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随着高脉冲强磁场技术和高速电气化铁路的发展,对磁场导体和电力接触线材料的性能提出了新的要求,需要材料具有高强度、高导电性和高导热性,而Cu-Cr系形变原位复合材料的开发有望满足其性能要求。
本文采用经冷拔和多次中间退火工艺成功制备了形变Cu-15Cr-0.07Zr及Cu-10Cr-0.07Zr原位复合材料,并对其组织、导电性能和力学性能进行了研究,主要得到以下结论:
(1) 通过SEM分析了材料的铸态组织和不同应变量下的显微组织。结果表明,随应变量的增加,铸态Cu-Cr-Zr合金的枝晶Cr逐渐沿拉拔方向伸长并逐渐演变成纤维状。当应变量η=4.82时形变原位复合材料的Cr相已演变为均匀的细纤维,在横截面呈薄片弯曲状,且变形量越大,纤维越均匀细化。
(2) 研究了形变Cu-Cr-Zr原位复合材料的力学性能和导电性。结果表明,随应变量增加,抗拉强度随之升高,而导电率下降。中间退火几乎不损害其力学性能,但能促进Cr从Cu基体中析出,有效地提高其导电性。
(3) 对形变原位复合材料进行热稳定性测试。结果表明,变形原位复合材料的抗软化温度均能达到500℃。当退火温度小于600℃时,导电率随着温度的升高而升高,而当温度高于这个温度时,导电率急速下降。
(4) 本文还研究了Zr元素对形变原位复合材料性能的影响。结果表明,添加Zr提高形变Cu-15Cr原位复合材料的热稳定性。形变Cu-15Cr-0.07Zr原位复合材料的抗拉强度高于形变Cu-15Cr原位复合材料的抗拉强度,但导电率低于后者。
(5) 通过分析,经过两次500℃中间退火形变Cu-Cr-Zr原位复合材料的综合性能最佳。抗拉强度为1119MPa、导电率为76%IACS和抗软化温度达到500℃。