纤维相复合强化Cu-6%Ag合金及其稀土元素微合金化

论文摘要

通过大变形冷拉拔结合中间热处理制备了纤维相增强的Cu-6%Ag合金,研究了合金在不同加工状态下的显微组织及纤维相的形成过程。Cu-6%Ag合金铸态组织包括富Cu相基体和共晶体,共晶体中包含更细的两相层叠结构。在冷变形过程中,合金中各组织均演变成纤维状,尤其共晶体可演变为由更细密排列纤维组成的纤维束形态,并且Cu基体纤维中还包含大量在退火过程中析出的次生Ag相形成的细小Ag纤维。随着变形程度的提高,合金硬度和强度升高而相对电导率下降。所研制的合金可以在抗拉强度达1. 1GPa时相对电导率仍能保持在72%IACS。通过添加不同含量的稀土元素研究了稀土对Cu-6%Ag合金组织和性能的影响。结果表明,稀土元素使得Cu-6%Ag合金枝晶轴间距增大及晶粒细化,提高了两相中Ag的饱和浓度以及共晶体数量,可在一定程度上改善Cu-6%Ag合金的硬度和抗拉强度。通过在Cu-6%Ag合金中添加Cr及稀土元素研究了Cr及稀土在合金中的微合金化作用。结果表明,添加1%的Cr元素使得Cu-6%Ag合金铸态组织中共晶组织更趋于分散并向离异共晶形态发展。Cr元素基本固溶在Cu基体内,降低了Ag在Cu基体内的固溶度。在Cu-6%Ag合金中添加1%的Cr在低的变形程度下可以同时提高合金的强度和相对电导率。对Cu-6%Ag-1%Cr合金进行适量稀土微合金化可以在不损失合金电导率的同时使合金强度得到一定程度的提高。采用不同温度退火的方法研究了试验合金导电性和抗拉强度随显微组织变化的关系。变形合金的双相纤维复合组织在200℃热处理时无明显变化,合金强度和硬度基本不变,导电性能略有升高。当热处理温度升高到400℃以上时,纤维组织演变成沿变形方向排列的等轴晶粒,合会强度及硬度显著下降,导电性能显著上升。适当的热处理工艺如果能使再结晶晶粒仅局限于纤维相内部生长而组织仍能保持完整的纤维形态,则合金能够表现出较好的强度与导电性匹配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 绪论
• 1.0 引言
• 1. 1 高强高导铜合金的应用
• 1. 1. 1 高速电气机车导体材料
• 1. 1. 2 引线框架材料
• 1. 1. 3 强磁场导体材料
• 1. 2 Cu合金强化的途径
• 1. 2. 1 合金化法
• 1. 2. 1. 1 固溶强化
• 1. 2. 1. 2 沉淀强化
• 1. 2. 1. 3 细晶强化
• 1. 2. 1. 4 形变强化
• 1. 2. 2 复合材料法
• 1. 2. 2. 1 人工复合材料法
• 1. 2. 2. 2 原位复合材料法
• 1. 3 纤维增强铜基原位复合材料
• 1. 4 Cu-Ag合金的研究现状
• 1. 4. 1 Cu-Ag合金的显微组织
• 1. 4. 2 Cu-Ag合金的力学性能
• 1. 4. 3 Cu-Ag合金的电学性能
• 1. 5 稀土元素对铜合金的作用
• 1. 5. 1 稀土元素对铜合金的组织的影响
• 1. 5. 2 稀土元素对铜合金力学性能的影响
• 1. 5. 3 稀土元素对铜合金的导电性能的影响
• 1. 6 本文研究思路和主要研究内容
• 第二章 试验方法与过程
• 2. 1 试样制备
• 2. 2 性能测试
• 2. 3 金相试样的制备及组织分析
• 第三章 Cu-6%Ag合金的组织与性能
• 3. 1 显微组织
• 3. 1. 1 铸态组织
• 3. 1. 2 中间热处理对合金组织的影响
• 3. 1. 3 变形对合金组织的影响
• 3. 2 合金的力学性能
• 3. 2. 1 硬度
• 3. 2. 2 抗拉强度
• 3. 3 合金的电学性能
• 3. 4 抗拉强度和电阻率的关系
• 本章小结
• 第四章 稀土对Cu-6%Ag合金的组织性能的影响
• 4. 1 稀土对合金显微组织的影响
• 4. 1. 1 稀土对合金显微组织形貌的影响
• 4. 1. 2 稀土对不同组织中Ag含量的影响
• 4. 1. 3 稀土对变形组织的影响
• 4. 2 稀土对合金性能的影响
• 4. 2. 1 稀土对合金硬度的影响
• 4. 2. 2 稀土对不同变形程度合金抗拉强度的影响
• 4. 2. 3 稀土对合金导电率的影响
• 4. 3 抗拉强度与相对电导率的关系
• 本章小结
• 第五章 稀土元素对Cu-6%Ag-1%Cr合金组织性能的影响
• 5. 1 稀土及Cr对合金显微组织的影响
• 5. 1. 1 稀土及Cr对合金显微组织形貌的影响
• 5. 1. 2 稀土及Cr对不同组织中Ag含量的影响
• 5. 1. 3 稀土及Cr对合金变形组织的影响
• 5. 2 稀土及Cr对合金性能的影响
• 5. 2. 1 稀土及Cr对合金硬度的影响
• 5. 2. 2 稀土及Cr对不同变形程度合金抗拉强度的影响
• 5. 2. 3 稀土及Cr对合金相对电导率的影响
• 5. 3 抗拉强度与相对电导率的关系
• 本章小结
• 第六章 热处理温度对Cu-Ag系合金组织性能的影响
• 6. 1 显微组织
• 6. 2 力学性能
• 6. 2. 1 硬度
• 6. 2. 2 抗拉强度
• 6. 3 电学性能
• 6. 4 组织形貌在不同温度热处理时的演变
• 6. 5 抗拉强度与相对电导率的关系
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