Cu-Cr-Zr合金时效强化机理

研究了不同时效工艺对Cu-0．7Cr-0．13Zr合金硬度、强度和导电率性能的影响,利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相。结果表明：在500℃时效30min析出相为Cu5Zr,硬度和导电率可达116．7HV和47％IACS。500℃时效6h后,硬度和导电率为140HV和76％IACS,强度达到峰值430MPa,弥散共格的析出相Cr是强度提高的重要原因,强化效应与采用共格强化机理计算的结果非常接近。合金在500℃时效8h硬度和强度仍具有135．6HV和410MPa,导电率为77％IACS,析出相仍较细小但与基体失去共格关系。     

Zr元素对Cu-Cr-Y合金组织和性能的影响

对添加微量Zr元素的Cu-0.8Cr-0.05Y(wt％)合金进行冷轧及时效处理,分析了各试样的显微组织、硬度及导电率,研究了热处理后该合金的时效行为.结果表明:适量Zr元素的加入,可细化合金的显微组织.Zr的加入可抑制合金时效过程中Cr析出相的长大,细化Cr析出相,提高合金强度,能有效的保持强度.适量添加量为0.15wt％～0.20wt％,经90％冷轧变形,在480℃时效60 min后,显微硬度可达198 HV,导电率达81％IACS,可获得优良的硬度与导电率匹配的综合性能.     

后时效对超细晶6061铝合金微观结构与力学性能的影响

采用TEM、XRD、显微硬度实验和拉伸实验，利用等通道转角挤压(ECAP)和后时效相结合制备出超细晶6061铝合金，对其微观结构和力学性能进行了对比研究。结果表明，经过两道次ECAP后，合金的平均晶粒尺寸细化到210 nm。两道次ECAP+80℃、20 min低温后时效，合金的平均晶粒尺寸为278 nm，基体中弥散分布细小的针状β’’、L相和Q’相纳米级析出物，拉伸强度和屈服强度分别达到514和483 MPa，并保持了15.1%的均匀伸长率。ECAP在基体中引入的大量位错促进了析出相的形核，加速了时效过程中的析出动力学；ECAP低温后时效，合金的高强度和高韧性与细晶强化、位错强化和纳米析出相强化有关。基于实验结果，分析了合金ECAP和后时效过程中时效相的演变过程。     

Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为

研究了时效处理后不同程度冷变形的Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的时效行为,利用光学显微镜和透射电镜分析了合金时效过程和显微组织,并对其孪晶及析出相进行了标定;同时研究了时效处理和冷轧变形量对合金导电率和显微硬度的影响,建立了导电率方程和时效析出动力学方程,探讨了合金的时效强化机制和时效析出动力学。结果表明:经过时效处理,Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金的硬度和导电率均得到提升;Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金经40%冷轧变形后,在500℃时效1 h后,其导电率为44%·IACS,显微硬度为255 HV0.1。Cu-1.5Ni-1.0Co-0.6Si合金在500℃时效时,合金析出相析出完成所用时间最短。     

不同热处理工艺对7003铝合金组织和性能的影响

通过硬度、拉伸强度、导电率、应力腐蚀测试和电子显微镜观察,研究了峰值时效T6、双级时效T73和回归再时效RRA三种热处理工艺对7003铝合金力学性能和抗应力腐蚀性能的影响。结果表明:在T6状态下,铝合金的强度最高为440 MPa,但抗应力腐蚀性能较差,导电率为39.1%IACS;经过T73处理后,合金的抗应力腐蚀性能得到提高,导电率达41.1%IACS,但强度下降到375 MPa;而回归再时效(RRA)热处理既能使合金接近T6态的强度,又能显著提高合金的抗应力腐蚀性能。RRA热处理的铝合金,其晶界析出相粗大且断续分布,是合金具有较好抗应力腐蚀性能的重要原因之一。     

