Cu-Cr-Zr系合金成分和加工工藝對組織與性能的影響.pdf

1、Cu-Cr-Zr系合金是一種典型的時效強(qiáng)化型合金，具有高強(qiáng)度和優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，廣泛用于電力、電子、機(jī)械等領(lǐng)域，是制備高速鐵路接觸線、集成電路引線框架的主要材料。已有研究表明，Cu-Cr-Zr合金中Cr、Zr元素的相互作用使時效析出的富Cr、富Zr相更彌散、細(xì)小;另外，加入微量稀土可以凈化合金基體，細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度和塑性，改善導(dǎo)電導(dǎo)熱性。但有關(guān)Cr、Zr、加入的稀土類型和加入量、變形及熱處理工藝參數(shù)等對Cu-Cr-Zr系合金織構(gòu)演變

2、、析出相形態(tài)及性能的影響，學(xué)術(shù)界仍存在不同結(jié)論和觀點。
　　本文借助掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、室溫拉伸性能和電導(dǎo)率測試等手段，研究了不同Cr、Zr和稀土La加入量的鑄態(tài)、固溶處理、形變和時效處理前后Cu-Cr-Zr-La合金組織和性能，結(jié)果得出:
　　鑄態(tài)Cu-Cr-Zr合金中加入的Cr和Zr一部分以第二相形式析出，另一部分固溶于基體。大量棒狀、條狀和球狀Cr相分布于晶內(nèi)、晶界和枝晶間，富Zr相在晶

3、粒內(nèi)部呈球狀析出，尺寸在微米級，隨Cr、Zr加入量增加晶格畸變增大，合金的抗拉強(qiáng)度增加，斷后伸長率和電導(dǎo)率下降。
　　稀土La對鑄態(tài)Cu-Cr-Zr合金有凈化基體和細(xì)化晶粒的作用，隨La加入量增加，平均晶粒尺寸減小。加入微量La后合金的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率和電導(dǎo)率顯著提高;La加入量較大時，La與Cu反應(yīng)生成尺寸較大的金屬間化合物CuxLa，與雜質(zhì)反應(yīng)生成稀土氧化物等大多數(shù)分布于晶界處，從而導(dǎo)致合金力學(xué)性能變差，Cu-0.45Cr

4、-0.2Zr-0.13La具有較高的抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率和優(yōu)異的電導(dǎo)率。
　　論文系統(tǒng)對比了不同成分Cu-Cr-Zr-La合金在軋制、固溶和再次軋制處理后的時效行為，得出均勻化—軋制—固溶處理的Cu-Cr-Zr-La合金經(jīng)470℃×60min時效后達(dá)到峰時效，硬度提升了113HV，峰時效之前的時效動力學(xué)方程符合f=1-exp(-0.03493t1.0462);均勻化—軋制—固溶—軋制處理的Cu-Cr-Zr-La合金經(jīng)430℃×60

5、min時效后達(dá)到峰時效，硬度提升了66HV，峰時效之前的時效動力學(xué)方程符合f=1-exp(-0.03487t1.0467)，可見軋制變形儲存的能量有助于降低峰時效溫度。均勻化—軋制—固溶—軋制—時效處理(430℃×60min)后Cu-Cr-Zr-(La)合金的晶粒形態(tài)大部分為長條狀，表明時效溫度低于再結(jié)晶溫度，同時Cu-Cr-Zr合金中呈現(xiàn)較強(qiáng)的{001}<100>織構(gòu)、較弱的{112}<111>織構(gòu)和{011}<100>織構(gòu);而Cu-

6、Cr-Zr-La合金呈現(xiàn)較強(qiáng)的{011}<211>織構(gòu)、較弱的{011}<100>織構(gòu)和{001}<100>織構(gòu)。
　　隨La加入量增加，時效處理前和處理后Cu-Cr-Zr-La合金的抗拉強(qiáng)度、硬度和電導(dǎo)率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。時效處理后Cu-0.45Cr-0.2Zr-0.13La合金抗拉強(qiáng)度、硬度和電導(dǎo)率最高。均勻化—軋制—固溶—時效處理(470℃×60min)的Cu-Cr-Zr-La合金室溫拉伸斷裂形式為沿晶+穿晶韌窩的混