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本文以高强高导铜合金为研究背景,采用真空熔铸→铸锭均匀化→热轧→固溶→冷轧变形→时效工艺制备了Cu-0.5Te、Cu-0.2Zr和Cu-0.5Te-0.2Zr三种合金薄带。通过力学性能与电导率测试、金相、SEM、TEM等分析方法,研究了形变热处理工艺特别是时效处理对合金组织、结构与性能的影响规律。主要结论如下:
1.Cu-0.5Te合金合宜的形变热处理工艺是:980℃固溶1h+70%预冷变形+425℃时效4h,在此条件下合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到了361MPa、303MPa和110HV,伸长率为9%,电导率为97%IACS。
2.Cu-0.2Zr合金合宜的形变热处理工艺是:980℃固溶1h+70%预冷变形+450℃时效4h,在此条件下合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到了389MPa、328MPa和122HV,伸长率为14%,电导率为89%IACS。
3.Cu-0.5Te-0.2Zr合金合宜的形变热处理工艺是:980℃固溶1h+70%预冷变形+450℃时效4h,在此条件下合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别达到了405MPa、339MPa和127HV,伸长率为11%,电导率为95%IACS。
4.Cu-0.5Te合金在980℃固溶1h后,经70%预冷变形+425℃时效4h,合金获得的析出相为具有hcp结构的Cu2Te,分子量254.69,晶格参数为a=0.8357nm,c=2.163nm,属于P3ml空间群,与基体具有一定的位向关系。
5.Cu-0.2Zr合金在980℃固溶1h后,经70%预冷变形+450℃时效4h,合金获得的析出相为具有面心立方结构的Cu5Zr,属于F43m空间群,具有与Be5Au类似的复杂立方晶格,点阵参数为a=0.687nm。
6.Cu-0.5Te-0.2Zr合金在980℃固溶1h后,经70%预冷变形+450℃时效4h后,合金获得的析出相为TeCu2Zr,是一种与Fe3Al晶格类似的超结构有序Heusler相,属于Fm3m空间群,它与基体的位向符合N-W位向关系,即(110)bcc//(111)fcc,[001]bcc//[011]fcc,[110]bcc//[211]fcc。
7.在Cu基体中加入合金元素Te、Zr,减缓了合金变形回复及随后的再结晶过程,提高了纯Cu的再结晶温度。这是由晶界迁移过程受到析出第二相对位错的钉扎而阻碍再结晶形核和长大造成的。且合金元素Zr对再结晶的抑制作用强于Te。
8.Cu-0.2Zr合金在峰值时效(450℃/4h)条件下,其析出相弥散强化机制符合Orowan强化机制。
9.Cu-0.2Zr合金时效过程的Avrami相变动力学经验方程可以由电导率随时间的变化推导出来,电导率和时效过程中第二相析出的体积分数具有很好的线性对应关系,450℃时效时的相变动力学方程为:f=1-exp(-0.0024t1.2138)。