鉻、鋯元素對純銅組織和力學(xué)性能影響的研究.pdf

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射線衍射和電子探針分析結(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