超細(xì)晶銅合金制備工藝與性能表征.pdf

1、近年來(lái)，銅及銅合金被大量應(yīng)用到軌道交通、電子元器件、航空航天和船舶海洋等高尖端領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)銅合金性能的要求也逐漸提高。等徑角擠壓工藝（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）和連續(xù)擠壓工藝（Conform）作為新興的塑性加工方法，可以在不改變材料尺寸的情況下使試樣獲得劇烈塑性變形，從而有效的細(xì)化晶粒，改善組織分布，最終提高材料的性能。本文以銅鎂合金為研究對(duì)象，利用DEFORM-3D有限

2、元模擬和對(duì)擠壓載荷的分析，確定了較佳的擠壓工藝，采用等徑角擠壓工藝和連續(xù)擠壓工藝制備了超細(xì)晶銅鎂合金，并對(duì)其顯微組織、力學(xué)性能和物理性能進(jìn)行了研究。
　　本文利用DEFORM-3D有限元軟件模擬了等徑角擠壓過(guò)程，對(duì)比分析了材料在不同擠壓速度下的等效應(yīng)變量，說(shuō)明擠壓速度對(duì)等效應(yīng)變的影響較小。同時(shí)分析了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中擠壓載荷的變化，發(fā)現(xiàn)速度越快擠壓載荷越小，優(yōu)化了擠壓工藝。并對(duì)不同速度擠壓后的試樣進(jìn)行了顯微組織觀察和力學(xué)性能測(cè)試，證明了有

3、限元模擬結(jié)果。
　　利用等徑角擠壓工藝和連續(xù)擠壓工藝制備超細(xì)晶銅鎂合金，材料顯微組織細(xì)化明顯，初始晶粒尺寸約為6μm，經(jīng)過(guò)八道次等徑角擠壓后晶粒細(xì)化到300nm，經(jīng)過(guò)四道次連續(xù)擠壓后晶粒細(xì)化到150nm，且均為等軸晶。隨著晶粒尺寸的細(xì)化，超細(xì)晶銅鎂合金的抗拉強(qiáng)度和硬度隨之提高，延伸率降低。拉伸斷口存在大量的韌窩，屬于韌性斷裂。
　　晶粒細(xì)化后，超細(xì)晶銅鎂合金耐磨性能顯著提升。通過(guò)掃描磨損表面形貌，發(fā)現(xiàn)主要磨損機(jī)制由初始態(tài)的磨

4、粒摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)槌?xì)晶態(tài)的粘著摩擦。擠壓后的銅鎂合金熱穩(wěn)定性能降低，在250℃以上短時(shí)間保溫后，超細(xì)晶銅鎂合金的力學(xué)性能明顯下降，說(shuō)明超細(xì)晶銅鎂合金的再結(jié)晶溫度約為250℃。軟化試驗(yàn)說(shuō)明軟化前晶粒尺寸越小，軟化程度越高，但高道次軟化后的抗拉強(qiáng)度仍然較高。由于材料變形后晶體缺陷增多，超細(xì)晶銅鎂合金的導(dǎo)電率下降，但是導(dǎo)電率仍高于實(shí)際接觸線。擠壓后的銅鎂合金密度和熱膨脹系數(shù)并未發(fā)生明顯變化，親疏水性能由初始態(tài)的親水材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌?xì)晶態(tài)的疏水材料。<