Cu-Cr-Zr-Sn合金的时效析出行为与性能

采用TEM对Cu-0.22Cr-0.05Zr-0.05Sn合金不同形变热处理状态微观组织的演变以及时效过程中析出相的状态进行研究,并以此解释形变热处理过程中合金力学性能和导电性能的变化.结果表明,合金中存在2种析出相,分别是Cr相和Cu4Zr相.其中Cr相在时效过程中分别经历了固溶体、GP区、脱溶并与基体共格以及长大;而Cu4Zr相则以早期Cr析出相为核伴随析出,与基体半共格.由于析出相尺寸很小,且分布较为均匀,使合金具有很强的时效强化效果,经940℃固溶1h后冷加工至变形率为96％并在400℃时效4h,合金的抗拉强度和电导率可分别达到400 MPa和84％IACS.对于该合金,时效温度是决定合金综合性能的关键,而时效时间对综合性能的影响并不显著.     

Al-Er-Cu合金架空导线的导电性能

通过导电率、硬度测试方法研究了Al-Er-Cu合金在等时时效与等温时效过程中的性能变化规律,利用透射电镜(TEM)、能谱分析(EDS)观察了合金析出相的析出及生长规律。结果表明:随着时效温度升高,整体上同一合金的导电率与硬度峰值出现时间均提前;300 ℃时效时,Al-Er-0.22Cu合金已经析出大量纳米级弥散相,析出强化了合金强度,提高了导电率,时效2 h时达到导电率峰值60.15%IACS,10 h达到硬度峰值43.1 HV0.05,Al-Er-0.22Cu合金在拥有高导电率的同时保持了较好的硬度。     

CuCo2Be合金的热处理工艺及组织与性能研究

借助布氏硬度计、万能试验机、涡流导电仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射分析仪,研究了CuCo2Be合金不同热处理后的组织和性能、物相及组分。结果表明,CuCo2Be合金的最佳热处理工艺为950℃×1.5 h固溶+460℃×1.5 h时效,硬度和导电率达到较好的匹配。布氏硬度为254 HBS、导电率为47.24%IACS、抗拉强度为880.56 MPa;未固溶相主要为Co0.52Cu0.48、Cu6.69Si和Be2Cu,时效析出相可能为BeCo、Be2Cu和Co0.52Cu0.48。     

高压时效处理对Cu-51.15W-0.24Cr合金组织和性能的影响

针对Cu-W合金的强度和导热导电性偏低问题，对Cu48.61W51.15Cr0.24合金进行了高压时效处理，并对比了高压时效处理和常压时效处理后合金的微观组织，硬度，热导率以及导电率。结果表明：高压时效处理能增大Cu48.61W51.15Cr0.24合金的致密度，使组织中析出的Cr相更加弥散细小，改善合金的硬度及导热导电性能。该合金经960 ℃/1 h固溶后，再在3 GPa压力下500 ℃时效1 h处理可获得较高的硬度、热扩散系数及较低的电阻率，其值分别为1540 MPa、0.5236 cm²·s^-1和4.458×10^-8 Ω·m，较相同工艺常压时效处理后的硬度和热扩散系数分别增加了17.56%和10.74%，而电阻率却降低了4.85%。因此，高压时效处理是提高Cu-51.15W-0.24Cr合金力学性能、降低电阻率的有效途径。     

等径弯曲通道变形制备高性能Cu-Cr合金的组织性能

用两种方式等径弯曲通道变形(equal-channel angular pressing,简称ECAP)制备了的具有等轴晶组织的超细晶Cu-0.4Cr合金,晶粒尺寸为500nm。研究了不同挤压方式、不同挤压道次合金的组织和性能的变化。探讨了不同退火温度对5～8道次材料导电率和硬度的影响。结果表明,经ECAP挤压后的Cu-0.4Cr合金具有很好的综合性能,拉伸强度可达565MPa;硬度和导电率分别为225 HV和66.4%IACS;723K退火1h后材料的导电率和硬度可达80.3%IACS和210.9HV;软化温度可达723K。     

