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1、銅及銅合金具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性,良好的強(qiáng)度,耐疲勞性能,杰出的耐腐蝕性,因而得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,許多領(lǐng)域?qū)︺~及銅合金材料的綜合性能提出了更高的要求。含Cr、Zr元素的銅合金既能提高純銅的強(qiáng)度,又具有純銅的高導(dǎo)電導(dǎo)熱性,因而一直備受有關(guān)行業(yè)的青睞。 本文采用熔鑄法利用含Cr、Zr的中間合金,工業(yè)純銅和標(biāo)準(zhǔn)陰極銅,在大氣環(huán)境下制備了Cu-Cr合金、Cu-Zr合金及Cu-Cr-Zr合金。首先采用高溫箱式硅鉬棒電阻爐
2、研究了Cr(Wcr=0%、0.3%、0.75%、1.2%)對(duì)工業(yè)純銅的組織和力學(xué)性能的影響。然后使用普通中頻感應(yīng)電爐分別研究了Cr(Wcr=0.3%、0.53%、0.76%、0.99%)、Zr(Wzr=0.15%、0.25%、0.35%)及Cr、Zr復(fù)合加入(Wcr=0.3%、0.53%、0.76%,Wzr=0.15%、0.25%、0.35%)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅的組織和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)中所采用的熱處理工藝為固溶時(shí)效處理。最后對(duì)所研究合金的
3、鑄態(tài)和熱處理態(tài)試樣進(jìn)行了金相分析、力學(xué)性能測(cè)試,利用XRD、SEM、EPMA等方法深入分析了所得合金材料的相和組織,并從理論上分析和解釋了Cr、Zr元素對(duì)純銅的組織和性能的影響。本研究旨在為鑄銅冷卻壁、高爐風(fēng)口和電動(dòng)機(jī)集電環(huán)等鑄件的材質(zhì)選擇及生產(chǎn)工藝提供重要的理論參考依據(jù)。研究結(jié)果表明: (1)在大氣環(huán)境下使用高溫電阻爐或普通中頻感應(yīng)電爐,利用含Cr、Zr的中間合金,采用適宜的熔煉工藝,可在Cu液中較為有效地加入Cr、Zr合金元
4、素。 (2)Cr對(duì)工業(yè)純銅的組織和性能有較大影響。鑄態(tài)和熱處理態(tài)合金的拉伸強(qiáng)度及硬度均隨Cr的加入量的增加而升高。適量的Fe有益于銅合金的力學(xué)性能。 (3)本試驗(yàn)條件下,利用標(biāo)準(zhǔn)陰極銅所研制合金的鑄態(tài)、熱處理態(tài)的力學(xué)性能最大值分別為:Cu-Cr合金,σb鑄=211.5MPa,HB鑄=85.8;σb熱=274.6MPa,HB熱=116.9。Cu-Zr合金,HB鑄=70.3;HB熱=97.2。Cu-Cr-Zr合金,σb鑄=2
5、79.5MPa,HB鑄=89.6;σb熱=411.1MPa,HB熱=147.1。固溶時(shí)效處理可有效地提高鑄態(tài)合金的力學(xué)性能。 (4)Cu-Cr-Zr合金的鑄態(tài)及固溶時(shí)效態(tài)合金的拉伸試樣斷口均為韌性斷裂斷口,組織為韌窩組織。能譜分析顯示斷口處顆粒為銅鋯化合物組織。 (5)利用標(biāo)準(zhǔn)陰極銅所研制合金試樣的X射線(xiàn)衍射和電子探針?lè)治鼋Y(jié)果表明,在鑄態(tài)及固溶時(shí)效合金中主要相為α-Cu,Cr以單質(zhì)形式或者Cr2Zr存在,Zr以Cu51Z
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