形变Cu-Fe原位复合材料组织和性能的研究

论文摘要

高速电气化铁路的快速发展,对导体材料的性能提出了更高的要求,需要导体材料具有高强度、高导电性和高的热稳定性的组合。同时,为了使材料能够得到大规模的应用,材料本身还要具有经济性,而铜铁系原位形变复合材料的开发有望满足以上要求。经室温拉拔和多次中间退火工艺制备了形变Cu-10Fe-1.5Ag、Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr及Cu-10Fe-1Ag原位复合材料。对其组织、导电率、抗拉强度和热稳定性能等进行研究,得出以下结论:用SEM分析了Cu-10Fe-1.5Ag及Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr合金的铸态组织和形变组织。结果表明,随应变量增加,第二相铁逐渐演变成纤维组织,横截面呈弯曲蠕虫状。研究了形变Cu-10Fe-1.5Ag、Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr原位复合材料的抗拉强度和导电率。结果表明,随应变量增加,抗拉强度和导电率逐渐升高。中间退火对抗拉强度影响不大,但使铁、银粒子从铜基体中析出,有效提高了材料的导电率。研究了银元素对形变Cu-Fe原位复合材料导电性能的影响。结果表明,银元素含量增加,材料导电率随之增加。应变量为6.70时,形变Cu-10Fe-1.5Ag原位复合材料的导电率达到57.9%IACS,而Cu-10Fe-1Ag的仅为52.2%IACS。研究了锆元素对形变Cu-Fe原位复合材料热稳定性能的影响。结果表明,添加锆元素后,材料的热稳定性提高。应变量为6.70时,Cu-10Fe-1.5Ag和Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr的抗软化温度分别达到450°C和500°C,加入0.1%Zr后,抗软化温度提高了50°C。通过分析,应变量为6.70时,经工艺AП和工艺BП制备的形变Cu-10Fe-1.5Ag和Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr原位复合材料,在退火温度为400°C时,可以得到较佳的综合性能。Cu-10Fe-1.5Ag的较佳性能组合分别是841MPa/58.6%IACS和811MPa/60.9%IACS ; Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr的较佳性能组合分别是959MPa/55.6%IACS和854MPa/59.0%IACS。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 1.1 绪论
• 1.2 高强度铜合金的设计与制备
• 1.2.1 合金化法
• 1.2.2 复合材料法
• 1.3 课题来源与研究意义
• 第2章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料及合金制备
• 2.2 试验方法
• 第3章 组织观察及性能测试
• 3.1 组织观察
• 3.1.1 铸态组织SEM 观察
• 3.1.2 形变组织SEM 观察
• 3.2 抗拉强度测试
• 3.3 导电率测试
• 第4章 热稳定性测试及 Zr 对材料性能的影响
• 4.1 热稳定性测试
• 4.1.1 不同退火温度下的抗拉强度
• 4.1.2 形变原位复合材料退火后的导电率
• 4.2 合金元素Zr 对Cu-10Fe-1.5Ag 性能的影响
• 第5章 分析与讨论
• 5.1 变形及退火对力学性能的影响
• 5.1.1 大变形对抗拉强度的影响
• 5.1.2 中间退火对抗拉强度的影响
• 5.2 变形、退火及合金元素对导电率的影响
• 5.2.1 冷拔变形及中间退火对导电率的影响
• 5.2.2 中间退火次数对导电率的影响
• 5.2.3 合金元素Ag 含量对导电率的影响
• 5.3 热稳定性能分析
• 5.4 材料的综合性能
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果