快速凝固與水平連鑄Cu-Zr-Al合金的組織與性能研究.pdf

1、本文以Cu-Zr-Al合金為主要研究對象，采用快速凝固銅模鑄造法制備了不同Zr、Al元素添加量的合金棒材，研究了合金鑄態(tài)組織與性能的關(guān)系。對合金進行了冷軋-時效處理，研究了時效溫度和時間對合金導(dǎo)電率和力學(xué)性能的影響，確定了最佳的時效工藝;同時還探究了合金的水平連鑄工藝，對連鑄合金棒材進行了組織與性能分析。
　　銅模噴鑄2mm直徑Cu90Zr10-xAlx(x=1，3，5，7，9;at.％)合金棒由α-Cu和Cu5Zr相組成，Al固

2、溶于α-Cu中。其中Cu90Zr9Al1由α-Cu+Cu5Zr的共晶組織基體和其上彌散分布的纖維狀Cu5Zr相組成，Cu90Zr7Al3和Cu90Zr5Al5由先析出的枝晶狀α-Cu和枝晶間的α-Cu+Cu5Zr共晶組織構(gòu)成，Cu90Zr3Al7和Cu90Zr1Al9由α-Cu晶粒和晶界處的少量α-Cu+Cu5Zr共晶組織所構(gòu)成。合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能，Cu90Zr9Al1、Cu90Zr7Al3和Cu90Zr5Al5合金棒的壓縮屈服強度

3、分別達到1513MPa、1066 MPa和812MPa，維氏硬度分別為420、326和250。合金的高強度來源于銅模噴鑄生成的細小組織，冷卻速率降低，合金組織變粗大，強度也隨之降低。
　　銅模鑄造20mm直徑的Cu99Zr0.5Al0.5合金由細小的等軸晶粒組成，晶界處存在少量α-Cu+Cu5Zr共晶組織，冷軋后等軸晶粒在軋制方向上被壓扁、拉長，形成條帶狀變形組織，晶界處共晶組織破碎，呈不連續(xù)條狀分布。冷軋態(tài)合金的抗拉強度隨軋制加

4、工率的提高而升高，導(dǎo)電率隨軋制加工率的提高而下降。經(jīng)過70％冷軋的Cu99Zr0.5Al0.5合金時效過程中維氏硬度先上升后下降，并且時效溫度越高，維氏硬度峰值出現(xiàn)的越早。而導(dǎo)電率先迅速上升，2h后開始緩慢上升，溫度越高，導(dǎo)電率上升得越快。經(jīng)過450℃/1 h時效，合金具有最佳的綜合性能，維氏硬度為172，抗拉強度為460 MPa，伸長率為16.4％，導(dǎo)電率為60.1％ IACS。
　　采用自行設(shè)計的真空雙室差壓水平連鑄設(shè)備，通過