等径角挤压对Cu-0.81Cr-0.07Zr合金第二相颗粒分布、硬度和电导率的影响

研究在室温和300℃下等径角挤压(ECAP)对Cu-0.81Cr-0.07Zr合金中第二相分布的影响,及其对硬度和电导率的影响。显微组织表征表明,经ECAP后,粗大的富Cr颗粒面积分数减小,这是由于塑性变形导致Cr的溶解。在室温下进行4道次ECAP后,由于固溶体中较高的Cr含量和基体中较高的缺陷密度导致电子散射的增加,合金的电导率下降了12%。仅在ECAP样品中观察到的Cu晶格常数的减小和差示扫描量热分析(DSC)过程中发生的放热反应证实了这些结果。经ECAP后的时效热处理促进额外的硬化效果和导电性的完全恢复,这是由于部分溶解颗粒的再沉淀造成的。在室温下进行4道次ECAP,然后在380℃时效处理1 h的合金具有更高的硬度(191 HV)和电导率(83.5%(IACS))。     

Cu含量对重力铸造Al-Cu-Mg-Sc合金组织及力学性能的影响

在重力铸造条件下制备了不同Cu含量(4%~6%,质量分数,下同)Al-Cu-Mg-Sc合金,采用500 ℃×4 h＋520 ℃×6 h的双级固溶,水冷后进行175 ℃×5 h时效。通过维氏硬度测试、室温拉伸性能测试试验、扫描电镜分析(SEM)等手段,研究了不同Cu含量对试验合金显微组织和力学性能的影响,进而优化Al-Cu-Mg-Sc铝合金成分。结果表明,经热处理后,随Cu含量从4.26%提高至5.58%,Al₂Cu析出相含量持续提高,热处理后合金屈服强度从191 MPa提升至216 MPa,抗拉强度从323 MPa提升至355 MPa,伸长率维持在13%附近。然而,当Cu含量较高时(6.13%),微观组织中Al₂Cu相体积分数较高,固溶后进入基体的Al₂Cu相数目有限,有大量Al₂Cu相残留在晶界处,经过时效处理后,合金的强化效果不能随Cu含量的增加而继续提升。因此整体上,随Cu含量提高,时效态高Cu含量合金的硬度和抗拉强度先增加随后趋于平稳,断后伸长率呈现先增加后降低的规律。Cu含量为5.58%的铸造Al-Cu-Mg-Sc铝合金时效后获得最佳综合性能,其硬度为117 HV,抗拉强度和屈服强度分别为355 MPa、216 MPa,断后伸长率为13.5%。     

时效处理对AlSi9Cu3压铸铝合金组织和力学性能的影响

通过拉伸试验、光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等分析手段研究了T5时效处理(160 ℃×6 h)后AlSi9Cu3高压铸造(HPDC)铝合金的显微组织、力学性能和拉伸断口形貌。结果表明,AlSi9Cu3高压铸造铝合金试样经过时效处理后,显微组织主要为等轴晶状的初生α-Al、共晶Si相以及析出θ-Al₂Cu相和α-Fe相。析出的平衡相θ-Al₂Cu弥散分布在晶界上,提高了AlSi9Cu3压铸铝合金的强度和硬度。时效处理后,AlSi9Cu3压铸铝合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别为375 MPa、258 MPa、4.0%和94 HBW。同时在AlSi9Cu3压铸铝合金的拉伸断口观察到了准解理和少量沿晶断裂特征。     

固溶处理对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢组织与性能的影响

利用XSL-4-12箱式热处理炉、ZEISS金相显微镜、HRS-150数显洛氏硬度计及拉伸试验机研究了固溶处理对Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢组织与性能的影响。结果表明,铁素体含量随着固溶温度的升高而增加,在930~960 ℃之间铁素体与奥氏体面积比达到1∶1,σ相的含量随着固溶温度的升高而逐渐减少,在960 ℃时仅有少量σ相存在于相界处,1020 ℃时由于锻造造成的奥氏体相分布不均的情况也得到了改善。合金硬度与抗拉强度随着固溶温度的上升呈现先下降后上升的趋势,分别在1020 ℃和1050 ℃达到最小值94.4 HRB和547 MPa,伸长率则随着固溶温度的升高呈现先上升后下降的趋势,在990 ℃时达到峰值41.5%。综合钢丝拉拔变形过程中材料的硬度、塑韧性及组织均匀性对材料成形性能的影响,Cr23Ni7Mo2Cu0.6双相不锈钢的固溶温度宜选择1020 ℃。     

