热轧淬火Cu-Cr系合金的性能和组织演变

利用在线热轧淬火工艺和随后的形变热处理工艺制备Cu-Cr系列合金带材,并采用硬度、电导率测试与光学显微镜、透射电子显微镜观察的方法,研究合金在制备加工过程中的性能和组织演变。结果表明:在线热轧淬火和后续的形变热处理工艺可成功地制备高硬度、高导电和抗软化性能优异的Cu-Cr系合金带材。具有有序FCC结构、与基体呈立方立方位向关系的Cr相从过饱和固溶体中分解出来是时效过程中合金硬度和电导率提高的原因。Cu-Cr系合金的高硬度是细晶强化、应变强化和析出强化共同作用的结果,而高电导率是由于时效析出极大地降低了基体中溶质原子浓度。     

Cu-Cr合金时效过程的相变动力学

通过测量电导率研究了Cu-Cr合金450℃的相变动力学。利用电导率与新相析出量之间的关系计算新相析出体积分数,推导出450℃下的Avrami经验方程和电导率方程。在此基础上作450℃时效时的相变动力学"S"曲线。并用固溶体脱溶分解反应机理的积分方程验证Avrami经验方程的正确性。通过同样的方法计算出420~600℃的n和b值,并利用Cu-Cr合金在不同温度下的n和b值作Cu-Cr合金等温转变动力学"C"曲线。450℃×1 h时效Cu-Cr合金主要为GP区,450℃×8 h时效Cu-Cr合金主要析出相为具有cube-on-cube位向关系的有序fcc富Cr相。     

高强高弹Cu-2Ti合金时效热处理行为研究

为了研究Cu-2Ti合金的时效析出规律,设计了合金时效工艺参数,研究了合金性能与析出相的关系,并利用电导率的变化推导了析出相转变动力学方程。结果表明:Cu-2Ti合金的最佳时效工艺参数为350℃保温6 h,此时其抗拉强度和导电率分别为905 MPa和13.3%IACS,Cu-2Ti合金时效析出相转变动力学符合Avrami方程。     

Cu-0.1Ag-0.26Cr合金的时效析出动力学

采用真空熔炼的方法制备了Cu-0.1Ag-0.26Cr合金,通过显微硬度、电导率测试等方法,对合金的时效性能进行了研究,利用Avrami方程结合时效过程中电导率的变化分析了合金的相变动力学.结果表明:试验合金在450℃时效2h达到电导率和显微硬度的良好结合,导电率87.36％IACS,显微硬度125 HV;合金在500℃时效时的相变动力学方程为f=1- exp( -0.1305t0.3709),导电率方程为σ=54.82+ 35.33×(1- exp(-0.1305t0.3709)).     

高强高弹Cu-Ti-(Cr)合金时效行为研究

以Cu-3Ti合金为研究对象,系统地研究了不同时效条件下合金组织演变及性能的差异,以此探讨了Cu-3Ti的最佳时效工艺。此外,通过添加Cr元素,探究了Cr元素对合金组织及性能的影响,并进一步研究了不同变形量下形变Cu-Ti-Cr合金的时效行为。结果表明:添加Cr元素可以减缓调幅分解进程,延迟不连续沉淀形核长大过程。虽然Cu-3Ti-0.5Cr合金在固溶状态下硬度与电导率均落后于Cu-3Ti,但在90%轧制和450℃时效12h后,硬度高于Cu-3Ti,电导率也未出现大幅下降。     

微量Ni元素添加对Cu-Cr合金析出行为及性能的影响

采用真空熔炼设备在氩气环境下制备了Cu-Cr和Cu-Cr-Ni合金，然后进行950℃×1 h固溶和450℃时效处理。使用维氏硬度计、直流数字电阻测试仪、光学显微镜和透射电镜对两种合金的性能和组织进行了分析和表征。结果表明，Cu-Cr-Ni合金在450℃时效8 h后的硬度达到峰值，为124.6 HV0.5,此时导电率为83.2%IACS,而Cu-Cr合金在450℃时效1 h后的硬度达到峰值，为116.7 HV0.5,说明Ni的添加提高了Cu-Cr合金的硬度，且能保持较高的导电率。Cu-Cr-Ni合金在时效初期(1 h)即观察到bcc-Cr相，表明Ni的添加加快了析出相的析出速率，并促进析出相由fcc-Cr结构向bcc-Cr结构转变。另外，Cu-Cr-Ni合金在时效12 h后Cr析出相仍与基体保持半共格关系。     

Cu-0.3Cr-0.05Ti合金时效析出动力学北大核心CSCD

研究了时效温度和时间对Cu-0.3Cr-0.05Ti合金导电率的影响。结果表明:Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在400℃×2 h时效,可获得83%IACS的导电率,随着时效时间的延长,导电率变化趋于平缓。根据导电率与新相的转变量之间的关系计算出时效过程中新相的转变比率,利用马基申-富列明格规律和Avrami经验方程,推导出Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在不同时效温度的析出动力学方程,并得到合金不同时效温度的等温转变曲线。     

