高强高导 Cu -Cr -Zr 系合金的研究与应用进展

对 Cu-Cr-Zr 系合金从成分设计、制备方法、形变热处理工艺、研究热点及应用进展四个方面展开论述.分析了 Cr、Zr 对 Cu 基体的影响,概述了多种微量元素及稀土元素对铜铬锆性能的影响. 非真空熔炼的研究比其它熔炼方式要实际很多.固溶后冷变形能显著提高合金的强化效果.该类合金研究价值高,应用领域广.并提出了 Cu-Cr-Zr 系合金的研究发展趋势及存在的问题.      

新型高强高导接触导线用Cu-Cr-Zr系合金研究进展

总结了国内外电气化高速铁路接触网用接触导线的研究和使用现状,讨论了高强高导Cu-Cr-Zr系合金应用于新一代国产化接触线的必要性和可行性.分析了Cu-Cr系合金中所添加的Zr、Mg、Sn、Ti、Si及RE等不同元素对合金性能的影响,概述了当前对于Cu-Cr-Zr系合金导电率、强度、耐磨性和抗软化性等合金性能的研究现状,总结了高强高导Cu-Cr-Zr系合金在制备工艺方面的研究情况,提出几个亟待解决的问题及对进一步的研究做出展望.     

Cu-Cr-Zr合金线材织构研究

通过分析合金取向分布函数（ODF）及其反极图, 研究了塑性加工率与时效处理过程对Cu-Cr-Zr合金线材织构组分及其择优程度的影响;分析了Cu-Cr-Zr合金线材织构组分及其变化与材料性能的对应关系. 认为以{111}为主要组分的纤维织构有利于提高线材强度, 较大的道次加工量可以提高线材纤维织构组分的锐度. 高铜Cu-Cr-Zr合金具有良好的塑性, 可以采用40%以上的道次加工率进行线材加工, 以得到较高的{111}纤维织构. 合理安排中间时效处理与最终塑性加工工艺, 可以大幅度提高Cu-Cr-Zr合金线材的导电率, 获得具有理想综合性能的Cu-Cr-Zr合金.     

时效状态对Cu-Cr-Zr系合金性能的影响

采用不同时效状态和随后形变热处理工艺制备了Cu-Cr-Zr系合金,采用微观组织观察、硬度和导电率测试等手段研究了不同时效状态对双级时效Cu-Cr-Zr系合金性能的影响.结果表明:欠时效+冷轧+时效工艺和峰时效+冷轧+时效工艺制备的Cu-Cr-Zr-Mg-Si和Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金均可获得力学性能和电学性能的优良组合.其中:欠时效+冷轧+时效工艺所制备的合金综合性能更优,但加工热处理过程中性能变化剧烈,材料生产过程中性能均匀性不易控制;峰时效+冷轧+时效工艺制备的合金综合性能极其稳定,易于在生产中控制.不同工艺下的合金性能差异是由析出相与位错的交互作用机制不同造成的.     

连续挤压对铸态Cu-Cr-Zr合金性能的影响

研究了"连续挤压"工艺对铸态Cu-Cr-Zr合金的拉断力、抗拉强度、电阻率、导电率、反复弯曲及扭转等性能指标的影响。试验结果表明:采用连铸工艺生产出的Cu-Cr-Zr合金铸坯杆,经过连续挤压后,合金的抗拉强度、反复弯折性能、扭转性能指标大幅度提高,而其电阻率得到大幅度降低。通过金相分析对发现的规律进行了机理分析,为高强高导Cu-Cr-Zr合金生产工艺的开发提供理论指导。     

时效处理对Cu-Cr-Ti合金组织与性能的影响

由于高强、高导Cu-Cr-Zr合金在工业化生产熔炼时不易控制Zr的收得率,通过采用Ti替代Zr,以期获得易熔炼以及性能与Cu-Cr-Zr合金相当的时效强化型Cu-Cr-Ti合金。采用真空感应熔炼技术,经过热锻、固溶、冷轧、时效共4道工序,制备了Cu-Cr-Ti合金板材;对时效后的Cu-Cr-Ti合金的组织状态、析出相形态、析出相与基体的界面关系进行了分析;对合金的抗拉强度和导电率进行了测试。结果表明:450℃时效60 min后,Cu-0.45Cr-0.14Ti合金的综合性能最佳,抗拉强度和导电率分别达到620 MPa和64.9%IACS;Cu-0.45Cr-0.14Ti合金中纳米尺寸的Cr强化相呈现椭圆形和双花瓣形,2种形状的析出相粒子均为面心立方结构,且均与基体保持完全共格关系。     

IC引线框架用Cu-Cr-Zr系材料的研究现状与发展

从该合金的设计、制备方法、热处理和加工工艺等四方面介绍了国内外引线框架用Cu-Cr-Zr系铜合金的研究、生产和应用的现状,以及获得高强、高导Cu-Cr-Zr系铜合金的基本原理与方法。探讨了国内引线框架用铜合金的发展趋势。     

时效处理与加工量对连续挤压Cu-Cr-Zr合金性能的影响

对采用"非真空上引连铸+连续挤压"工艺试制出的Cu-Cr-Zr合金线杆进行时效处理和冷加工试验,研究时效温度和加工量对其HRB硬度、导电率及抗拉强度的影响.试验结果表明:随着时效温度的提高,Cu-Cr-Zr合金杆的软化前HRB硬度和抗拉强度先逐渐提高,而后逐渐降低,而导电率则逐步提高;时效后的Cu-Cr-Zr合金线杆,...     

