不同浓度Cu-AlO弥散强化铜合金冷加工及退火行为的研究

摘要

Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金具有高强、高导以及优越的抗高温软化性能，是一类具有优越综合性能的先进铜合金，该合金已被广泛应用于大功率微波管、汽车焊接电极、集成电路引线框架、核技术、航空航天等众多高新技术领域。国内外以往的研究大多集中在合金制备方法和工艺的研究上，对弥散强化铜合金冷加工性能以及退火后性能组织结构的研究较少，对不同Al<,2>O<,3>含量的Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金上述性能进行系统地对比研究就更少。但是这些方面的研究无论对于弥散强化铜合金实际的生产、应用还是回复再结晶的理论都具有重要的意义。 本文利用新研究出的简化内氧化工艺制备了几种不同浓度Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金，并对高、中和低浓度Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金冷加工以及退火行为进行了研究，得出了以下结果： l、无氧铜和几种不同浓度Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金冷加工性能进行研究，发现无氧铜无加工软化现象，Al<,2>O<,3>浓度分别为0.23，0.54，2.25vol％的低、中和高浓度Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金存在加工软化特性，而且随着Al<,2>O<,3>浓度增加加工软化特性减弱。 2、利用TEM对合金不同冷轧态进行研究，发现纳米Al<,2>O<,3>粒子的存在会影响合金中的位错组态，变形时产生的位错在基体中常呈均匀、随机分布，不易形成位错胞。特别是高浓度弥散强化铜合金，由于大量纳米Al<,2>O<,3>粒子的阻碍作用，使得位错难以进行长程运动而集中，导致位错胞越来越不易形成。 3、低浓度散强化铜合金冷轧变形量达到一定程度时，异号位错互相湮灭，取向差较小的相邻位错胞发生合并形成尺寸较大的亚晶粒。由Hall-Petch理论可知，晶粒尺寸增加会导致合金强度的降低，因此当冷轧变形量达到一定程度时出现加工软化现象。随着弥散Al<,2>O<,3>粒子浓度的增加，粒子对位错的钉扎力不断增强，异号位错相互湮灭的机会减少，所以出现随Al<,2>O<,3>粒子浓度增高加工软化现象减弱的现象。 4、单向轧制使弥散强化铜合金晶粒沿轧制方向拉长并排列形成纤维组织，由于原晶粒边界上分布的粗大Al<,2>O<,3>粒子(0.2～0.5μm)在加工过程中会遗传到纤维界面上，故纤维界面为弱结合面。这一结构变化使得单向轧制的弥散强化铜合金无论是在冷轧态还是在900℃1h的退火态，其横向强度均低于纵向的，合金力学性能各向异性明显。 5、利用交叉轧制工艺，可使弥散强化铜合金力学性能各向异性得以明显改善。 900℃lh退火后再结晶晶粒细小，金相下难以看到再结晶晶粒。退火态合金各向异性略有增加，这可能与再结晶晶粒沿交叉轧制方向生长而具有方向性有关。 6、中浓度Cu-O.54Al<,2>O<,3>和高浓度Cu-2.25Al<,2>O<,3>两种弥散强化铜合会在1020℃以下高温退火时主要以回复过程为主，具有比无氧铜优越得多的抗高温软化性能。高度稳定的纳米Al<,2>O<,3>粒子有阻碍合金高温退火过程中位错的重排作用，随着Al<,2>O<,3>粒子浓度的增加，相同温度退火回复形成的亚晶组织减少，亚晶尺寸会更小。回复过程中，位错的重排会产生大量在冷变形时不易形成的位错胞组织。 7、低浓度Cu-0.23Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金抗高温软化性能相对较差，力学性能、金相和TEM显微组织研究都表明，经80％冷变形的低浓度合金在300～400℃退火1h主要以回复过程为主，500℃退火1h开始出现再结晶迹象。 8、低浓度Cu-Al<,2>O<,3>弥散强化铜合金在高于700℃以上进行退火时，强度和硬度有所升高，延伸率基本保持不变，金相组织观察发现900℃退火后再结晶晶粒比700℃的小，合金产生细晶强化，理论计算细晶强化所引起的强度增量与实际所测增量基本一致。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权说明

第一章文献综述

第二章材料制备与实验方法

第三章不同浓度Cu-Al2O3纳米弥散强化铜合金冷加工特性的研究

第四章不同浓度Cu-Al2O3纳米弥散强化铜合金回复再结晶过程的研究

第五章结论

参考文献

致谢

硕士研究生期间的主要研究成果