銅合金作為集結(jié)構(gòu)與功能要求為一體的有色金屬材料,被廣泛運(yùn)用于集成電路引線框架、高速鐵路電氣接觸線、傳熱導(dǎo)熱元件等眾多領(lǐng)域。為了滿足高鐵接觸線對(duì)大長(zhǎng)度、高強(qiáng)度、高導(dǎo)電的要求,Cu-Cr系合金成為了該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為解決含有難熔易燒損元素銅合金制備的難題,課題組開(kāi)發(fā)了一種新型Cu-Cr-In合金,有效提升生產(chǎn)效率及穩(wěn)定性。本工作重點(diǎn)研發(fā)適用于新型高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-In合金的制備加工工藝,研究合金在制備加工過(guò)程中組織與性能的演變規(guī)律,揭示合金成分、制備工藝、組織、性能的內(nèi)在關(guān)聯(lián)規(guī)律,對(duì)Cu-Cr-In合金的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)具有重要的理論指導(dǎo)意義。本文通過(guò)大氣環(huán)境下熔煉、鐵模鑄造的方法制備Cu-Cr-In合金鑄錠,采用掃描電鏡觀察鑄態(tài)合金初生相的形貌,運(yùn)用Scheil模型模擬合金凝固過(guò)程中溶質(zhì)原子分布規(guī)律。結(jié)合透射電鏡（TEM）、高分辨透射電鏡（HRTEM）和原子探針層析技術(shù)（APT）等分析技術(shù),對(duì)不同In含量的Cu-Cr-In合金組織性能開(kāi)展研究,分析Cu-Cr-In合金時(shí)效過(guò)程中In對(duì)Cr相析出行為的影響,同時(shí)采用等溫壓縮熱模擬試驗(yàn)研究Cu-Cr-In合金的熱變形行為。研究“熱擠壓—拉拔—固... 

【文章來(lái)源】：江西理工大學(xué)江西省

【文章頁(yè)數(shù)】：145 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

合金元素對(duì)銅導(dǎo)電、再結(jié)晶性能的影響[1,2]

第一章緒論3從而使材料的強(qiáng)度升高。固溶強(qiáng)化效果與溶質(zhì)原子含量、溶質(zhì)與基體原子的尺寸差呈正比例相關(guān)。溶質(zhì)原子含量越高、原子尺寸相差越大，強(qiáng)化效果越明顯。另外，Cottrell效應(yīng)、Snock效應(yīng)、化學(xué)作用、靜電作用和有序強(qiáng)化等均會(huì)影響合金的強(qiáng)化效果[7]。Fleischer等人[8]提出合金元素在Cu中固溶強(qiáng)化主要是由于固溶原子與螺位錯(cuò)之間的彈性相互作用產(chǎn)生的，這種相互作用是由于合金元素與Cu之間的剪切模量、原子尺寸的差異引起的，其中剪切模量的差異起主要作用。固溶原子引起基體晶格畸變，電子在合金中運(yùn)動(dòng)、傳導(dǎo)過(guò)程中增大了電子的散射概率，從而造成合金電阻率升高、導(dǎo)電率降低。圖1.2所示為不同元素對(duì)Cu的電阻率的關(guān)系圖。溶質(zhì)原子濃度越高，Cu電阻率升高。圖1.2合金元素與銅電阻率的關(guān)系[9,10]添加固溶元素能提高合金強(qiáng)度，但也惡化合金的電學(xué)性能。因此，通過(guò)單一的固溶強(qiáng)化的方法來(lái)提高高強(qiáng)高導(dǎo)合金強(qiáng)度的效果有限，因此還必須與其他強(qiáng)化方式相結(jié)合。1.3.2形變強(qiáng)化金屬或合金在變形過(guò)程中會(huì)形成大量的位錯(cuò)，在變形過(guò)程中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、相互纏結(jié)，形成割階，減弱位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)；另外，位錯(cuò)之間相互作用，纏結(jié)、塞積，又進(jìn)一步阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而使合金的強(qiáng)度、硬度升高，這個(gè)過(guò)程稱為形變強(qiáng)化。合金強(qiáng)度一般是受多種強(qiáng)化機(jī)制共同作用。合金在形變過(guò)程中發(fā)生位錯(cuò)增殖，位錯(cuò)密度升高[11]，大量位錯(cuò)相互作用形成形變強(qiáng)化的同時(shí)，由于合金受力變形，晶粒發(fā)生破碎也產(chǎn)生了細(xì)晶強(qiáng)化的效果。王余強(qiáng)等人[12]對(duì)純Cu線進(jìn)行冷拉變形，隨著真應(yīng)變的升高，純銅線的抗拉強(qiáng)度逐漸增大，其中形變強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化起主要強(qiáng)化作用。合金進(jìn)行冷變形并發(fā)生塑性變形，產(chǎn)生大量位錯(cuò)、空位等缺陷，導(dǎo)致電子傳輸過(guò)程中發(fā)生散射，合金電導(dǎo)率降低。

