高强高导电Cu-Fe合金的研究现状与展望

采用先进的冷变形加工结合中间热处理的方法,可使Cu-Fe系合金获得细密的双相纤维复合组织,以达到使合金同时具有高强度和高导电的双重目的.综述了Cu-Fe合金及Cu-Fe-X合金在成分设计,工艺与性能等方面的研究现状,阐迷了合金导电性能和该合金强度及强化机制.提出了Cu-Fe合金目前存在导电率低、制备高昂、所需变形量大等问题,而开发三或四元形变铜基复合材料,是今后Cu-Fe合金研究的主要方向之一.     

Cu-Fe合金的研究现状

Cu-Fe合金具有优良的导电性和较高的强度,在众多领域有着广泛的应用价值。目前制备Cu-Fe合金的方法主要包括机械合金化法、快速凝固法、形变原位复合法,但这些方法存在成本高、难以同时获得高强高导合金等问题。结合电沉积与热处理特性,指出了利用电沉积法制备Cu-Fe合金将是未来的主要发展研究方向,并且具有较好的前景。     

形变铜基原位复合材料的研究现状及展望

形变铜基原位复合材料具有较高的强度和良好的导电性,是高强高导铜合金的重要研究方向之一.综述了形变铜基原位复合材料在国内外的研究现状及发展趋势,并对其合金设计原理、制备方法、组织和性能等特点进行了介绍.     

中间退火对Cu-15Fe-0.15Zr原位复合材料性能的影响

铜基形变原位复合材料是制备高强高导铜合金的新方法。由于Fe元素相对Nb、Ag等元素便宜,且板带铜材需求量巨大,使得Cu-Fe原位复合材料带材制备成为高性能铜合金研究的热点。文章通过冷轧和中间退火工艺制备了Cu-15Fe-0.15Zr形变原位复合材料,重点研究了中间退火对该材料抗拉强度、导电率和软化温度的影响。结果表明,中间退火可以在不损害材料强度的情况下大幅提高其电导率,而且材料的抗软化温度大于550℃。通过变形和中间退火的合理配合,可获得较理想的材料抗拉强度和电导率的匹配。     

时效处理对Cu-13Fe合金力学性能和导电性的影响

为了获得具有低电阻率的Cu-13Fe合金以研制高强度和良好导电性的原位复合材料，本文研究了时效处理温度对Cu-13Fe合金力学性能和导电性的影响。结果指出，进行适当温度的时效处理该合金可获得较好的导电性。分析指出铁的溶解性和析出粒子大小严重影响着铜铁复合材料的性能。     

Cu-Fe形变原位复合材料的研究和发展

Cu-Fe形变原位复合材料是一类极具工业规模制备和应用潜力的高强高导电铜基复合材料。对Cu-Fe系形变原位复合材料的制备工艺、组织结构、综合性能进行了综述,并基于该类材料研究的关键科学问题展望了研究方向。     

某些因素对Cu-Ag合金原位复合材料的结构和性能的影响

制备了具有不同Ag含量的Cu-Ag合金及其原位纤维复合材料,增加Ag含量可以细化铸态组织和Ag纤维尺寸,增大合金的极限拉伸强度和电阻率.但当Ag含量＞20%,这种对组织细化和性能影响的趋势减小.研究了凝固条件、微量稀土添加和中间热处理等冶金学因素对低Ag含量的Cu-Ag合金及其原位纤维复合材料的结构和性能的影响,获得了具有拉伸强度σb＞1.5GPa和导电率γ＞60%IACS的Cu-Ag合金原位纤维复合材料.讨论了大变形Cu-Ag合金原位纳米纤维复合材料所显示的两阶段应变强化效应及其机制.     

Cu-Fe复合材料的形变对其力学性能及导电性能的影响

采用原位变形法制备Cu-8%Fe,Cu-12%Fe和Cu-16%Fe(质量分数)3种复合材料,利用金相显微镜和扫描电镜观察各材料的显微组织,利用拉伸试验和双臂电桥分别对力学性能和导电性能进行研究,并与经相同加工过程的纯铜材料进行对比.结果表明:在形变加工过程中,Cu-Fe复合材料中的Fe相由枝晶状逐渐变成沿形变方向的纤维状结构;随应变量逐渐增加,纤维逐渐增长,间距和宽度逐渐减小,分布趋于均匀,排列方向趋于一致;且随着应变量的增加,Cu-Fe复合材料的硬度和屈服强度呈上升趋势,塑性和导电性能呈下降趋势;退火后其屈服强度下降,导电性能增强.     

