应变过程中Cu-6%Ag合金的组织纤维化及导电特性

通过冷拉拔应变制备了纤维相强化的Cu-6%Ag(质量分数,下同)合金,研究了不同应变条件下合金的显微组织和电阻率变化规律,讨论了应变对Cu-6%Ag合金导电性能的影响机制.随应变程度的增加,原始组织中的Cu基体晶粒、不平衡共晶体及次生相粒子最终演变成细密的纤维结构,合金电阻率上升.次生相界面、共晶体与Cu基体界面及位错对电子散射作用程度的变化导致了合金电阻率在不同变形程度范围内有不同的变化规律.当变形超过一定程度后,电阻率升高规律与来自较高Ag含量合金中纤维相尺度进入纳米数量级的界面散射模型相符.     

应变过程中Cu-6%Ag合金的组织纤维化及导电特性

通过冷拉拔应变制备了纤维相强化的Cu-6%Ag(质量分数,下同)合金,研究了不同应变条件下合金的显微组织和电阻率变化规律,讨论了应变对Cu-6%Ag合金导电性能的影响机制.随应变程度的增加,原始组织中的Cu基体晶粒、不平衡共晶体及次生相粒子最终演变成细密的纤维结构,合金电阻率上升.次生相界面、共晶体与Cu基体界面及位错对电子散射作用程度的变化导致了合金电阻率在不同变形程度范围内有不同的变化规律.当变形超过一定程度后,电阻率升高规律与来自较高Ag含量合金中纤维相尺度进入纳米数量级的界面散射模型相符.     

双相层状复合Cu-24%Ag合金的组织与性能

采用冷轧和时效工艺制备了Cu-24%Ag(质量分数)合金板材,研究了轧制过程中合金组织与性能的演变规律,讨论了合金强化和电导率与组织变化的关系。剧烈的轧制变形后,合金组织演变成Cu基体和Ag相交替排列的纳米层状结构,Cu基体中包含大量细小的Ag析出相纤维,一些Ag层区域分布着(Cu+Ag)共晶体。当变形至94%左右时,纵截面组织出现剪切带。随变形量增大,Cu基体和Ag层之间的相界面间距、Ag析出相纤维间距和共晶体片层间距均逐渐减小至几十纳米,强化效应显著增强,使合金的硬度在变形量大于96%时急剧增大。建立了Cu/Ag界面引起的电阻率增幅与变形量的关系,可以反映轧制变形引起的组织细化对合金电导率的影响规律。     

Ag含量对纤维相强化Cu-Ag合金组织及性能的影响

通过冷拉拔结合中间热处理制备了不同Ag含量的纤维相强化Cu—Ag合金,研究了Ag含量对合金组织形态、强度和电导率的影响．Ag含量在6％-24％范围内的合金铸态组织包含初生α枝晶、共晶体和次生相．在拉拔过程中,共晶体及次生相均演变成细密的纤维形态．随Ag含量的升高,共晶体及次生相数量增多,合金强度及应变硬化速率升高,电导率下降,尤其当Ag含量增加使合金组织中的共晶纤维束增多并呈连续网状分布时,电导率下降更为明显．高Ag含量合金中共晶体纤维束的强化效应明显高于低Ag含量合金中次生相纤维的强化效应,但其对合金导电性能的损害程度也高于后者．     

大变形Ag-10Cu原位纤维复合材料的应变强化效应

利用热挤压加冷拉拔制备Ag-10Cu原位纤维复合材料。Ag-10Cu合金铸态及挤压态结构由Ag基体、(Ag+Cu)共晶体和Cu沉淀组成。经大变形后变成Ag基体加Cu纤维的两相组织,合金中的Cu相转变成Cu纤维,其尺寸d随拉拔应变η呈幂指数关系变化,且可拟合为d=d0exp(-0.144η),其中d0是与Cu沉淀初始尺寸有关的系数。讨论了材料强度的两个阶段变化及其强化机制。所制备的材料可以达到抗拉强度接近1GPa及电导率大于60%IACS的较优性能组合。还讨论了中间热处理的影响。     

不同凝固条件制备的Cu-Ag合金原位纤维复合材料的结构与性质

以冷却速率10^1～10^3K/s的不同凝固务件制备了Cu-10Ag合金及其原位纤维复合材料。研究了铸态和形变态合金的结构与性能。铸态合金的结构由Cu相、Ag沉淀相和(Cu Ag)共晶组成。通过大变形发展为Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料，其中由Ag沉淀相所形成的Ag纤维尺寸(d)与真实应变(η)呈指数函数关系：d=C.exp(-0．228η)，(Cu Ag)共晶中Ag层转变为更细的纳米Ag纤维。Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料显示了两阶段应变强化效应：在低真实应变阶段主要表现为加工硬化或位错强化，在高真实应变阶段主要表现为超细Ag纤维强化或界面强化。快速凝固的Cu—Ag合金原位纳米纤维复合材料比慢速凝固材料具有更高的包括极限拉伸强度和电导率在内的综合性能。在形变过程中复合材料的强度与电导率的演变出于相同的结构原因。     

