原位形變Cu-15%Fe復(fù)合材料組織與性能的研究.pdf

1、原位形變銅基復(fù)合材料具有較高的強(qiáng)度和良好的導(dǎo)電性，在高脈沖磁場導(dǎo)體、引線框架等多個(gè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。其中，Cu-Fe復(fù)合材料Fe纖維強(qiáng)化顯著、價(jià)格低廉而受到廣泛關(guān)注。調(diào)控優(yōu)化Cu-Fe原位復(fù)合材料強(qiáng)度和導(dǎo)電率的匹配關(guān)系，提高材料的綜合性能一直是研究熱點(diǎn)。本文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（863計(jì)劃）(No.2007AA03Z519)資助下，采用真空感應(yīng)熔煉、熱模鍛和室溫拉拔制備出不同形變量的原位形變Cu-15％Fe復(fù)合材料，研究了形

2、變量和退火工藝對復(fù)合材料顯微組織、力學(xué)和導(dǎo)電性能的影響，得出以下結(jié)論:
　　1.Cu-15％Fe復(fù)合材料形變過程顯微組織演變的研究表明，隨形變量增加，均勻分布在Cu基體中的Fe枝晶逐漸轉(zhuǎn)變成沿拉拔方向排列、橫截面呈ribbon狀的卷曲纖維。這是由于在形變過程中bcc結(jié)構(gòu)的Fe枝晶發(fā)生平面應(yīng)變，形成<110>線織構(gòu)所造成的。通過顯微組織的定量分析可知，F(xiàn)e纖維間距d與形變量η間存在指數(shù)關(guān)系，即d=41.76exp(-0.411η);

3、Fe纖維的厚度和寬度與形變量間分別滿足ln(tFe)=3.396-0.686η、ln(wFe)=4.114-0.431η的關(guān)系。
　　2.不同形變量下Cu-15％Fe復(fù)合材料力學(xué)和導(dǎo)電性能研究表明，復(fù)合材料的強(qiáng)度隨著形變量的增加而不斷增大。在較高的形變量下(η＞5.0)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度不再滿足混合法則，當(dāng)形變量η=8.9時(shí)，材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1020MPa;屈服強(qiáng)度與Fe纖維間距滿足Hall-Petch關(guān)系，即σy=350.0

4、9+13.89 d-1/2;隨形變量的增加，受Fe元素添加的影響，復(fù)合材料的導(dǎo)電率在49.54～56.89％IACS的范圍內(nèi)波動(dòng)。
　　3.Cu-15％Fe復(fù)合材料退火處理后的顯微組織分析表明，在退火時(shí)間為1h的條件下，退火溫度≤400℃時(shí)，F(xiàn)e纖維的形貌變化不大，而退火溫度高于600℃時(shí)，F(xiàn)e纖維出現(xiàn)明顯的柱狀化、部分?jǐn)嗔选⑸踔燎蚧?，破壞了Fe纖維的形態(tài)和連續(xù)性;在退火溫度為450℃時(shí)，保溫時(shí)間超過4h，部分Fe纖維出現(xiàn)圓柱化、

5、斷裂，保溫時(shí)間超過12h后，F(xiàn)e纖維的形貌不再進(jìn)一步破壞。
　　4.Cu-15％Fe復(fù)合材料退火處理后的力學(xué)和導(dǎo)電性能研究表明，隨退火溫度的升高，材料的抗拉強(qiáng)度及顯微硬度逐漸降低，而導(dǎo)電率受到基體及纖維組織改變等因素的影響先增加后降低;隨保溫時(shí)間的增加，抗拉強(qiáng)度與顯微硬度在短時(shí)間內(nèi)急劇降低，而后漸漸變緩，而導(dǎo)電率的變化正好相反;通過爐冷、空冷和淬水三種冷卻條件的研究表明，三者的綜合性能差別不大，空冷即可滿足要求。
　　5.C