纖維復(fù)合Cu-Fe合金的顯微組織及力學(xué)和電學(xué)性能.pdf

1、纖維復(fù)合Cu-Fe合金由于其中的Fe纖維的強(qiáng)化效果較好且其價(jià)格低廉引起研究人員的廣泛關(guān)注。但由于Fe在Cu基體中的高溫固溶度高且低溫?cái)U(kuò)散速度慢導(dǎo)致該合金的電導(dǎo)率相對(duì)較低。因此，針對(duì)Cu-Fe原位復(fù)合材料如何調(diào)控和優(yōu)化其力學(xué)和電學(xué)性能匹配是研究難點(diǎn)。而國(guó)內(nèi)外針對(duì)其制備工藝和力學(xué)性能與電學(xué)性能變化等方面進(jìn)行了大量的研究。
　　 本文采用預(yù)備熱處理和強(qiáng)冷拉拔應(yīng)變工藝制備了纖維復(fù)合Cu-Fe合金，研究了變形過程中顯微組織的演變規(guī)律，測(cè)量

2、了合金的力學(xué)和電學(xué)性能，分析了顯微組織與性能之間的關(guān)系，修正和建立了強(qiáng)度和電阻率計(jì)算模型，并探討了材料不同組成相之間的應(yīng)變協(xié)調(diào)行為。另外，研究了稀土元素及預(yù)備熱處理和最終熱處理工藝對(duì)合金的顯微組織與力學(xué)和電學(xué)性能的影響。
　　 預(yù)備熱處理工藝細(xì)化了初生Fe晶粒，消除了Cu晶界處的溶質(zhì)偏析，促進(jìn)了次生Fe相的析出，同時(shí)顯著改善了合金在冷變形過程中的強(qiáng)度水平和導(dǎo)電性能。在預(yù)備均勻化熱處理及冷拉拔過程中，合金中形成包括初生Fe纖維及次

3、生Fe纖維分布于Cu基體的纖維結(jié)構(gòu)。
　　 冷變形使Cu-12％Fe合金的纖維晶粒產(chǎn)生強(qiáng)烈的變形織構(gòu)，拉拔應(yīng)變?cè)斐闪撕辖鸾M織中兩相晶體取向的變化或?qū)е铝丝棙?gòu)分布的變化。在不同的變形階段，Cu基體和Fe相兩種相組成物所承受的應(yīng)變程度和應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)率并不完全一致，顯示出合金在應(yīng)變過程中的不協(xié)調(diào)性。
　　 Fe纖維結(jié)構(gòu)可使合金在變形過程中保持較高的應(yīng)變強(qiáng)化率但導(dǎo)致較低的電導(dǎo)率水平，在強(qiáng)烈應(yīng)變條件下纖維結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步提高合金的強(qiáng)度且降

4、低電導(dǎo)率。次生Fe纖維在中低應(yīng)變階段可提高而在強(qiáng)烈應(yīng)變階段則降低合金的強(qiáng)度和電導(dǎo)率水平。
　　 基于兩相強(qiáng)度疊加原理建立了改進(jìn)的Cu-Fe合金強(qiáng)化模型，體現(xiàn)了各強(qiáng)化機(jī)制隨變形程度的變化。一定變形程度范圍內(nèi)，Cu-12％Fe合金的抗拉強(qiáng)度與纖維間距之間的關(guān)系類似于Hall-Petch關(guān)系；當(dāng)變形超過一定程度后，二者之間的關(guān)系偏離Hall-Pecth關(guān)系，此時(shí)合金的強(qiáng)化效應(yīng)與界面障礙機(jī)制有關(guān)。當(dāng)η≥6.0時(shí)，Cu-12％Fe合金的抗

5、拉強(qiáng)度隨Cu/Fe相界面密度基本呈線性規(guī)律增長(zhǎng)。
　　 界面對(duì)電子的散射作用是Cu-Fe合金在變形過程中電阻率增加的主要原因，根據(jù)界面散射模型建立了合金電阻率與變形程度之間的定量關(guān)系。當(dāng)變形超過一定程度時(shí)，合金的電阻率隨Cu/Fe相界面密度基本呈線性規(guī)律增長(zhǎng)。
　　 對(duì)Cu-12％Fe合金線材(η=7.1)進(jìn)行最終退火熱處理時(shí)，隨著退火溫度的升高，合金的強(qiáng)度、硬度和彈性模量逐漸降低，而電導(dǎo)率和塑性變形能力逐漸上升。