高強高導(dǎo)Cu-Cr-(Zr)合金板材的制備工藝及強化機理研究.pdf

1、高強高導(dǎo)銅合金被廣泛應(yīng)用于電力、電子信息、機械制造、交通運輸?shù)雀鱾€領(lǐng)域，最典型的應(yīng)用是高速鐵路用接觸線和集成電路用引線框架。按照先后順序，高強高導(dǎo)銅合金的研究和發(fā)展可以分為三個階段，分別是Cu-Fe-P系、Cu-Ni-Si系和Cu-Cr-Zr系合金。其中，Cu-Cr-Zr系合金是目前性能最為優(yōu)異、最具發(fā)展前景的的高強高導(dǎo)銅合金，因此本文以Cu-Cr-Zr合金為研究對象，探究Zr元素對Cu-Cr合金組織和性能的影響，并通過對軋制工藝和時效

2、工藝的協(xié)同優(yōu)化，制備出抗拉強度>600 MPa，電導(dǎo)率>80%IACS的高強高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金板材。
　　本文通過對相同加工階段的Cu-Cr和Cu-Cr-Zr合金板材的組織和性能對比，得出以下結(jié)論：Zr元素對Cu-Cr合金基體有明顯的晶粒細(xì)化與改變富Cr相形貌和尺寸的作用。固溶態(tài)Cu-Cr-Zr合金平均晶粒尺寸比Cu-Cr合金減小55%；時效態(tài)Cu-Cr-Zr合金中富Cr相的尺寸顯著減小，并且形貌從條狀向球狀轉(zhuǎn)變。在Cu-C

3、r-Zr合金中發(fā)現(xiàn)了Cr核-Zr殼的核殼狀結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)能有效地減小富 Cr相的粗化傾向，并修飾其形狀，使之形狀趨向于球形，有效地強化基體。由于富Cr相形貌和尺寸的改變，Cu-Cr-Zr合金的抗拉強度優(yōu)于Cu-Cr合金，而Cu-Cr-Zr合金的硬度和耐磨性劣于Cu-Cr合金。
　　提出一種利用兩步低溫（液氮溫度）軋制和中間時效制備Cu-Cr-Zr合金板材的新工藝，制備出的合金基體中的孿晶/基體片層間距僅為37 nm，分別比室溫軋制

4、工藝和低溫軋制工藝制備的樣品減小了55%和38%。經(jīng)過450°C時效60 min的時效處理，相比于其他兩種工藝，新工藝制備的樣品中富Cr相最為彌散和細(xì)小，并且發(fā)現(xiàn)了形變孿晶-納米級析出相的穩(wěn)定組織，該組織能有效強化基體。由于形變孿晶、核殼狀結(jié)構(gòu)、納米級析出相的共同作用，新工藝制備樣品的抗拉強度、硬度和耐磨性均優(yōu)于其他兩種工藝，強化機制包括晶界強化、孿晶強化、加工硬化、時效強化等。當(dāng)最終時效工藝為450°C時效60 min時，新工藝制備的