本文關鍵詞：Ti、Sn、Zn對Cu-Ni合金微觀組織和性能的影響

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【摘要】：本研究通過在Cu-Ni二元合金中加入金屬元素Ti,形成化合物析出Cu4Ti相、Ni2Ti相和少量的NiTi相來細化Cu-Ni合金的晶粒尺寸。同時,合金元素Ti彌散分布在Cu-Ni合金中,提高了Cu-Ni合金的強度。在對Cu-Ni-Ti合金進行時效處理后,使Cu-Ni-Ti合金中的析出相逐漸增多,固溶在銅中的合金元素減少,電子的散射能力下降,從而提高了Cu-Ni-Ti合金的電導率。首先對Cu-Ni-Ti合金進行成分設計、鍛壓、軋制和時效處理,并對Cu-Ni-Ti合金進行金相顯微組織分析、X射線衍射分析、差熱分析、掃描電鏡分析和能譜分析。通過對Cu-Ni-Ti合金進行合理的成分設計,有效地避免了合金元素Ti對Cu-Ni合金電導率的影響。為了改善Cu-Ni-Ti合金的綜合性能,在Cu-Ni-Ti合金的基礎上,通過添加合金元素Zn、Sn提高Cu-Ni-Ti合金的電導率和硬度。使用光學電子顯微鏡(OM)、差熱分析儀(DTA)、X射線衍射儀(XRD)、EDS能譜分析儀和掃描電鏡(SEM)等分析測試手段,對Cu-Ni-Ti-Zn合金和Cu-Ni-Ti-Sn的顯微組織及第二相形貌和成分進行了分析。結合差熱分析對時效后的生成相進行了分析和判斷,同時采用Miedema理論模型對Cu-Ni-Ti-Zn合金各生成相相序進行了熱力學計算。研究結果表明:(1)Cu-Ni-Ti(電導率為54.17%IACS,維氏硬度為201Hv)合金的綜合性能要優(yōu)于C7025(Cu-3.0Ni-0.65Si-0.15Mg是一種常用的引線框架材料,電導率為50%IACS,維氏硬度約為200Hv)合金。因此,作為一種新型引線框架用銅合金材料,Cu-Ni-Ti合金具有良好的電導率和硬度。(2)在Cu-Ni-Ti合金中加入金屬元素Sn,生成了新的化合物相Sn3Ti5�；衔锵郤n3Ti5對Cu-Ni-Ti合金的晶粒細化效果顯著,提高了Cu-Ni-Ti合金的強度。同時合金元素Sn的加入提高了Cu-Ni-Ti合金的韌性和軋制加工性能。使銅合金的電導率和硬度也有一定的提高。(3)金屬元素Zn的加入對Cu-Ni-Ti合金起到了晶粒細化的作用,同時使Cu-Ni-Ti合金的硬度也得到了明顯的提高。隨著合金中Zn含量的增加,合金試樣的晶粒度在減小。當Cu-Ni-Ti合金中的Zn含量增加到一定程度時,晶粒度卻沒有繼續(xù)減小,硬度值也在下降。因此,在Cu-Ni-Ti合金中Zn的含量為0.05wt%時,Cu-Ni-Ti-Zn合金的力學性能最優(yōu)。合金元素Zn的加入可導致Cu-Ni-Ti合金的電導率下降,但在加入少量Zn時對Cu-Ni-Ti合金電導率的影響不大。
【關鍵詞】：Cu-Ni-Ti合金 Cu-Ni-Ti-Sn合金 Cu-Ni-Ti-Zn合金 電導率 維氏硬度
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.11
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 銅合金的強化方法11-13
• 1.2.1 細晶強化12
• 1.2.2 彌散強化12
• 1.2.3 加工硬化12-13
• 1.2.4 時效析出強化13
• 1.3 銅合金電導率的影響因素13-14
• 1.4 銅合金材料在集成電路引線框架材料中的應用14-15
• 1.5 本文研究內容15-17
• 第二章 銅合金的制備及分析方法17-25
• 2.1 銅合金的制備18-21
• 2.1.1 銅合金的成分設計18-20
• 2.1.2 銅合金的冶煉20
• 2.1.3 銅合金的軋制及熱處理20-21
• 2.2 銅合金的分析方法21-23
• 2.2.1 金相顯微組織觀察（OM）21-22
• 2.2.2 差熱分析（DTA）22
• 2.2.3 X射線衍射分析（XRD）22
• 2.2.4 掃描電鏡觀察（SEM）及能譜分析(EDS)22
• 2.2.5 Miedema理論模型形成熱計算22-23
• 2.3 銅合金的性能檢測23-25
• 2.3.1 硬度檢測23
• 2.3.2 電導率檢測23-25
• 第三章 合金元素Ti對Cu-Ni合金微觀組織和性能的影響25-39
• 3.1 引言25-26
• 3.2 Cu-Ni-Ti合金金相顯微組織分析26-28
• 3.3 X射線衍射分析（XRD）28-29
• 3.4 掃描電鏡分析（SEM）和能譜分析（EDS）29-30
• 3.5 差熱分析（DTA）30-33
• 3.6 Cu-Ni-Ti合金的硬度和電導率檢測33-36
• 3.6.1 鑄態(tài)和軋制態(tài)合金試樣的電導率和硬度檢測33-34
• 3.6.2 時效態(tài)Cu-Ni-Ti合金試樣的電導率和硬度檢測34-36
• 3.7 本章小結36-39
• 第四章 合金元素Sn對Cu-Ni-Ti合金微觀組織和性能的影響39-53
• 4.1 引言39-40
• 4.2 Cu-Ni-Ti-Sn合金金相顯微組織分析40-42
• 4.3 X射線衍射分析（XRD）42-43
• 4.4 掃描電鏡分析（SEM）和能譜分析（EDS）43-45
• 4.5 差熱分析（DTA）45-47
• 4.6 Cu-Ni-Ti-Sn合金的硬度和電導率檢測47-51
• 4.6.1 鑄態(tài)和軋制態(tài)合金試樣的電導率和硬度檢測47-48
• 4.6.2 時效態(tài)合金試樣的電導率和硬度檢測48-51
• 4.7 本章小結51-53
• 第五章 合金元素Zn對Cu-Ni-Ti合金微觀組織和性能的影響53-65
• 5.1 引言53-54
• 5.2 Cu-Ni-Ti-Zn合金金相顯微組織分析54-56
• 5.3 掃描電鏡分析（SEM）和能譜分析（EDS）56-58
• 5.4 差熱分析（DTA）58-59
• 5.5 Miedema形成熱計算59-60
• 5.6 Cu-Ni-Ti-Zn合金的硬度和電導率檢測60-64
• 5.6.1 鑄態(tài)和軋制態(tài)合金試樣的電導率和硬度檢測60-62
• 5.6.2 時效態(tài)合金試樣的電導率和硬度檢測62-64
• 5.7 本章小結64-65
• 第六章 結論與展望65-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學術論文74

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本文編號：753792