Cu-0.3Cr-0.05Ti合金时效析出动力学

研究了时效温度和时间对Cu-0.3Cr-0.05Ti合金导电率的影响。结果表明:Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在400℃×2 h时效,可获得83%IACS的导电率,随着时效时间的延长,导电率变化趋于平缓。根据导电率与新相的转变量之间的关系计算出时效过程中新相的转变比率,利用马基申-富列明格规律和Avrami经验方程,推导出Cu-0.3Cr-0.05Ti合金在不同时效温度的析出动力学方程,并得到合金不同时效温度的等温转变曲线。     

时效对冷轧态Cu-Cr-(Sc)合金组织和性能的影响

对冷轧态Cu-Cr和Cu-Cr-Sc合金进行时效处理，使用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计和涡流金属导电仪等研究了不同时效温度和时间对合金显微硬度、抗拉强度和导电率的影响。结果表明：480℃时效1 h后，Cu-Cr-Sc合金的综合性能较佳，其显微硬度达到161 HV0.1,导电率达到81.9%IACS,抗拉强度达到491 MPa;相较于480℃时效1 h的Cu-Cr合金，显微硬度提升了24.8%,抗拉强度提升了35.3%,导电率下降了12.9%,表明添加Sc可以显著提升Cu-Cr合金的力学性能，但是会略微降低导电率。微观组织分析表明Cu-Cr-Sc合金峰值时效后析出了Cr相，主要形貌为咖啡豆状和球状，析出相均为面心立方结构，与基体保持良好的共格关系。     

Cu-Cr-Fe合金的时效析出行为

采用真空熔炼方法制备了Cu-0.32Cr-1.82Fe、Cu-0.33Cr和Cu-1.87Fe合金,随后分别进行了固溶-时效和固溶-冷变形-时效处理.采用XRD物相分析、点阵参数测量、硬度和电导率测试等手段,研究了合金在不同热处理状态下的时效行为.结果表明,同时添加Cr、Fe元素能够显著提高合金硬度,但对导电性能影响不大.Cu-0.32Cr-1.82Fe合金经1 000℃×2 h固溶处理、80%变形,在480℃时效60 min后其硬度(HV)和电导率分别可达215和31.9 MS/m.     

直流电流下Cu-0.33Cr-0.06Zr合金的时效动力学

采用固溶+冷变形+不同直流电流密度下的时效工艺制备了Cu-0.33Cr-0.06Zr(质量分数,下同)合金试样。进行了450℃下不同时效时间及不同电流密度的时效试验,研究了时效电流和时间对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金导电性能的影响。采用透射电镜观察时效合金组织,探讨了不同电流密度下该合金的时效析出动力学。结果表明,合金在电流密度为100A/cm2的直流电流下时效,电导率低于无电流时效的;而在电流密度为400 A/cm2下时效2h后,电导率达到49.5MS/m,接近峰值,高于无电流时效的。时效后合金析出Cr相和CuZr3相,通过对电导率与析出相体积分数关系的分析,确定了合金在不同温度下时效的相变动力学Avrami经验方程和电导率方程。     

体育器材传感器用Cu-Cr合金的组织与性能研究

通过真空感应熔炼制备了过饱和的Cu-Cr合金,对该合金进行固溶处理后,在不同温度下进行时效处理。采用光镜和扫描电镜观察了合金组织,并检测了该合金的强度及硬度,测量了合金电导率。研究结果表明:过饱和Cu-Cr合金在合适温度下时效处理,可获得良好的力学性能和电性能,当时效温度为475℃时,Cu-Cr合金抗拉强度最大达到371 MPa,硬度高于150 HB;Cu-Cr合金在时效过程中析出了大量的铬颗粒,并与初析的较大颗粒的铬颗粒弥散分布在铜基体中,起到了析出强化效果。     

La，Fe（或Co）／Ti对Cu-Cr-Zr合金时效特性的影响

研制了新型集成电路引线框架Cu-Cr-Zr系列合金，通过电导率、硬度、抗拉强度测试以及透射电镜观察，考察了微量合金元素La，Fe／Ti，Co／Ti元素以及时效工艺对合金性能的影响。结果表明：稀土元素La可以改善A合金(Cu-Cr-Zr-Zn)的硬度及导电率；加入Fe／Ti，Co／Ti元素，大大提高了合金的强度和硬度，并使其时效的强度及硬度峰值延后。在970℃固溶处理、70％冷变形及不同温度时效2h后，A合金(Cu-Cr-Zr-Zn)及B合金(Cu-Cr-Zr-Zn-La)在450℃时达到硬度和强度峰值，分别为HV1770MPa和525MPa及HV1840MPa和554MPa，电导率分别为78％和80％IACS；在970℃固溶处理，60％冷变形，500℃时效2h，50％冷变形及不同温度2次时效2h后，C合金(Cu-Cr-Zr-Zn-Fe-Ti-La)及D合金(Cu-Cr-Zr-Zn-Co-Ti-La)在450℃时达到硬度和强度峰值，分别为HV2120MPa，683MPa及HV2040MPa和651MPa，电导率分别为65％和70％IACS。     