外加入法制备高强高导Cu-5wt%Cr复合材料组织性能研究

通过采用外加入Cr颗粒方制备Cu-5wt%Cr复合材料,研究了冷拔变形量和中间退火工艺对Cu-5wt%Cr复合材料中纤维组织形成过程及力学性能和导电性的影响。结果表明:随变形量的增加,Cr颗粒变形不均匀;退火使纤维发生弯曲、粗化、溶断等现象;材料的冷拔变形量与合理的中间退火工艺相组合,可得到强度和导电率的良好配合。     

加工工艺对高性能铜合金组织和性能的影响

在真空感应炉熔炼得到Cu-0.2Cr-0.1Ag合金,研究了该合金在不同加工条件下的组织、强度和导电性变化.研究表明,通过固溶强化、时效强化和形变强化等手段的配合,可以获得高强度、高导电性的Cu-0.2Cr-0.1Ag合金.固溶、时效处理后的合金导电率达91%IACS,伸长率为37.4%.在固溶后加入冷变形,然后再时效,可以使强度提高84 MPa,而导电率不发生变化,再继续冷变形可以使强度提高到556 MPa.     

合金元素及中间退火对Cu-Cr系形变原位复合材料组织和性能的影响

采用冷拔结合中间退火工艺制备出Cu-13%Cr-0.24%Zr、Cu-15%Cr-0.24%Zr和Cu-15%Cr形变原位复合线材。研究了Cr含量、Zr元素、中间退火温度及次数对线材极限抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Zr元素可显著提高材料的强度,且对其导电性能影响不大;提高Cr元素含量,对材料的强度有一定贡献,但效果不明显。增加中间退火次数和提高中间退火温度都会使材料的极限抗拉强度降低,导电率升高。本实验中,通过两次500oC中间退火工艺制备的Cu-15%Cr-0.24%Zr线材获得较为优异的综合性能,抗拉强度达到1056MPa,导电率达到73%IACS。     

喷射成形CuCrZrMg合金的显微组织及性能

采用喷射成形工艺制备了ＣｕＣｒＺｒＭｇ 合金, 对合金进行了形变热处理, 并对热处理后材料的维氏硬度、拉伸断裂行为和室温导电率进行了研究。结果表明, 喷射成形合金经形变热处理后其强度和导电性的综合性能良好     

退火对Cu-8wt%Fe原位形变复合材料组织及性能的影响

用原位变形法制备了Cu-8wt%Fe复合材料,并对其进行退火处理,获得了形变及退火对其组织、力学性能和导电性能的影响规律.Cu-8wt%Fe材料铸态下由等轴状的Cu相和树枝状分布其中的Fe相构成,经热挤压和冷拉拔后转变为纤维状.结果表明,通过退火可以提供相对拉拔态更加优越的强度和导电率匹配,在一定强度下,可提高导电率10%～20%.     

形变铜基原位复合材料的研究现状与发展前景

高强度高电导率形变铜基原位复合材料是一类具有优良综合物理性能、力学性能和应用潜力的功能材料，其突出的特点是具有超高的强度和良好的电导率。结合制备Cu-15％Cr（质量分数）合金原住复合材料，阐述形变铜基原位复合材料目前的研究状况。介绍该类材料的组织演变、结构、强化导电机理和综合性能特点，同时对其制备工艺进行了介绍。指出这类材料的发展方向为高性能Cu—Cr、CU—Fe系原位复合材料的开发以及该体系材料的工业化制备和应用。     

高强高导铜合金合金化机理

通过对Cu-Cr-Zr系和Cu-Fe-P-Ag系两种高强高导铜合金框架材料合金成分的分析, 获得如下结论 1) 利用双相析出强化, 可以改善析出相的形态和析出过程, 也是获得高强高导铜合金的有效途径; 2) 固溶0.1%Ag元素, 通过Ag元素与其他固溶元素的交互作用, 减少基体内对导电率影响较大的元素溶入, 可改善材料的导电性和强度; 3) 通过对Cu-Fe-P-Ag系合金成分的分析, 提出了铜合金多元固溶体微观畸变累积假说, 利用此假说, 可有效地指导高强高导铜合金基体成分设计.     

