氣霧化Cu-Cr合金粉末組織及性能的研究.pdf

1、Cu-Cr合金由于結合了Cr的高硬度和Cu良好的導電導熱性，被廣泛地應用于各行各業(yè)，如集成電路引線框架材料，高強磁場的導體材料，電廠的熱交換材料和耐蝕部件、電車及電力機車的架空導線、抗氧化熱噴涂材料等。然而，由于此合金在凝固過程中極易形成嚴重的偏析組織，難于采用普通的熔煉和固溶方法制備，此應用受到了限制。采用快速凝固技術，使Cr在Cu中形成過飽和固溶體，經(jīng)過熱處理后，Cr以細小的質點形式析出，均勻分布在Cu基體和晶界上，從而使材料強度大

2、大提高并保證良好綜合性能，因此快速凝固技術的發(fā)展為研究和開發(fā)高性能的Cu-Cr合金開辟了新的途徑。
　　本文利用課題組自行研制的小型氣霧化設備制備了一系列不同Cr含量的Cu-Cr合金粉末，并且對不同Cr含量以及不同粒度的霧化Cu-Cr合金粉末的晶格常數(shù)進行了精確測定和真實固溶度估算。通過對不同粒度和高能球磨后的霧化Cu-1.50at％Cr合金粉末內組織形貌及性能的演化規(guī)律進行研究，得出以下結論:
　　1.隨著Cr含量的增加，

3、衍射峰向小角度偏移，晶格常數(shù)增大，Cr含量從0.21at％增加到1.50at％，其晶格常數(shù)相應地從0.361552nm增大到0.361889nm，而Cr的固溶量也隨Cr含量的增加而增加，當Cr含量從0.21at％增大到0.86at％時，其真實固溶度與化學成分分析所得的結果基本一致，而當Cr含量為1.50a％時，其真實固溶度為1.268at％，與化學成分結果具有一定差距;隨著粉末粒度的減小，衍射峰向小角度偏移，晶格常數(shù)增大，粒度從75～1

4、06μm減小到＜25μm，其晶格常數(shù)從3.61878nm相應地增大到3.61899nm，而其真實固溶度也從1.02at％增加到1.37at％。
　　2.所制備的Cu-1.50at％Cr合金粉末粒度分稚比較集中，呈正態(tài)對數(shù)分布，其中值粒徑d50大約為102μm;粉末主要以由球形顆粒為主，其表面附帶少量的衛(wèi)星顆粒，且隨著粉末粒度的減小，衛(wèi)星顆粒的數(shù)量不斷減少，球形度增大，表面更加光滑;在粉末內部，Cr相呈云團狀均勻彌散地分布在Cu基體

5、上，且隨著粉術粒度的減小，Cr相的平均尺寸減小，其組織逐漸由胞狀晶、微晶向等軸晶轉變;其顯微硬度值較小，隨著粉末粒度的減小，其顯微硬度逐漸增大。
　　3.理論計算表明，液滴的冷卻速度只取決于合金液滴的尺寸大小、金屬熔液和霧化環(huán)境溫度差以及熔體和霧化氣體的內在物理特性。粒度為15～200μm的氣霧化Cu-1.50at％Cr合金液滴冷卻速度在103～105Ks-1之間，而且粒度小于48μm的液滴隨著粉末粒度的減小冷卻速度急劇增大。