Cu-Cr-Zr合金接触导线拉拔过程的有限元模拟及参数优化

Cu-Cr-Zr合金具有优良的综合性能,Cu-Cr-Zr合金接触线强度高,需要多道次拉拔成形,为了制订合理的模具结构及拉拔工艺参数,采用有限元方法,对截面积为110 mm2的接触导线拉拔过程进行了数值模拟。研究了拉拔模模角、定径带长度等模具结构参数和拉拔速度、摩擦因子等拉拔工艺参数对接触线成形过程的影响,得到了优化的拉拔模结构参数和拉拔工艺参数,为实际生产提供了模具及工艺参数设计依据。对于本研究开发的Cu-Cr-Zr合金,其强度保持在σb600 MPa的同时,导电率依然维持在80%IACS以上,适合于制做时速350 km.h-1以上的高速铁路接触导线。     

均匀化处理对Cu-Cr-Zr合金显微组织的影响

采用OM、SEM和TEM分析手段对Cu-Cr-Zr合金的铸态和均匀化组织进行研究.结果表明,Cu-Cr-Zr合金的铸态组织呈典型的枝晶状组织,主要由网状的Cr枝晶、共晶组织和基体组成,其中共晶组织是由基体和层片状的Cu5Zr相组成.在Cu-Cr-Zr合金的均匀化退火过程中,发生共晶组织的溶解和Cr相的析出.随着均匀化退火温度和时间的升高和延长,共晶组织逐渐溶解,Cr相的析出体积分数逐渐减小.合理的均匀化退火制度为900℃×12 h.     

铜铬系合金研究和发展现状

铜及铜合金材料广泛应用于电子信息、电气控制、电力传输及轨道交通等领域,随着科技进步和社会发展,对高强度、高导电同时兼备耐热、耐蚀、抗应力松弛等高性能铜合金材料的需求十分迫切。目前,铜铬系合金被认为是综合性能最优异的铜合金之一。本文简要回顾了铜铬系合金的发展历史,总结了其应用现状,重点探讨了稀土元素以及Hf, Ag, Ti, In, Mg, Zr和Sn的添加对铜铬系合金组织及性能的影响规律,并按照单一元素添加、复合元素添加、稀土元素添加的方式,分别讨论了稀土元素以及Ti, Mg, Mg与Si, Ni与Si等对铜铬锆合金组织和性能的影响。通过对文献的整理发现,微量合金元素的添加可明显改善铜铬合金强度与导电匹配性,并提高合金抗软化温度。此外,添加多元微量元素对性能的提升要优于单一元素,若匹配以合适的变形加工和热处理工艺,更易获得理想材料。今后,可以在铜铬锆合金基础上添加稀土元素,找到适宜的添加量以达到在最大化提高强度与抗软化温度的同时最小化影响其导电率。     

Influence of Cerium and Yttrium on Cu-Cr-Zr Alloys

Testing results shows that alloying with Ce and Y improves the hardness and softens temperature of cold worked Cu-Cr-Zr alloys obviously, while the conductivity was fluctuant with the variation of RE content. Observation and analysis indicate that micro-dosage RE elements helps to refine microstructure and morphology of Cu-Cr-Zr-RE alloys, suppress microstructure coarsening and improves homogeneous level of Cu-Cr-Zr alloys. Alloying with 0.01% Ce causes about 1% IACS increment of conductivity, and reduces about 2%～3.5% IACS conductivity after alloying with 0.03%～0.04% RE (Ce or Ce Y) for Cu-Cr-Zr alloys. The microstructure of as-cast Cu-Cr-Zr alloy is refined after alloying with 0.01% Ce while the plasticity is improved slightly. Alloying with 0.01%～0.04% RE improves the softening temperature of deformed Cu-Cr-Zr alloys about 20～40 K; hardness is also improved about 20～35 HV. Test data indicate that alloying with Ce Y raises softening temperature and hardness of Cu-Cr-Zr alloys more notably than alloying with pure Ce.     

