高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金非真空熔煉工藝及性能研究.pdf

1、銅合金具有良好的力學(xué)性能和優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能而被廣泛應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。隨著科技的快速發(fā)展，對銅合金材料的性能也提出了更高要求， Cu-Cr-Zr合金作為典型的時(shí)效強(qiáng)化型合金，滿足了高強(qiáng)高導(dǎo)銅合金的要求。
　　由于熔煉過程中 Cr、Zr的燒損較嚴(yán)重，目前大多采用真空熔煉工藝制備Cu-Cr-Zr合金，這大大限制了 Cu-Cr-Zr合金的應(yīng)用前景。本課題從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)角度對熔煉過程進(jìn)行了理論分析，并在非真空條件下進(jìn)行 Cu-Cr-Zr

2、合金的熔鑄試驗(yàn)，研究了熱處理工藝對合金最終性能的影響。
　　分析了 Cu-Cr-Zr合金的熔鑄特性，應(yīng)用函數(shù)法計(jì)算了熔煉過程中部分化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變化 TG，并以 TG為判據(jù)，從熱力學(xué)角度分析了組元 Cr、Zr燒損的可能去向；從動(dòng)力學(xué)角度分析了合金熔煉過程中蒸發(fā)、擴(kuò)散及熔體的吸氣過程。計(jì)算分析表明：熔煉溫度下，Cr和 Zr均能與 N2、O2、C、Cu2O發(fā)生反應(yīng)而損失；Zr容易與含 SiO2、Al2O3的坩堝發(fā)生置換

3、反應(yīng)而損失，而與 MgO坩堝不發(fā)生反應(yīng)，建議實(shí)際生產(chǎn)中使用鎂質(zhì)爐襯筑爐；組元的燒損主要受擴(kuò)散過程控制，而隨著熔煉溫度與反應(yīng)氣體分壓的增大，熔體的吸氣過程也加劇，因此應(yīng)在惰性氣體保護(hù)下熔煉Cu-Cr-Zr合金。
　　使用不同材質(zhì)坩堝在非真空條件下進(jìn)行了 Cu-Cr-Zr合金的熔鑄試驗(yàn)，所得鑄錠表面質(zhì)量良好，內(nèi)部無宏觀缺陷。著重分析了坩堝材質(zhì)、熔煉環(huán)境、熔煉時(shí)間等三個(gè)因素對合金元素最終收得率的影響。研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了此前對熔煉過程進(jìn)

4、行的理論分析。
　　用SEM分析了Cu-0.77Cr-0.45Zr合金的鑄態(tài)組織。能譜及面掃描分析的結(jié)果表明：基體中出現(xiàn)了較多的Cr枝晶，Zr則以CuxZr化合物的形式主要偏聚于晶界。對固溶處理后的 Cu-0.77Cr-0.45Zr合金進(jìn)行不同參數(shù)的冷變形及時(shí)效，研究了不同熱處理工藝對合金最終綜合性能的影響。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著時(shí)效過程的進(jìn)行，固溶于銅中的溶質(zhì)原子不斷從基體中析出，使得合金的顯微硬度和導(dǎo)電率均得到大幅提升