不同濃度Cu-Al-,2-O-,3-彌散強化銅合金冷加工及退火行為的研究.pdf

1、Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金具有高強、高導(dǎo)以及優(yōu)越的抗高溫軟化性能，是一類具有優(yōu)越綜合性能的先進(jìn)銅合金，該合金已被廣泛應(yīng)用于大功率微波管、汽車焊接電極、集成電路引線框架、核技術(shù)、航空航天等眾多高新技術(shù)領(lǐng)域。國內(nèi)外以往的研究大多集中在合金制備方法和工藝的研究上，對彌散強化銅合金冷加工性能以及退火后性能組織結(jié)構(gòu)的研究較少，對不同Al<,2>O<,3>含量的Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金上述性能進(jìn)行系統(tǒng)地對比研究就更

2、少。但是這些方面的研究無論對于彌散強化銅合金實際的生產(chǎn)、應(yīng)用還是回復(fù)再結(jié)晶的理論都具有重要的意義。 本文利用新研究出的簡化內(nèi)氧化工藝制備了幾種不同濃度Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金，并對高、中和低濃度Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金冷加工以及退火行為進(jìn)行了研究，得出了以下結(jié)果： l、無氧銅和幾種不同濃度Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金冷加工性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)無氧銅無加工軟化現(xiàn)象，Al<

3、,2>O<,3>濃度分別為0.23，0.54，2.25vol％的低、中和高濃度Cu-Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金存在加工軟化特性，而且隨著Al<,2>O<,3>濃度增加加工軟化特性減弱。 2、利用TEM對合金不同冷軋態(tài)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)納米Al<,2>O<,3>粒子的存在會影響合金中的位錯組態(tài)，變形時產(chǎn)生的位錯在基體中常呈均勻、隨機(jī)分布，不易形成位錯胞。特別是高濃度彌散強化銅合金，由于大量納米Al<,2>O<,3>粒子的阻

4、礙作用，使得位錯難以進(jìn)行長程運動而集中，導(dǎo)致位錯胞越來越不易形成。 3、低濃度散強化銅合金冷軋變形量達(dá)到一定程度時，異號位錯互相湮滅，取向差較小的相鄰位錯胞發(fā)生合并形成尺寸較大的亞晶粒。由Hall-Petch理論可知，晶粒尺寸增加會導(dǎo)致合金強度的降低，因此當(dāng)冷軋變形量達(dá)到一定程度時出現(xiàn)加工軟化現(xiàn)象。隨著彌散Al<,2>O<,3>粒子濃度的增加，粒子對位錯的釘扎力不斷增強，異號位錯相互湮滅的機(jī)會減少，所以出現(xiàn)隨Al<,2>O<,

5、3>粒子濃度增高加工軟化現(xiàn)象減弱的現(xiàn)象。 4、單向軋制使彌散強化銅合金晶粒沿軋制方向拉長并排列形成纖維組織，由于原晶粒邊界上分布的粗大Al<,2>O<,3>粒子(0.2～0.5μm)在加工過程中會遺傳到纖維界面上，故纖維界面為弱結(jié)合面。這一結(jié)構(gòu)變化使得單向軋制的彌散強化銅合金無論是在冷軋態(tài)還是在900℃1h的退火態(tài)，其橫向強度均低于縱向的，合金力學(xué)性能各向異性明顯。 5、利用交叉軋制工藝，可使彌散強化銅合金力學(xué)性能各

6、向異性得以明顯改善。 900℃lh退火后再結(jié)晶晶粒細(xì)小，金相下難以看到再結(jié)晶晶粒。退火態(tài)合金各向異性略有增加，這可能與再結(jié)晶晶粒沿交叉軋制方向生長而具有方向性有關(guān)。 6、中濃度Cu-O.54Al<,2>O<,3>和高濃度Cu-2.25Al<,2>O<,3>兩種彌散強化銅合會在1020℃以下高溫退火時主要以回復(fù)過程為主，具有比無氧銅優(yōu)越得多的抗高溫軟化性能。高度穩(wěn)定的納米Al<,2>O<,3>粒子有阻礙合金高溫退火過程中位錯的

7、重排作用，隨著Al<,2>O<,3>粒子濃度的增加，相同溫度退火回復(fù)形成的亞晶組織減少，亞晶尺寸會更小?；貜?fù)過程中，位錯的重排會產(chǎn)生大量在冷變形時不易形成的位錯胞組織。 7、低濃度Cu-0.23Al<,2>O<,3>彌散強化銅合金抗高溫軟化性能相對較差，力學(xué)性能、金相和TEM顯微組織研究都表明，經(jīng)80％冷變形的低濃度合金在300～400℃退火1h主要以回復(fù)過程為主，500℃退火1h開始出現(xiàn)再結(jié)晶跡象。 8、低濃度Cu