高导耐热电极合金QCr0．6—0．1的形变热处理工艺研究

含0．5％-1％Cr、0．1％左右zr的铜-铬-锆合金（试验用暂定牌号QCr0．6—0．1）,是著名的电阻焊电极合金,具有导电导热性好、抗软化性高的特点,广泛用于软钢和镀锌钢板的电阻焊领域,其性能取决于该合金生产过程中的形变热处理工艺。在研究了规模化生产条件下,不同形变热处理工艺对材料性能的影响,提出了该合金的形变热处理原则,对规模化生产开发该类具有巨大商业价值的合金品种具有指导意义。     

Cu-Cr-Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,在变形温度650~850℃、应变速率0.001~10 s~(-1)和总压缩应变量50%的条件下,对Cu-Cr-Zr合金的流变应力行为进行研究.通过应力-应变曲线和显微组织图分析了合金在不同应变速率、不同应变温度下的变化规律.结果表明:应变速率和变形温度对合金再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶;应变速率越小,合金也同样容易发生动态再结晶,并且对应的峰值应力也越小.从流变应力、应变速率和温度的相关性,得出了该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和流变应力方程.研究分析Cu-Cr-Zr合金的热加工性能,可为生产实践提供理论指导与借鉴.     

选区激光熔化CoCrFeNi-X高熵合金的研究进展

CoCrFeNi高熵合金因其单一稳定的面心立方固溶体结构,具有优异的塑性变形能力和较高的屈服强度,已成为众多追求高韧性制件研究的热门体系之一。同时选区激光熔化技术因其成形尺寸灵活和超快加热冷却速率,具备传统制备方式不可比拟的优势。通过梳理近些年选区激光熔化技术成功制备出的CoCrFeNiX高熵合金体系,首先针对8种不同合金体系的相结构和组织形貌,分析了组织结构对力学性能的影响;其次针对3种采用不同工艺参数制备的CoCrFeNi-X高熵合金成形件,分析制备工艺对成形密度及力学性能的影响;最后就合金成分设计对CoCrFeNi-Alx、CoCrFeNi-Mn两种主流合金体系做了详细研究现状分析。期望对采用选区激光熔化技术制备CoCrFeNi-X体系高熵合金的实验研究和工业应用提供一定的理论指导。     

Effect of processing and heat treatment on behavior of Cu-Cr-Zr alloys to railway contact wire

A new series of Cu-Cr-Zr alloys to be used as railway contact wire, Cu-0.26 wt pct Cr-0.15 wt pct Zr, Cu-0.13 wt pct Cr-0.41 wt pct Zr, and Cu-0.34 wt pct Cr-0.41 wt pct Zr, were studied. The results indicated that processing and aging treatment had an effect on the microstructure, tensile strength, and electrical conductivity behavior of the Cu-Cr-Zr alloys. Process I (solution treatment + cold work + aging) was superior to process II (cold work + solution treatment + aging), because precipitation can occur heterogeneously at the dislocations and subcells. An appropriate processing and aging treatment may improve the properties of the alloys due to the formation of fine, dispersive, and coherent precipitates within the matrix. It is demonstrated that the best combination of tensile strength and electrical conducitivity, on the order of 599 MPa and 82 pct IACS (International Annealed Copper Standard), respectively, can be obtained in alloy Cu-0.34 wt pct Cr-0.41 wt pct Zr in the solution-heat-treated, cold-worked, and aged condition. The mechanism of tensile and conductive properties of Cu-Cr-Zr alloy is also discussed.     

SPD技术对锆及锆合金力学行为影响研究现状

综述了锆及锆合金剧烈塑性变形(SPD)后性能变化的研究进展,系统阐述了锆及锆合金经剧烈塑性变形后显微硬度、拉伸/压缩性能、高低周疲劳性能,重点介绍了SPD技术在纯锆、Zr-Nb系合金中的应用。经过剧烈塑性变形后,锆及锆合金的抗拉强度及屈服强度均显著提升,但依据剧烈塑性成形轨迹、合金成分、第二相分布、热处理制度不同,其提升程度存在一定的差别。位错滑移是锆及锆合金高周疲劳的主要损伤机制,位错运动(包括位错滑移及位错攀移)是锆及锆合金低周疲劳的主要损伤机制。文章最后指出现阶段锆及锆合金SPD技术的发展趋势及应用前景。     

锆合金的织构及其对性能的影响

锆合金被广泛应用于核反应堆中，作为燃料元件的包壳材料或堆内结构部件，织构会影响其众多的应用性能，因此织构的研究及控制在锆合金的开发利用中具有重要作用。综述了，锆合金塑性变形的滑移和孪生系统；锆合金管板材的织构特点及控制方法；热轧温度对锆合金板材织构的影响以及退火处理锆合金织构的演化；并分别总结了织构与锆合金屈服强度、蠕变强度、碘致应力腐蚀开裂、氢化物取向分布以及辐照生长等性能的相互关系。     

微量Ce对Cu-Cr-Zr合金性能的影响

研究了C e对电气化铁路用高强高导接触线Cu-C r-Z r合金的强度、硬度、导电性和耐高温性等的影响。结果表明:微量C e的加入可以提高Cu-C r-Z r合金的强度、硬度和耐热性,抗拉强度可达637M Pa,导电率为82.16%IACS,相对于Cu-C r-Z r合金强度提高了56M Pa,而导电性略有降低。