形變Cu-Fe-Ag系原位復(fù)合材料制備工藝與性能.pdf

1、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)銅合金的綜合性能提出了更高要求，特別是在集成電路引線框架、高速電氣化鐵路接觸導(dǎo)線等應(yīng)用領(lǐng)域中，既要求銅合金材料具有高強(qiáng)度，還要求高導(dǎo)電性與熱穩(wěn)定性。研究表明，銅合金電導(dǎo)率高則強(qiáng)度較低，而強(qiáng)度的提高需要以電導(dǎo)率的損失為代價(jià)。如何解決兩者之間的矛盾，制備高強(qiáng)度、高導(dǎo)電、耐熱銅合金材料已成為當(dāng)前高性能銅合金研究的關(guān)鍵問(wèn)題。為此，本文對(duì)形變Cu-Fe-Ag系原位復(fù)合材料的制備工藝與性能進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究，主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如

2、下：
　　對(duì)Cu-Fe合金進(jìn)行多元微合金化設(shè)計(jì)，加入1.0～2.0wt％的Ag能促進(jìn)Fe的析出動(dòng)力學(xué)過(guò)程，對(duì)提高導(dǎo)電性能作用明顯，并隨Ag含量增加而增加；加入0.1～0.15wt%的Zr形成Cu5Zr彌散分布于晶界，阻礙了基體回復(fù)和再結(jié)晶過(guò)程，從而強(qiáng)化材料并提高其熱穩(wěn)定性。微觀組織觀察發(fā)現(xiàn)，Cu-Fe-Ag系鑄態(tài)合金中，Ag元素幾乎全部溶于Cu基體，而大部分Fe以第二相枝晶存在；經(jīng)過(guò)熱鍛、拉拔或軋制變形，F(xiàn)e枝晶被破碎并拉長(zhǎng)，逐漸

3、以纖維形態(tài)夾雜在Cu基體中，并隨變形程度增加而逐漸均勻、細(xì)密，實(shí)現(xiàn)了第二相Fe的纖維強(qiáng)化。
　　系統(tǒng)研究了形變-熱處理工藝對(duì)Cu-Fe-Ag系原位復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、顯微硬度的影響，表明變形程度愈大，F(xiàn)e纖維強(qiáng)化作用愈顯著，材料抗拉強(qiáng)度與顯微硬度升高。增加拉拔道次及中間退火次數(shù)，抗拉強(qiáng)度最大值降低，400℃中間退火強(qiáng)化效果明顯。同等變形程度情況下，軋制變形時(shí)Fe纖維在寬度方向變形劇烈，在薄弱部位發(fā)生開(kāi)裂，削弱了強(qiáng)化效果，使得軋制工

4、藝獲得的抗拉強(qiáng)度低于拉拔工藝。拉拔工藝制備的Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr原位復(fù)合材料的抗軟化溫度達(dá)550℃，比Cu-17.5Fe原位復(fù)合材料提高了100℃。
　　研究并闡明了形變-熱處理工藝對(duì)Cu-Fe-Ag系原位復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響規(guī)律。變形程度的增加，Cu/Fe界面密度的增大引起了界面散射電阻率升高，材料電導(dǎo)率逐漸減??；中間退火溫度越高，過(guò)飽和Fe從基體中析出量越多，導(dǎo)電性越好，且第一次中間退火的影響最大。變形方式

5、及軋制道次、退火次數(shù)對(duì)電導(dǎo)率的影響甚微。拉拔變形與500℃一次及450℃兩次中間退火工藝制備的Cu-10Fe-1.5Ag、Cu-10Fe-1.5Ag-0.1Zr的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能可達(dá)841MPa/58.6%IACS、959MPa/55.6%IACS。軋制變形與500℃四次中間退火工藝制備的Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr的性能為820MPa/52.1%IACS。
　　采用等溫?zé)釅嚎s試驗(yàn)，分析了Cu-Fe-Ag系復(fù)合材料的應(yīng)力

6、-應(yīng)變響應(yīng)特征，高溫或低應(yīng)變速率下流動(dòng)軟化顯著；峰值應(yīng)力隨變形溫度升高而降低，隨應(yīng)變速率增大而升高，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶為主要軟化機(jī)制。采用Arrhenius修正模型和Z-H參數(shù)方法，建立了Cu-Fe-Ag系復(fù)合材料的本構(gòu)方程，并驗(yàn)證了其可靠性?；趧?dòng)態(tài)材料學(xué)模型與Prasad失穩(wěn)判據(jù)，繪制了Cu-Fe-Ag系復(fù)合材料熱加工圖，提出了其合理的熱加工工藝：Cu-10Fe-1Ag的變形溫度為750～800℃、應(yīng)變速率0.002～0.01s-1；Cu-