微量Ce和Ti对AlCuMgAg合金组织和性能的影响

采用拉伸测试和显微组织分析，研究了微量Ce和Ti对AlCuMgAg合金组织和性能的影响。结果表明，添加Ce或Ti，能加速合金的时效硬化。提高合金室温抗拉强度，但只有添加Ce能提高合金的高温耐热性能；显微组织分析表明。Ce或Ti的添加并不改变强化析出相的种类，但能细化析出相。提高其密度。同时添加Ce和Ti，合金中形成了1种新的硬而脆的AlTiCeCu金属间化合物相，降低了合金的时效硬化和拉伸强度，使强化析出相的析出受到抑制。     

合金化对Cu-Cr-Zr-Ti合金组织与性能的影响

通过中频感应熔炼-铁模浇铸的方法制备了30 mm×100 mm的Cu-Cr-Zr-Ti合金铸锭,采用固溶-时效工艺进行了热处理。使用涡流电导率仪、显微硬度计、金相显微镜、扫描电镜对合金的组织与性能进行了分析。研究表明,大气熔炼的Cu-Cr-Zr-Ti铸态组织中存在树枝状初生Cr相和棒状富Zr相,不同Cr、Zr、Ti含量合金铸态、固溶态显微组织存在较大差异;Ti含量的增加明显降低合金的导电率,提升合金的硬度。     

自力型触指用高强高导铜合金带材的制备工艺

以自力型触指用高强高导Cu-Cr合金带材为研究对象,尝试开发一种满足高压开关自力型触指服役条件的Cu-Cr合金制备加工技术。结果表明,基于中小批量生产条件的自力型触指用Cu-Cr合金带材,获得最佳组织、性能的制备工艺为:铸坯热变形—固溶处理—二次热变形—冷变形—时效处理。以该工艺生产加工的Cu-Cr合金,硬度可达130.5 HBW,电导率可达90.5%IACS。     

Zr对Cu-4Ti-0.05RE合金组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对Cu-4Ti-0.05RE和Cu-4Ti-0.12Zr-0.05RE两种合金的微观组织进行观察。对比分析发现添加Zr元素会抑制时效过程中形成片层组织(即延缓过时效的发生);两种合金在峰值时效时析出相均为亚稳的β′-Cu4Ti相,而在过时效状态下均会出现稳定的β-Cu3Ti相。采用显微硬度计和电导率测试仪分别研究两种合金在时效过程中显微硬度和电导率的变化规律。发现Cu-4Ti-0.05RE合金在450℃,6h达到峰值时效,此时合金的显微硬度HV是3150MPa,电导率是11.99%IACS;而Cu-4Ti-0.12Zr-0.05RE合金在450℃,8h达到峰值时效,此时合金的显微硬度HV是3350MPa,电导率是11.41%IACS。     

超高强度Cu-Ni-Si合金的研究进展

综述了Cu-Ni-Si系合金开发原理、成分设计及制备工艺,归纳总结了该合金性能与Ni、Si元素的质量比值、添加合金元素的种类和数量以及制备技术之间的关系,并介绍了不同工艺路线下Cu-5.2Ni-1.2Si合金时效后硬度和导电率的变化规律.     

Zr添加方式及加入量对CuCrZr合金组织与性能的影响

采用真空电弧熔炼-水冷坩埚法制备CuCrZr三元合金,研究了Zr的添加方式及加入量对CuCrZr合金微观组织和性能的影响。结果表明,以Cu60Zr40中间合金的方式加入获得的CuCrZr合金组织和成分更均匀。与直接添加Zr制备的CuCrZr合金相比,采用中间合金的铜基体中熔入了更多的Cr和Zr。Zr含量在1%~4%范围内,随着Zr含量的增加,铸态和时效态CuCrZr合金的硬度均增加,导电率均减小;时效态下合金组织的共晶区域逐渐增大。经过时效处理,更多的Cr和Zr元素从Cu基体中析出,导致合金的导电率和硬度提高。     

自力型触指用高强高导铜合金带材制备工艺研究

以自力型触指用高强高导Cu-Cr合金带材为研究对象,尝试开发一种满足高压开关自力型触指服役条件的Cu-Cr合金制备加工技术。结果表明,基于中小批量生产条件的自力型触指用Cu-Cr合金带材,获得最佳组织、性能的制备工艺为：铸坯热变形—固溶处理—二次热变形—冷变形—时效处理。以该工艺生产加工的Cu-Cr合金,硬度可达130.5 HBW,电导率可达90.5%IACS。