原位反应自发渗透法TiC／AZ91D镁基复合材料及AZ91D镁合金的拉伸变形与断裂行为

利用原位反应自发渗透技术合成了47．5％碳化钛TiC（体积分数，下同）增强AZ91D镁基复合材料，对比研究了该复合材料与铸态镁合金AZ91D基体的室温与高温拉伸变形行为，观察了拉伸断口微观组织形貌，并分析了这两种材料的断裂特征。结果表明，TiC／Mg复合材料具有良好的高温力学性能，在拉伸变形速率为0．001s^-1以及温度为723K，时其拉伸强度可达91．1MPa，而此时相同变形条件下的铸态AZ91D镁合金拉伸断裂强度只有41．1MPa，增幅达120％。而在室温下，镁基复合材料的拉伸断裂强度仅高出基体铸态镁合金23．4％。镁基复合材料的断裂应变较低，高低温时均表现为脆性断裂；而镁合金则由室温下的脆性断裂向高温下的韧性断裂过渡。     

形变热处理对Cu-Ag-Cr和Cu-Ag-Zr合金组织和性能的影响

采用中频熔炼-铁模铸造-热轧-固溶-冷轧-时效处理工艺，制备了Cu—Ag-Cr和Cu—Ag-Zr两种合金板材。通过拉伸力学性能测试、电导率测试、金相和透射电子显微镜观察，研究了固溶-预冷变形-时效对加入微量Cr、Zr的Cu—Ag合金组织和性能的影响。结果表明：在Cu—Ag合金中添加微量Cr和Zr，能显著地提高铜银合金的力学性能，添加Cr时，电导率有-定降低，而添加Zr时，电导率没有明显变化；两种合金较好的形变热处理工艺为时效前进行30％冷变形，然后在450℃下时效4h，在此工艺条件下Cu—Ag-Cr合金的抗拉强度、伸长率、相对电导率分别为397MPa、16．8％和78％IACS，Cu—Ag-Zr合金的抗拉强度、伸长率、相对电导率分别为373MPa、10％和96％IACS；形变热处理能够显著提高研究合金的力学性能而不明显降低电导率，微量Cr、Zr以Cr单质和Cu3Zr粒子的形式在基体中弥散析出，是合金强度提高的主要原因，而纯铜的基体仍使其具有较高的电导率。     

新型Al-Mg-Si-RE合金的热变形行为

设计制备了4种不同Mg/Si比并添加稀土元素Ce、Er、Zr和B的新型Al-Mg-Si合金,并研究了其显微组织与导电率及抗拉强度。然后以一种优化成分的Al-Mg-Si-RE合金为研究对象,通过 Gleeble-3500热模拟机进行热压缩试验,研究了变形温度为300~450 ℃,应变速率为0.001~1 s^-1时该新型合金的热变形行为。通过试验数据构建该合金的本构方程和热加工图,通过光学显微镜研究显微组织的演变。结果表明,当Mg/Si比为1.4时,该合金具有优异的性能,该合金流变应力随着变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。计算得到该合金的热变形激活能为176.188 kJ/mol,所得本构方程对该合金的流变行为具有指导作用。由热加工图可知,该合金适宜在变形温度为300~320 ℃,应变速率为0.001~0.015 s^-1或变形温度为430~450 ℃,应变速率为0.001 s^-1或1 s^-1附近的条件下进行热加工。     

微合金化对Cu-15Cr原位复合材料组织和性能的影响

研究了合金元素Zr对Cu-15Cr原位复合材料微观组织、力学性能、导电性能及热稳定性的影响规律。用SEM和TEM分别观察了材料的微观组织演变和析出相形貌,测试了不同应变下材料的抗拉强度和导电率,测定了材料的抗软化温度。结果表明:Zr促进Cr的析出,保持了微合金化Cu-15Cr复合材料的导电性;添加少量Zr可使Cu-15Cr-0.1Zr的抗拉强度提高约15%;Zr的加入使复合材料的抗软化温度提高了50℃左右。