快速凝固CuNiSiCrZn合金的組織與性能研究.pdf

1、制備引線框架材料Cu-Ni-Si系合金的傳統(tǒng)工藝為:熔煉-鑄造-鍛造-熱處理-軋制-薄板。這套工藝流程不僅成本高、污染重,而且制備的Cu-Ni-Si合金遠(yuǎn)達(dá)不到引線框架材料對(duì)其性能的要求。本課題擬采用快速凝固技術(shù)改善這套工藝,由于快速凝固技術(shù)冷卻速度快,可省去鍛造-固溶處理就直接軋制成形。希望通過(guò)快速凝固技術(shù)改善工藝流程,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,同時(shí)得到綜合性能更能符合當(dāng)今引線框架對(duì)材料Cu-Ni-Si系合金的要求。
　　本文

2、分別采用了普通熔鑄法、銅模噴鑄法制備了Cu-2.4Ni-0.46Si-0.22Cr-0.33Zn合金,然后進(jìn)行了一系列的熱處理,得到達(dá)到最優(yōu)綜合性能的工藝流程,并就制備方法對(duì)合金組織結(jié)構(gòu)與性能的影響進(jìn)行了研究。得到的主要結(jié)論如下:
　　1、與常規(guī)固溶相比,快速凝固技術(shù)一方面提高了液體金屬過(guò)冷能力,使形核率增加,進(jìn)而獲得細(xì)化的初生晶粒;同時(shí),固溶原子被過(guò)飽和的固溶在基體中,增加了晶格畸變,由于細(xì)晶強(qiáng)化與固溶強(qiáng)化顯著提高了顯微硬度。另

3、一方面,快速的冷卻速度破壞了平衡凝固,大量的晶格畸變、空位、位錯(cuò)被保留下來(lái),使得合金的導(dǎo)電率的下降。
　　2、與傳統(tǒng)“固溶處理+時(shí)效”相比,“快速凝固+時(shí)效”使合金的顯微硬度顯著提高,導(dǎo)電率也有所提高。在快速冷卻的過(guò)程中,大量的空位、亞晶界等晶體缺陷被保留下來(lái),為沉淀相的時(shí)效析出提供了更多的析出“通道”,使得強(qiáng)化相更快,更均勻彌散地分布在基體表面上,同時(shí)加上細(xì)晶強(qiáng)化作用,合金的顯微硬度提高了很多,溶質(zhì)原子的充分析出使得合金的導(dǎo)電率

4、也有所提高。
　　3、經(jīng)掃描電子顯微鏡和能譜分析可得:分布在合金基體晶界處的樹(shù)枝狀的骨干物是由于快速凝固過(guò)程造成的枝晶偏析,枝干與枝間成分差別很大,枝干先凝固,晶內(nèi)富Ni2Si;枝間后凝固,基體富含Ni。另外基體表面還存在一些質(zhì)點(diǎn),主要成分為Cr3Si,在Cu-2.4Ni-0.46Si-0.22Cr-0.33Zn合金中,Cr原子加入是為了Si原子的從基體中析出形成強(qiáng)化相Cr3Si。經(jīng)X射線衍射分析:Cu-2.4Ni-0.46Si-

5、0.22Cr-0.33Zn合金中主要強(qiáng)化相為Ni2Si相和Cr3Si相。
　　4、時(shí)效前冷變形使合金中空位、位錯(cuò)等晶格缺陷增多,為溶質(zhì)原子的析出提供更多的“通道”,使得沉淀相更快更細(xì)小、均勻、彌散的析出,進(jìn)一步提高合金的顯微硬度;同時(shí),冷變形可以使基體中的殘余溶質(zhì)原子進(jìn)一步的析出。晶格畸變程度大大減小,導(dǎo)電率也能迅速恢復(fù)。
　　5、經(jīng)過(guò)40％冷變形+500℃時(shí)效處理,常規(guī)固溶在3h達(dá)到時(shí)效峰值:顯微硬度225.64HV,導(dǎo)電