微量元素對Cu-ZR-(Cr)系合金時效組織與性能的影響研究.pdf

1、銅及銅合金具有優(yōu)良的物理、化學、力學和機械性能。在電氣儀表、化工和航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。時效強化是獲得高強高導(dǎo)銅合金最有效的手段，目前時效強化銅合金主要包括Cu-Zr、Cu-Cr、Cu-Cr-Zr和Cu-Ni-Si合金等。
　　本文研究了微暈元素La對Cu-Zr合金微觀組織和性能的影響。利用等時時效和等溫時效工藝確定了合金的最佳時效條件。通過不同工藝條件下抗拉強度和導(dǎo)電率的對比，可以發(fā)現(xiàn)Cu-Zr-La合金經(jīng)過85％變形

2、量、400℃時效150 min可獲得最優(yōu)的性能，抗拉強度和導(dǎo)電率分別為530 MPa和80.1％IACS。結(jié)合SEM和TEM觀察析出相的形貌和分布，并通過標定衍射圖譜和XRD索引，可確定Cu-Zr-(La)合金時效過程的析出相為Cu5Zr相。鑄態(tài)時，微量元素La可以明顯細化Cu-Zr合金的組織，且同時提升合金的抗拉強度和導(dǎo)電率。而對于軋制態(tài)Cu-Zr合金，微量元素La的添加提高了合金的強度和硬度，但導(dǎo)電率有一定的降低。這主要是由于元素L

3、a增加了Cu-Zr合金的晶格畸變和位錯密度及形成Cu6La相所導(dǎo)致的。為了研究微量元素Fe和P對Cu-Zr-(Cr)合金時效過程及性能的影響，本文設(shè)計了三種合金，分別是Cu-0.2Zr-0.22Fe-0.03P，Cu-0.3Cr-0.22Fe-0.03P和Cu-0.2Zr-0.3Cr-0.22Fe-0.03P。探索了三種合金時效析出相的組織和形貌以及Cu-Zr/Cr-Fe-P合金的性能。研究結(jié)果表明:Cu-Zr-Fe-P和Cu-Zr-C

4、r-Fe-P合金在970℃同溶處理1h可達到完全固溶。而Cu-Cr-Fe-P合金在該固溶處理條件下，基體內(nèi)仍有大量未固溶的Cr顆粒，提高固溶處理溫度到990℃，未溶顆粒可以完全固溶到基體中。Cu-Zr-Fe-P合金的時效析出相主要是～5 nm的Fe、Fe3P和Cu5Zr相及～20 nm的Fe和Fe3P相。Cu-Cr-Fe-P合金的時效析出相主要是～5 nm的Fe、Fe3P和Cr相及長度1μm，寬度50 nm左右的條狀金屬間化合物。三種合

5、金的抗拉強度從高到低的順序是Cu-Zr-Cr-Fe-P, Cu-Zr-Fe-P, Cu-Cr-Fe-P，400℃時效1h后合金的抗拉強度分別是505 MPa、480MPa和408MPa。合金強度主要與析出相的尺寸及分布有關(guān)。Cu-Zr-Fe-P合金內(nèi)析出相分布均勻且尺寸較小，而Cu-Cr-Fe-P合金內(nèi)存在大量團聚的條狀金屬間化合物，嚴重惡化了合金的性能。通過合金斷口形貌的對比，可以發(fā)現(xiàn)Cu-Zr-Fe-P合金斷口中含有大量分布均勻的韌