其热稳定性,但电阻率略有提高。而添加Mg使材料变脆。中间热处理促进Fe从Cu基体中析出,并降低缺陷密度,使材料电阻率降低,同时使Fe相软化,有利于纤维形成。中间热处理对变形过程中材料强度增加的趋势几乎没有影响。在较低温度退火后可提高形变材料的综合性能。 本文中获得材料的较理想的电导率/极限抗拉强度性能组合为:Cu-11.5%Fe:70.6%IACS/659 MPa（η=6.63）、64.6%IACS/752 MPa（η=7.57）和51.9%IACS/880 MPa（η=9.4）;Cu-17.5%Fe:58.6%IACS/936 MPa（η=6.63）和53.7%IACS/1110 MPa（η=7.57）;Cu-11.5%Fe-Zr:61.4%IACS/824 MPa（η=7.57）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高强高导铜材的发展
• 1.1.1 纯铜
• 1.1.2 铜合金
• 1.1.3 复合材料
• 1.2 形变铜基原位复合材料
• 1.3 形变铜铁原位复合材料
• 1.3.1 研究进展
• 1.3.2 关键问题
• 1.4 论文研究内容、方法及意义
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究方法
• 1.4.3 研究意义
• 第二章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料与熔炼
• 2.2 变形工艺
• 2.3 热处理工艺
• 2.4 微观组织及能谱分析
• 2.5 电阻率
• 2.6 力学性能
• 第三章 试验结果
• 3.1 微观组织结构
• 3.1.1 未变形合金
• 3.1.2 形变原位复合材料
• 3.2 电阻率测试结果
• 3.2.1 未变形合金
• 3.2.2 形变原位复合材料
• 3.3 力学性能测试结果
• 3.3.1 未变形合金极限抗拉强度
• 3.3.2 退火前的形变原位复合材料
• 3.3.3 退火后的形变原位复合材料
• 第四章 分析与讨论
• 4.1 原始合金
• 4.1.1 铁在铜基体中的溶解与析出
• 4.1.2 时效处理对铜铁合金电阻率的影响
• 4.1.3 时效处理时力学性能的变化
• 4.2 形变铜铁原位复合材料
• 4.2.1 变形工艺的影响
• 4.2.2 合金元素的影响
• 4.2.3 退火处理的影响
• 4.2.4 材料的性能组合
• 4.2.5 进一步的研究
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