Co对Cu-Cr合金组织和性能的影响

研究了Cu-Cr-Co合金经80%变形量冷轧和450 ℃时效后的组织和性能,并与Cr-Cr合金进行了对比。结果表明, Cu-0.66Cr-0.05Co和Cu-0.62Cr-0.22Co合金的性能在450 ℃时效4 h时达到峰值,此时的抗拉强度、硬度及导电率分别为376 MPa和410 MPa、143.7 HV0.5和138.4 HV0.5、84.1%IACS和66.2%IACS。峰时效态Cu-Cr-Co合金析出相为体心立方结构(bcc),并与基体呈Nishiyama-Wassermann取向关系,Co含量对Cu-Cr-Co合金的晶粒形貌几乎没有影响。与Cu-Cr合金相比,Co的加入使合金时效的时间延长,硬度有所增加,抗软化性能提高,但抗拉强度和导电率均下降。由于Cu和Co在422 ℃以上具有一定的固溶度,在时效过程中部分Co逐渐固溶进基体中,形成固溶体,并没有与预测一样分布在析出相外围,降低了合金综合性能。     

时效制度对新型Al-Zn-Mg-Cu合金组织与性能的影响

采用X射线衍射、金相和扫描电镜等手段,结合力学性能检测和电导率测定,研究了单级时效和双级时效处理对铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和综合性能的影响。结果表明:随时效温度的升高和时效时间的延长,晶粒尺寸缓慢增大,电导率逐渐增加。铸态新型Al-Zn-Mg-Cu合金最佳的单级时效工艺为135 ℃×12 h,此时合金的硬度为231.8 HV0.2、抗拉强度为568 MPa、伸长率为2.8%、电导率为33.7%IACS;最佳的第二级时效制度为155 ℃×4 h,此时合金的硬度为216.9 HV0.2、抗拉强度为558.7 MPa、伸长率为4.1%、电导率为35.2%IACS。     

Cu-Cr合金强化机制研究及其对导电性能的影响

采用真空铸造-固溶处理-冷轧-时效处理工艺制备了Cu-0．8％Cr合金。利用金相显微镜、透射电镜、选取电子衍射、硬度和电导率测试等手段考察了合金在不同处理状态下的组织和性能，定量分析了不同强化方式对合金硬度及导电性能的影响。结果表明：与固溶强化相比，析出强化方法更能有效强化合金，对导电性能影响也更小；形变强化能显著提高合金硬度，但对导电性能几乎无影响；大预变形、短时时效是合金获得较高综合性能的有效手段。     

Effect of cryorolling on microstructure and property of high strength and high conductivity Cu−0.5wt.%Cr alloy

Cu−0.5wt.%Cr alloy with high strength and high conductivity was processed by cryorolling (CR) and room temperature rolling (RTR), respectively. The microstructure, mechanical property and electrical conductivity of Cu−0.5Cr alloy after CR/RTR and aging treatment were investigated. The results indicate that obvious dislocation entanglement can be observed in matrix of CR alloy. The Cr particles in the alloy after CR and aging treatment possess finer particle size and exhibit dispersive distribution. The peak hardness of CR alloy is HV 167.4, significantly higher than that of RTR alloy. The optimum mechanical property of CR alloy is obtained after aging at 450 °C for 120 min. The conductivity of CR Cu−0.5Cr alloy reaches 92.5% IACS after aging at 450 °C for 120 min, which is slightly higher than that of RTR alloy.     

Achieving High Strength and High Electrical Conductivity in a CuCrZr Alloy Using Equal-Channel Angular Pressing

In the present work, a CuCrZr alloy characterized by ultrafine grains and nanoscale particles was prepared by equalchannel angular pressing(ECAP) at 450 °C. A desired combination of a tensile strength(580 MPa) and an electrical conductivity(81% International Annealed Copper Standard) is simultaneously obtained in the as-ECAP-processed CuCrZr alloy without additional aging treatment. The improved properties can be mainly attributed to the ultrafine grains and nanoscale precipitates. This processing may pave a way to develop the CuCrZr alloys having high strength and high electrical conductivity for engineering applications.