电流、磁场作用下Cu-0.3Cr-0.1Zr合金时效行为研究

论文摘要

随着现代工业的飞速发展,对高性能铜合金的性能提出了更高的要求。Cu-Cr-Zr系合金是一种具有开发前景的高强高导铜合金,深入研究合金的固溶时效析出行为、探索新的制备及加工处理技术来提高合金的强度和导电性等性能具有重要意义。本文将电流和磁场应用在Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的时效过程中,利用金相、扫描电镜、X射线衍射及透射电镜观察分析合金铸态组织和电流、磁场对合金时效组织的影响,通过导电率和抗拉强度检测来探究电流、磁场在改善合金性能方面的作用。研究结果如下：1.Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的铸态组织由α-Cu,Cr相,Cu51Zr14相组成,Cr相和Cu51Zr14相主要在枝晶间分布。2.交流电流对Cu-0.3Cr-0.1Z合金时效后的组织和性能影响不大。3.直流电流能够促进Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的时效过程,且电流密度越大,效果越明显。合金在电流密度为400A/cm2的直流电流作用下于450℃时效4h后,抗拉强度达到峰值535MPa,对应的导电率为81%IACS,比常规时效时的抗拉强度峰值提高75MPa、对应的导电率提高6%IACS。4.适当参数的脉冲电流能促进Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的时效过程。合金在频率为500Hz、电流密度为300A/cm2、单个脉冲持续时间为400us的脉冲电流作用下于450℃时效4h后,抗拉强度达到峰值487MPa,对应的导电率为77.3%IACS,比常规时效时的抗拉强度峰值提高27MPa、对应的导电率提高2.3%IACS。5.强磁场能促进Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的时效过程。合金在12T强磁场作用下于450℃时效4h后,抗拉强度达到峰值517MPa,对应的导电率为79.4%IACS,比常规时效时的抗拉强度峰值提高57MPa、对应的导电率提高4.4%IACS。6.冷变形和直流电流共同作用下时效可进一步提高Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的导电率和抗拉强度,60%冷变形后的合金在电流密度为400A/cm2的直流电流作用下于450℃时效4h后,导电率达到83.7%IACS,抗拉强度达到602MPa。7. Cu-0.3Cr-0.1Zr合金常规时效后的析出相为Cr相和Cu51Zr14相,时效过程中施加直流电流、脉冲电流或磁场可使析出相尺寸减小,数目增多,但析出相的种类不变。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 高强高导铜合金
• 1.1.1 高强高导铜合金的应用及发展现状
• 1.1.2 高强高导铜合金的分类及性能
• 1.1.3 高强高导铜合金强化机制
• 1.2 Cu-Cr-Zr系合金及其制备
• 1.3 Cu-Cr-Zr系合金存在的问题及研究发展方向
• 1.4 材料电流,磁场处理技术
• 1.4.1 材料电流处理技术发展概况
• 1.4.2 电流在现代材料制备与研究中的应用
• 1.4.3 材料磁场处理技术发展概况
• 1.4.4 磁场在现代材料制备与研究中的应用
• 1.5 本课题研究目的和主要内容
• 第2章 材料的制备与试验方法
• 2.1 实验流程图
• 2.2 试样制备
• 2.2.1 合金成分选择
• 2.2.2 熔炼浇铸
• 2.2.3 热轧
• 2.2.4 拉拔
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 电流热处理设备及工艺
• 2.3.2 磁场热处理设备及工艺
• 2.4 显微组织结构观察
• 2.4.1 金相组织观察
• 2.4.2 X射线衍射分析
• 2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）组织观察
• 2.4.4 透射电子显微镜（TEM）组织观察
• 2.5 导电性能测试
• 2.6 硬度测试
• 2.7 拉伸力学性能测试
• 第3章 合金时效前组织与性能
• 3.1 合金铸态显微组织研究
• 3.1.1 合金铸态的金相显微组织
• 3.1.2 合金铸态的扫描电镜显微组织
• 3.1.3 合金铸态的X射线衍射分析
• 3.2 合金热轧态显微组织研究
• 3.3 合金固溶态显微组织研究
• 3.3.1 合金固溶态金相显微组织
• 3.3.2 合金固溶态的扫描电镜显微组织
• 3.3.3 合金固溶态的X射线衍射分析
• 3.3.4 合金固溶+冷变形后金相显微组织
• 3.4 固溶处理对合金性能的影响
• 3.4.1 固溶处理后合金的导电性能
• 3.4.2 固溶处理后合金的力学性能
• 3.5 分析讨论
• 3.5.1 合金铸态显微组织分析讨论
• 3.5.2 合金固溶态显微组织及其性能分析讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 电流、磁场时效对合金组织和性能的影响
• 4.1 交流电流时效对合金组织和性能的影响
• 4.1.1 交流电流时效对合金导电性能的影响
• 4.1.2 交流电流时效对合金力学性能的影响
• 4.1.3 交流电流时效对合金显微组织的影响
• 4.2 直流电流时效对合金组织和性能的影响
• 4.2.1 直流电流时效对合金导电性能的影响
• 4.2.2 直流电流时效对合金力学性能的影响
• 4.2.3 直流电流时效对合金显微组织的影响
• 4.3 脉冲电流时效对合金组织和性能的影响
• 4.3.1 脉冲电流时效对合金导电性能的影响
• 4.3.2 脉冲电流时效对合金力学性能的影响
• 4.3.3 脉冲电流时效对合金显微组织的影响
• 4.4 磁场时效对合金组织和性能的影响
• 4.4.1 磁场时效对合金导电性能的影响
• 4.4.2 磁场时效对合金力学性能的影响
• 4.4.3 磁场时效对合金显微组织的影响
• 4.5 冷变形+直流电流时效对合金组织和性能的影响
• 4.5.1 冷变形+直流电流时效对合金导电性能的影响
• 4.5.2 冷变形+直流电流时效对合金力学性能的影响
• 4.5.3 冷变形+直流电流时效对合金显微组织的影响
• 4.6 分析讨论
• 4.6.1 交流电流时效对合金组织性能的影响分析讨论
• 4.6.2 直流电流时效对合金组织性能影响分析讨论
• 4.6.3 脉冲电流时效对合金组织性能的影响分析讨论
• 4.6.4 磁场时效对合金组织性能的影响分析讨论
• 4.6.5 冷变形+直流电流时效对合金组织性能的影响分析讨论
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