超細晶Cu-Cr-Zr合金的制備與高溫變形研究.pdf

1、Cu-Cr-Zr合金是一類時效強化型高強高導(dǎo)銅合金,由于其良好的綜合性能,使其在機械、國防和電子等諸多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。超細晶(UFG)Cu-Cr-Zr合金相較于常規(guī)Cu-Cr-Zr合金具有優(yōu)良的機械性能,是適應(yīng)工業(yè)發(fā)展和需求的一種高強新型材料。本文利用Instron8801拉伸疲勞試驗機、OM、SEM、TEM等多種分析與觀察手段研究了等通道轉(zhuǎn)角擠壓(Equal-channel Angular Pressing, ECAP)制備的超

2、細晶Cu-Cr-Zr合金高溫拉伸與高溫疲勞性能。
　　本文將ECAP工藝與時效熱處理結(jié)合成兩種不同的加工工藝,制備了超細晶Cu-Cr-Zr合金。經(jīng)ECAP擠壓8道次后形成了均勻的等軸晶結(jié)構(gòu),平均晶粒尺寸約為200nm,晶粒明顯細化。兩種加工工藝后超細晶Cu-Cr-Zr合金的軟化溫度均為550℃。通過金相組織觀察,微觀結(jié)構(gòu)的變化趨勢與硬度的變化趨勢相同。ECAP與熱處理結(jié)合可以顯著改善合金的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能,合金經(jīng)ECAP工藝連續(xù)

3、擠壓8道次后420℃時效3h,合金的硬度、抗拉強度和伸長率達到249.15HV、623.1MPa和12.3％,電導(dǎo)率達到85.34%IACS。合金獲得細小彌散分布的析出相,析出相對位錯的釘扎作用也為合金性能的提升做出了貢獻。
　　通過合金在200℃~600℃條件下的拉伸性能測試發(fā)現(xiàn),在相同溫度條件下,8Bc+時效處理的合金表現(xiàn)出更高的抗拉強度,而其延伸率除了600℃條件以外,均低于4Bc+時效+4Bc處理的合金。前者當(dāng)溫度在400

4、℃及以上時變化幅度較大,600℃時合金的抗拉強度為65.2MPa,延伸率為162.04%;后者在300℃及以上時變化幅度較大,600℃時合金的抗拉強度僅為59.12MPa,而延伸率為145%。兩種加工工藝處理后Cu-Cr-Zr合金不同試驗溫度下的拉伸斷口特征相似,均為深淺不同的韌窩,除了600℃時韌窩密度相比4Bc+時效+4Bc處理合金較大,其它溫度條件下均較小。當(dāng)溫度升高到600℃時,斷口呈現(xiàn)出大量的等軸狀韌窩,韌窩內(nèi)壁出現(xiàn)新的小韌窩

5、。
　　研究8Bc+時效處理后Cu-Cr-Zr合金在不同溫度條件下的疲勞性能發(fā)現(xiàn),隨著應(yīng)力幅的上升,不同試驗溫度下合金的斷裂疲勞周次都在下降,而且隨著試驗溫度的升高,合金的疲勞極限先增大后減小。由于回復(fù)的作用,300℃時合金的疲勞極限最大,為241.49MPa,比室溫條件下合金的疲勞極限提高28.6%,400℃時合金疲勞極限下降幅度較大,相比室溫條件下降25%,相比300℃條件下降41.6%。通過36MPa~360MPa應(yīng)力范圍加