高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金組織和性能的研究.pdf

1、高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金廣泛應(yīng)用于集成電路引線框架、高速鐵路電氣接觸線以及航空航天等眾多領(lǐng)域。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金性能的要求也越來(lái)越高。這就需要我們及時(shí)開(kāi)發(fā)出新的Cu-Cr-Zr合金以及與之配套的加工技術(shù)，并深入探討合金組織的成因與性能變化規(guī)律。
　　本文在Cu-0.81Cr-0.12Zr合金(質(zhì)量百分比，下同)基礎(chǔ)上添加微量稀土La和Y元素，采用真空感應(yīng)熔煉法制備合金鑄錠，經(jīng)均勻化退火后進(jìn)行熱軋，接著進(jìn)行

2、固溶、冷軋和時(shí)效處理，用光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡分析了各工藝階段合金的顯微組織，用X射線衍射儀分析了試樣的相組成，用高分辨透射電子顯微鏡分析了時(shí)效析出相的結(jié)構(gòu)，用數(shù)顯硬度計(jì)測(cè)試了顯微硬度，用萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)測(cè)試了強(qiáng)度，用微歐計(jì)測(cè)定了導(dǎo)電率。同時(shí)采用快速凝固單輥旋鑄法制備了合金薄帶試樣，獲得了完全過(guò)飽和固溶體合金，測(cè)試了時(shí)效處理前后試樣的顯微硬度和導(dǎo)電率。此外還采用液態(tài)金屬冷卻定向凝固法制備了Cu-0.81Cr合金棒狀試樣，考察了合金的組

3、織以及力學(xué)與電學(xué)性能。主要研究結(jié)論如下：
　　Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y鑄錠的相組成不因稀土的加入而改變，均包含Cu、Cr和Cu5Zr三相，其中大部分Cr相以Cr+Cu共晶形態(tài)或顆粒狀分布于Cu的晶界處，少量Cr顆粒分布于Cu基體內(nèi)部，Cu5Zr則僅存在于Cu晶界處，但稀土元素的加入可以明顯細(xì)化鑄錠組織。
　　Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y鑄錠在1193 K溫度下均

4、勻化退火60分鐘后熱軋，再于1223 K溫度下固溶處理60分鐘后冷卻至室溫進(jìn)行冷軋，詳細(xì)考察了不同軋比冷變形合金在系列溫度時(shí)效不同時(shí)間后的性能，發(fā)現(xiàn)在冷變形60％、773 K時(shí)效處理60分鐘優(yōu)化工藝處理后的試樣，其顯微硬度達(dá)186 HV，導(dǎo)電率達(dá)81%IACS。對(duì)上述合金進(jìn)一步施以40%的冷變形，再于723 K時(shí)效30分鐘，顯微硬度提高至203 HV，導(dǎo)電率提升至81.9%IACS，此時(shí)的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)604 MPa和8.5%。

5、
　　經(jīng)過(guò)60%冷軋加工的Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y合金以20 K/min的速率連續(xù)加熱時(shí)，分別于653 K-698 K和743 K-823 K發(fā)生沉淀相的集中析出和基體Cu的再結(jié)晶。冷軋態(tài)Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y合金微應(yīng)變值高于純銅，其XRD圖譜中(111)Cu衍射峰強(qiáng)度隨著時(shí)效溫度的升高而不斷降低，(220)Cu衍射峰強(qiáng)度則不斷增大。
　　Cu-0.81C

6、r-0.12Zr-0.05La-0.05Y合金在時(shí)效過(guò)程中析出體心立方的Cr相和面心立方的Cu5Zr相。在最佳綜合性能處，部分析出相仍與基體保持共格關(guān)系，其中Cr析出相與Cu基體之間呈現(xiàn)Nishiyama-Wassermann位向關(guān)系：(111) Cu//(110) Cr；[01_1] Cu//[001] Cr；[2_11] Cu//[1_10] Cr。
　　快速凝固 Cu-0.81Cr-0.12Zr-0.05La-0.05Y合金

7、為完全過(guò)飽和固溶體，合金在以20 K/min的速率連續(xù)加熱時(shí)，反映過(guò)飽和固溶體脫溶和析出相形成的放熱峰開(kāi)始于655 K，結(jié)束于688 K?？齑銞l帶在773 K時(shí)效15分鐘后具有最好的綜合性能：顯微硬度達(dá)215 HV，導(dǎo)電率為77.6% IACS。該顯微硬度比60%冷變形后再行時(shí)效的合金還高出29 HV，表明快淬時(shí)效比常規(guī)固溶時(shí)效具有更好的強(qiáng)化效果。
　　定向凝固 Cu-0.81Cr自生復(fù)合材料組織由定向排列的α-Cu枝(胞)晶和分