第一章緒論6(a)Cu-Cr相圖(b)富Cu區(qū)域相圖圖1.3Cu-Cr相圖[27]1.4.2第三組元對(duì)Cu-Cr系合金的影響向合金中添加少量第三或第四組元形成的Cu-Cr系合金兼具優(yōu)良的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，因而也被廣泛運(yùn)用于高鐵接觸線[32-34]、引線框架材料[35-37]、熱交換[32,38]等領(lǐng)域。在Cu-Cr合金常見(jiàn)的添加元素有Zr[30,33,39]、Ag[6,40,41]、Mg[42]、Ti[43,44]等，且不同元素對(duì)合金的作用機(jī)理不同。1.4.2.1第三組元對(duì)合金凝固過(guò)程的影響Cu-Cr合金凝固過(guò)程中形成的鑄態(tài)組織主要有富Cu相、富Cr相及共晶組織（Cu+Cr）所構(gòu)成。合金的微觀組織結(jié)構(gòu)主要與合金的成分、冷卻強(qiáng)度、冷卻方式等因素有關(guān)[4,32,45]。大量的研究表明，在Cu-Cr合金中添加第三組元，會(huì)對(duì)合金的凝固過(guò)程產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變合金組織中的富Cr相的形貌與分布情況。Tanaka等人[46]提出Zr的添加，能改變Cu-Cr-Zr合金的固相體積分?jǐn)?shù)，從而改變初生Cr相的結(jié)晶數(shù)量，共晶Cr相減少。Sun等人[47]指出添加Zr元素組成的Cu-Cr-Zr合金，在快速凝固過(guò)程中，Zr元素對(duì)液固兩相分離起抑制作用，使得合金在凝固過(guò)程中生成的初生Cr相更為細(xì)校Wang等人[48]發(fā)現(xiàn)Ti元素添加也對(duì)合金的凝固過(guò)程產(chǎn)生影響，其可通過(guò)提高Cu29Cr合金液固轉(zhuǎn)變的臨界過(guò)冷度，減小臨界形核半徑，增大形核率，進(jìn)而細(xì)化合金晶粒。Tian等人在Cu-15Cr中添加0.24Zr后，合金的共晶Cr相數(shù)量減少，且樹(shù)枝狀Cr相更為細(xì)小，并提出Zr能抑制合金共晶Cr相的形成并細(xì)化樹(shù)枝狀初生Cr相[49]。Liu等人[50,51]發(fā)現(xiàn)Ag能減小鑄態(tài)組織中初生Cr相的尺寸，并使多相間變形協(xié)調(diào)性更好。Si能穩(wěn)定Cu-Fe合金快速凝固時(shí)的液體混溶隙[52]，而對(duì)Cu-Cr合金來(lái)說(shuō)，Yu等人[53]指出Si能使Cu-Cr二元體系中亞穩(wěn)液相分離趨于穩(wěn)定，提升臨界溫度，并出現(xiàn)核?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]上引-連續(xù)擠壓法制備Cu-Cr-Ag合金的組織與性能[J]. 徐高磊,彭麗軍,米緒軍,解浩峰,黃國(guó)杰,楊振,馮雪,尹向前,劉冬梅.  稀有金屬材料與工程. 2019(04)
[2]低濃度Cu-Ni-Si合金的組織與性能[J]. 劉峰,米緒軍,馬吉苗,黃國(guó)杰,洪松柏,解浩峰,彭麗軍.  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2019(02)
[3]熱軋Cu-Cr和Cu-Cr-CNT納米復(fù)合材料的比較研究（英文）[J]. S.SHAKIB HAMEDAN,M.ABDI,S.SHEIBANI.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018(10)
[4]Achieving High Strength and High Electrical Conductivity in a CuCrZr Alloy Using Equal-Channel Angular Pressing[J]. Yun-Xiang Tong,Yu Wang,Zhi-Min Qian,Dian-Tao Zhang,Li Li,Yu-Feng Zheng.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2018(10)
[5]Cu-Cr-In合金形變熱處理過(guò)程的組織與性能演變研究[J]. 李明茂,張小平,陳輝明,汪航,楊斌.  稀有金屬. 2017(12)
[6]大拉銅線冷拉拔過(guò)程組織及性能研究[J]. 王余強(qiáng),劉勁松,趙天章,張士宏.  沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(05)
[7]行星軋制條件下Cu-Cr-Zr合金棒坯的裂紋研究（英文）[J]. 付亞波,崔靜,曹志強(qiáng).  稀有金屬材料與工程. 2015(03)
[8]冷卻速度對(duì)銅凝固過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變影響的模擬（英文）[J]. 易學(xué)華,鐘慶湖,陳書(shū)漢,卜壽亮.  材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2014(06)
[9]強(qiáng)變形對(duì)Cu-Cr合金組織性能的影響[J]. 宋魯男,劉嘉斌,黃六一,曾躍武,孟亮.  金屬學(xué)報(bào). 2012(12)
[10]高速電氣化鐵道用CuSn合金接觸線成形工藝研究[J]. 支海軍,徐玉松,陸敏松,鄭莉芬.  鑄造技術(shù). 2009(12)

博士論文
[1]高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-Zr合金組織和性能的研究[D]. 潘振亞.上海交通大學(xué) 2015
[2]Cu-Cr-Zr系合金微觀組織演變規(guī)律及合金元素交互作用機(jī)理的研究[D]. 彭麗軍.北京有色金屬研究總院 2014

碩士論文
[1]高強(qiáng)高導(dǎo)Cu-Cr-In合金的組織與性能研究[D]. 張小平.江西理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3287443