高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金時效析出相的微觀表征及性能研究.pdf

1、Cu—Cr-Zr合金具有高強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能,應(yīng)用極為廣泛。目前的主要研究方向是在盡量維持較高電導(dǎo)率的前提下,使用合金化、熱處理及冷變形相結(jié)合的方法提高其強(qiáng)度。Cu-Cr—Zr合金是一種典型的時效析出強(qiáng)化型銅合金,時效析出的第二相顆粒使得合金的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能大幅度提升,但由于時效析出過程較為復(fù)雜,目前對于Cu-Cr—Zr合金時效析出過程中析出相的種類及其與基體的位向關(guān)系等未能取得一致的認(rèn)識。
　　 本文通過掃描電鏡(SE

2、M)、能譜分析儀(EDS)、透射電鏡(TEM)及高分辨電鏡(HRTEM)等微觀分析手段,對低溶質(zhì)Cu-0.38Cr-0.23Zr合金的微觀組織結(jié)構(gòu)以及析出相的種類及其與基體的取向關(guān)系進(jìn)行表征,并利用顯微硬度計(jì)和渦流電導(dǎo)儀,檢測不同熱處理狀態(tài)下合金的力學(xué)性能和電學(xué)性能。由此總結(jié)了Cu-Cr-Zr合金的時效析出規(guī)律,為更好地確定該系列合金的熱處理工藝提供理論依據(jù)。
　　 研究表明:Cu-0.38Cr-0.23Zr合金經(jīng)950℃×1.

3、5h固溶處理后,Cr、Zr等元素固溶較為充分,時效過程中顯微硬度先隨時效時間的延長而迅速提高,達(dá)到峰值之后,硬度會隨時間的延長而逐漸降低。電導(dǎo)率在時效初期得到迅速的提升,之后隨時效時間的延長而平穩(wěn)上升。
　　 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察發(fā)現(xiàn)時效過程中主要存在三種形態(tài)的析出相:晶界處粗大的連續(xù)析出相、晶內(nèi)長條狀析出相和晶內(nèi)顆粒狀析出相。EDS能譜分析可知晶界處的連續(xù)析出相和晶粒內(nèi)部的長條狀析出相成分為CrCu2(Zr,Mg),而

4、晶粒內(nèi)部的顆粒析出相成分為單質(zhì)Cr顆粒。
　　 透射電子顯微鏡(TEM)觀察發(fā)現(xiàn),時效早期存在許多具有花瓣?duì)顟?yīng)變襯度的共格沉淀相,其零襯度線方向基本保持一致。共格應(yīng)變是合金早期時效強(qiáng)化的主要因素。合金峰值時效時,通過高分辨透射電鏡(HRTEM)觀察發(fā)現(xiàn),除早期時效的共格析出相,還出現(xiàn)了直徑為20～40nm的圓盤狀析出相及長20～40nm的長條狀析出相,利用高分辨電子顯微學(xué)及波函數(shù)重構(gòu)技術(shù)確定圓狀形貌和長條狀形貌為同一種圓盤狀析出

5、相沿著不同方向的投影,長條形為析出相側(cè)面投影。該析出相的化學(xué)成分表達(dá)式為CuCrO2,與基體的晶體學(xué)取向關(guān)系為:[011]Cu//[010]CuCrO2,(111)Cu//(003)CuCrO2,慣習(xí)面為{111}Cu。
　　 通過TEM觀察發(fā)現(xiàn),固溶后冷變形使Cu-Cr—Zr合金產(chǎn)生大量的位錯纏結(jié),促使第二相的形核及長大,使得析出相顆粒更為細(xì)小,沿位錯呈彌散均勻的分布。Cu—Cr-Zr合金固溶后進(jìn)行冷變形結(jié)合時效處理,可實(shí)現(xiàn)較