纤维相强化Cu-12%Ag合金的组织和力学性能

通过冷变形拉拔结合中间热处理制备了纤维相增强的Cu-12%Ag(质量分数)合金,研究了变形过程对组织形态和力学性能的影响.随着变形程度的增加,不连续分布的原始共晶体演变成细密的纤维束结构,合金强度和硬度升高.在一定变形程度范围内或当共晶纤维束间距约大于150 nm时,抗拉强度随共晶纤维束间距的变化类似于Hall-Petch关系,强化效应与位错塞积机制有关;当拉拔变形超过一定程度或共晶纤维束间距小于约150 nm后,合金强化速率降低并偏离Hall-Pecth关系,强化效应可认为与界面障碍机制有关.     

Cu-6%Ag合金组织纤维化过程中的应变协调行为

Cu-6％Ag合金（质量分数）原始组织由枝晶偏析的Cu基体和不平衡共晶体两种组成物构成,冷拉拔及中间热处理可导致组织纤维化．通过测量纤维化过程中组成物的尺寸变化以及计算各组成物的名义应变和应变增长率,分析了不同组成物之间的应变协调行为．在不同的变形阶段,两种组成物应变硬化能力不同,导致应变程度和应变增长率存在差别．随合金变形程度的增加,两种组成物在演变为纤维复合组织的过程中,应变程度和应变增长率并不保持一致,表现出一定程度的应变不协调性．     

大变形Cu-Ag合金原位纤维复合材料的稳定性

制备了Cu-10Ag和Cu-10Ag-0.05Ce合金,其铸态结构由Ag沉淀、(Cu Ag)共晶和Cu基体组成.采用大变形法制备了两合金的原位纳米纤维复合材料.研究了大变形(真应变ε≥9)合金和时效态合金的结构与性能,观察了Ag沉淀过程.结果表明微量Ce添加剂细化Ag纤维尺寸,提高再结晶温度和不连续沉淀的温度,明显提高形变态、时效态和完全退火态Cu-10Ag合金的拉伸强度,而保持与Cu-10Ag合金相近或相当的导电率.真实应变ε=9.9的大变形Cu-10Ag和Cu-10Ag-0.05Ce合金的抗拉强度分别为1 190和1 430 MPa,导电率分别为68.7%和67.6%IACS,这些性能在低于300℃是稳定的.     

预备热处理对纤维相复合强化Cu-12%Ag合金组织与性能的影响

对铸态组织采用高温700℃,2 h+720℃,2 h退火及低温450℃,10 h退火再进行冷拉拔,制备了Cu-12%Ag(质量分数)合金线材,通过观察退火前后显微组织及测定不同冷拉拔变形程度下合金的强度和电导率,研究了预备热处理工艺对纤维相复合强化Cu-Ag合金组织与性能的影响.高温退火能够充分消除枝晶偏析,减少共晶体数量并促进较粗大的次生相析出,使合金中溶质及相界面的电子散射效应较小.低温退火能够部分消除枝晶偏析,保持一定数量的非平衡共晶体及促进细小的次生相析出,使合金中分散相强化效应较明显.在相同的变形程度下,低温退火可使合金具有较高的强度,高温退火可使合金具有较高的电导率.Cu-12%Ag合金采用高温退火的预备热处理工艺可以得到更优良的综合性能.     

强磁场对Cu-25Ag合金凝固、拉拔组织及导电性能的影响

在有无磁场条件下进行Cu-25Ag(%,质量分数,下同)合金凝固实验,并对铸锭进行冷拉拔处理,系统的研究强磁场对Cu-25Ag合金凝固组织、拉拔组织以及复合材料电导率的影响。发现有无磁场条件下合金凝固组织和拉拔组织都有所不同。无磁场条件下初生Cu一次枝晶较长,以柱状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向;在试样中部,生长方向与试样轴向夹角约45°;试样下部,生长方向与试样轴向夹角约90°。另外,共晶组织壁厚较薄,两相分布不均匀,片层间距较大。强磁场条件下初生Cu一次枝晶变短,以胞状枝晶方式生长,在试样顶部,枝晶生长方向沿弧形径向,试样中部和下部,枝晶生长方向与试样轴向夹角约90°。共晶组织壁厚较大,两相分布比较均匀,片层间距较小。冷拉拔后,共晶网状结构被拉长、变细,形成纤维结构,无磁场条件试样中共晶纤维厚度和间距较小,强磁场试样中共晶纤维厚度和间距较大。随着纤维组织厚度不断减小,试样的电导率降低,并且相同变形量下有无磁场条件的试样电导率有所差别。对强磁场下合金凝固组织及拉拔组织影响机理进行了探讨,并分析了纤维组织对复合材料电导率的影响机制。     

Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料的组织与性能

采用冷变形+中间热处理方法制备Cu-15Cr-0.1Zr原位复合材料.这种Cr纤维原位强化复合材料的强度为1200 MPa,导电率为73%IACS.研究了不同应变量下材料的微观组织演变和力学性能.随应变量的增加,强度增加,Cr相形态由枝晶演变为细小丝带状.研究不同中间退火工艺对材料性能的影响,结果表明,通过冷变形及适当的中间热处理可获得强度和导电率的较好组合.     

Spark Plasma Sintering of Ultrafine YSZ Reinforced Cu Matrix Functionally Graded Composite

Copper matrix composites have received more attentions as possible candidate for thermal and electrical conductive materials to be used in electrical contact applications. In this study, five-layered Cu/YSZ(yttria-stabilized zirconia) functionally graded material(FGM) and copper matrix composite specimens containing 3 and 5 vol% YSZ particles plus pure Cu specimen were synthesized using powder metallurgy(PM) route and spark plasma sintering(SPS)consolidation process. The microstructural and some physical, mechanical features of all specimens were characterized.Microscopic examinations showed that ultrafine YSZ particles were distributed in the copper matrix almost homogeneously. An appropriate interface was observed at each layer of FGM. The density measurement indicated that the graded structure of the composite could be well densified after the SPS process. The microhardness values of various layers of Cu/YSZ FGM specimen were gradually altered from 56.3(pure copper side) to 75.2 HV(Cu-5 vol% YSZ side). The increase of YSZ content resulted in a decrease in electrical conductivity. Additionally, thermal conductivity of Cu/YSZ FGM specimen [308.0 W/(m K)] was determined to be higher than that of the Cu-5 vol% YSZ composite specimen [260.7 W/(m K)]. Accordingly, it can be concluded that the Cu/YSZ FGM can be a good candidate for the electrical applications, like sliding electrical contacts, where different material characteristics in the same component are required.     

Electrical conductivity of Cu-Ag in situ filamentary composites

The electrical conductivity of Cu-10Ag in situ filamentary composite was studied during the deformation and annealing processes. The dependence of electrical resistivity of the deformed composites on the true strain presents a two-stage change with increase of the true strain. The intermediate heat treatment and the stabilized annealing treatment to the deformed composite promote the separation of Ag precipitate, and increase the electrical conductivity. The maximum conductivity of the composite experienced the stabilizing heat treatment can reach about 97% IACS with σb≥400 MPa at 550 ℃ annealing, and reach about 70% IACS with σb≥ 1 250 MPa at 300 ℃ annealing. The corresponded strength of the composite was reported. The microstructure reason for the changes of the conductivity was discussed.     

Effect of alloying elements on mechanical properties in Cu-15%Cr in-situ composites

The effects of alloying elements on the mechanical properties as well as electrical conductivity in Cu-15% (mass fraction) in-situ composites were systemalically studied and high strength and high electrical conductive Cu base in-situ composites have been developed. The best combination is the addition of 0.1% to 0.2% Zr, Ti, or Sn in Cu-15%Cr in-situ composite, thermomechanical treatment to refine the microstructure and optimizing the precipitation of second phase. The strength is controlled by high density of dislocations in the Cu matrix, the lamellar spacing of the second phase, and the fine Cr precipitates. The aging treatment to reduce solute atoms has a beneficial effect on the increase of electrical conductivity. The addition of Zr, or Ti of about 0. 15% to 0.2% promotes the precipitation of Cr particles.     

MoSi_2增强铜基复合材料的组织与性能

用热压烧结的方法制备了一种以金属间化合物MoSi_2作为增强相的Cu基复合材料,并对其组织、力学性能和导电性能进行了研究.结果表明,MoSi_2是一种合适的铜基复合材料的增强相,MoSi_2/Cu复合材料具有良好的稳定性;MoSi_2具有明显的细化晶粒强化基体的作用;随MoSi_2含量的增加,MoSi_2/Cu复合材料的密度和电导率下降,硬度和抗拉强度表现为先增加后降低;加入2%MoSi_2时,复合材料具有最佳的综合性能,其相对密度和电导率分别为97.44%和68%IACS,硬度和抗拉强度分别为142HV和355MPa,是相同制备条件下纯铜硬度和抗拉强度的2倍多.