直流电场作用下Cu-0.33Cr-0.06Zr合金时效组织和性能的变化规律

摘要

Cu-Cr-Zr合金由于具有高强度和良好的导电性和导热性、在高强度和高导电性领域中得到广泛应用，其中合金元素的固溶度及析出相的大小、数量、形态、分布是影响合金组织和性能的重要因素。随着服役条件的苛刻化，单靠传统的时效手段难以进一步提高合金的综合性能。关于的 Cu-Cr-Zr合金微观结构和性能国内外已有许多研究，但关于析出相的研究一直没有统一的认识，特别需要进一步探讨的是电场对的Cu-Cr-Zr合金的析出行为的影响。
　　本文以Cu-0.33Cr-0.06Zr为研究对象，采用固溶、冷变形和直流电流场下时效的工艺，研究了直流电流场下合金时效后组织和性能的变化规律，测量了合金时效后的导电率和显微硬度，并进行了微观组织观察分析。根据导电率变化与析出相转变量的关系，推导出了合金的相变动力学方程及导电率方程。结果表明：合金先固溶再经变形量为80％拉拔冷变形后，无电流场作用时，在450℃下时效2h，合金可以获得较好的综合性能，导电率达到83%IACS，显微硬度达到195HV。有直流电流场作用时，电流场促进了析出效率的提高，在较低温度下时效时，影响显著。在400℃时效时，随着电流场电流密度的升高，导电率随之升高，无电流时2h时效的导电率为75%IACS，电流密度为400A·cm-2时导电率达到84%IACS；在450℃电流密度为400A·cm-2下时效2h后导电率达到无电流时效6h的85%IACS；在500℃时，温度场起主导作用，电流场的作用较弱。电流场条件下时效，提高了 Cu-0.33Cr-0.06Zr合金显微硬度峰值。在450℃电流密度为400A·cm-2下时效0.25h就达到峰值227HV，高于450℃无电流场条件下时效峰值206HV。在电流密度为300A·cm-2、时效温度450℃、时效时间0.5h的工艺条件下，合金可以获得较好的综合性能，导电率达到79%IACS，显微硬度达到210HV。在电流场作用下时效时，析出相主要类型为面心立方Cr相，此外还有CuZr3相、体心立方Cr相和Cu4Zr相。主要析出相与铜基体保持完全共格或半共格关系的界面关系。体心立方 Cr相与 Cu基体存在 N-W位向关系。根据试验测得的合金的导电率数据，计算出析出相转变比率，由其随时间的变化规律，推导出不同电流密度下合金的相变动力学 Avrami经验方程和时效导电率方程。

目录

第1章 绪论

1.1前言

1.2高强高导铜合金研究进展

1.3 Cu-Cr-Zr合金的研究现状

1.4电场对合金固态相变过程的影响

1.5本文研究的主要内容

第2章 试验设备及试验方法

2.1试验设备

2.2试验材料与试验步骤

2.3试验方法

2.4性能测试与组织观察

第3章 Cu-0.33Cr-0.06Zr合金的时效组织性能

3.1固溶+冷变形对合金组织的影响

3.2无电流场下时效Cu-0.33Cr-0.06Zr合金性能的变化规律

3.3电流场下时效对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金的组织性能的变化规律

3.4 Cu-0.33Cr-0.06Zr合金的微观组织

3.5 小结

第4章 Cu-0.33Cr-0.06Zr合金直流电流下的时效动力学

4.1析出相体积分数的计算

4.2析出动力学方程及曲线

4.3小结

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果