高强高导钢纤维增强铜基复合导线的研究

摘要

本文以Q195钢棒和紫铜管为研究材料，首先将铜管套在钢棒外拉拔制成铜包钢线；退火处理后，将多根铜包钢线集成束装入紫铜管中，并一同经过多道次拉拔变形，单根铜包钢线之间、铜包钢线束与外圈铜管之间均无空隙成为一体(此时尺寸较大，称之为铜钢复合体)；再对铜钢复合体进行不同的热处理和继续拉拔，制备了钢纤维增强铜基复合导线(本文中简称为铜钢复合线)，其中铜所占的体积分数为5796。 扫描电镜观察表明，铜钢复合线中铜、钢界面处没有产生缝隙和孔洞，结合良好。扫描电镜能谱分析结果表明，铜、钢界面处发生了扩散。 用光学显微镜和扫描电镜观察了不同形变量、不同热处理条件下，铜钢复合线横断面和纵断面的组织形态变化。 铜包钢线中的钢芯经过大形变量的变形后，在铜钢复合线中已变成细的连续钢纤维，在基体中均匀分布，但其横截面变为不规则形状。 经过不同的热处理后的铜钢复合体中的钢纤维组织不同，经过拉拔变形后也存在差异。在纵断面上，钢纤维中的晶粒沿着拉拔方向被逐渐拉长，钢的组成相成为沿纵向排布的短纤维。 对铜钢复合线的拉伸强度进行测定。随着形变量的增加，其拉伸强度逐渐升高，超过相应的按照复合材料混合法则的计算值，且增加速率较大。 不同热处理制得的铜钢复合线可以获得不同拉伸强度和电导率的组合，860℃正火处理获得的拉伸强度和电导率为1080MPa和39.6％IACS，800℃淬火处理获得的拉伸强度和电导率为1256MPa和43.6％IACS，900℃淬火处理获得的拉伸强度和电导率为1320MPa和38.3％IACS。 与其他铜铁原位复合材料相比，铜钢复合线的强度与导电性能综合性能指标较高，而铜含量大幅度降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1选题意义

1.2高性能铜合金的分类

1.3高强高导铜基复合材料的研究现状

1.3.1形变铜基复合材料的研究现状

1.4形变铜基原位复合材料的制备工艺

1.5形变铜基原位复合材料强化机制

1.6开发高性能的Cu-Fe系形变原位复合材料

第二章试验材料与方法

2.1试验材料

2.2试验方法

2.2.1表面预处理

2.2.2试样制备

2.3测试和分析方法

2.3.1显微组织观察

2.3.2铜钢复合线中铜的体积分数

2.3.3铜、钢界面处元素的扩散及界面结合

2.3.4形变量与拉伸强度

2.3.5电导率

本章小结

第三章试验结果与分析

3.1芯线Q195钢的组织变化

3.1.1芯线Q195钢不同热处理后组织变化

3.1.2芯线Q195钢不同热处理后性能变化

3.2铜包钢线的组织与性能

3.3铜钢复合线的组织变化

3.3.1铜钢复合线的显微组织

3.3.2 860℃正火处理后铜钢复合线的组织变化

3.3.3 800℃盐水淬火后铜钢复合线的组织变化

3.3.4 900℃盐水淬火后铜钢复合线的组织变化

3.4铜钢复合线拉伸强度分析

3.5铜钢复合线界面分析

3.6铜钢复合线导电率分析

3.7铜钢复合线的强化机制

3.8铜钢复合线的综合性能

本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