Ti元素对Cu-15Ni-8Sn合金组织和性能的影响

摘要

Cu-15Ni-8Sn合金作为铍青铜的理想替代合金，不但具有与铍青铜相当的优良的力学性能，还具有铍青铜不具备的良好抗热应力松弛性能、元件变形小以及无毒环保等优点，具有十分广泛的应用前景。目前Cu-15Ni-8Sn合金存在的主要问题为时效后期的不连续沉淀析出会影响合金的性能。根据上述相关问题，本文通过对Cu-15Ni-8Sn合金添加第四合金组元Ti来达到抑制时效后期不连续沉淀析出和改善合金综合性能的目的，并在此基础上进一步研究了室温轧制处理后不同变形量的Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金的组织和性能。主要内容如下： 本文首先研究了对Cu-15Ni-8Sn合金加入不同含量的Ti对合金不同状态下的组织及性能的影响。在Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的铸态组织为发达的树枝晶结构，加入Ti后，其枝晶更细小且组织更均匀，一定程度上抑制了Sn的偏析。在850℃固溶4h后，Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的组织为过饱和的α相固溶体；在加入0.4Ti和0.7Ti后，合金的基体中出现了弥散分布的针状Ni3Ti相，使合金同时得到了固溶强化和析出强化的效果。在400℃的时效过程中，Cu-15Ni-8Sn合金会随着时效的进行，在晶界处不断析出不连续沉淀并向晶粒内部蔓延；加入适量的Ti可以有效抑制时效过程中不连续沉淀的析出。在时效过程中，Cu-15Ni-8Sn合金的硬度随着时效进行先上升达到峰值后开始下降，而加入Ti后，合金的硬度在上升到峰值后，在峰值水平轻微波动。在400℃时效6h后，Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的抗拉强度随着Ti含量的增加先上升再下降。因此，Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金的综合性能最佳，其在400℃时效6h时的硬度、抗拉强度和电导率分别378.2HV、860.36MPa和8.23%IACS。 在此基础上，对Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金进行了不同程度的室温轧制。对合金的轧制处理会加速Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金的时效过程，同时也会加速不连续沉淀的析出。Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金的硬度会先上升到峰值，随后在峰值水平缓慢下降，而室温轧制后，合金的硬度先上升到峰值然后开始下降，但其硬度峰值更高且达到峰值时间更短；室温轧制后，合金的电导率有所提高，且变形量越大，提高越多。

目录

声明

1 绪论

1.1 引言

1.2 铜基导电弹性合金发展概况

1.2.1 铜基导电弹性合金性能参数

1.2.2 铜基导电弹性合金研究现状

1.2.3 铜基导电弹性合金分类

1.3 Spinodal分解强化型合金——Cu-Ni-Sn合金

1.3.1 Cu-Ni-Sn合金分类

1.3.2 Cu-Ni-Sn合金组织特征

1.3.3 Cu-Ni-Sn合金性能优势

1.3.4 Cu-Ni-Sn合金制备方法

1.4 Cu-Ni-Sn合金性能影响因素

1.4.1 Ni、Sn含量对Cu-Ni-Sn合金性能的影响

1.4.2 微量元素对Cu-Ni-Sn合金性能的影响

1.4.3 热处理工艺对Cu-Ni-Sn合金性能的影响

1.5 本论文的研究目的与研究内容

2 实验材料与方法

2.1 合金制备

2.2 实验流程

2.3 合金试样组织形貌分析

2.3.1 金相显微组织分析

2.3.2 扫描电镜及EDS能谱分析

2.3.3 X-射线衍射物相分析

2.3.4 透射电镜分析

2.4 合金性能测试

2.4.1 维氏硬度测试

2.4.2 电导率测试

2.4.3 抗拉强度测试

3 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的组织及性能研究

3.1 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的铸态组织及性能分析

3.1.1 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的铸态组织分析

3.1.2 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的铸态性能分析

3.1.3 小结

3.2 固溶处理对Cu-15Ni-8Sn-xTi合金组织和性能的影响

3.2.1 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的固溶组织分析

3.2.2 固溶态下合金中针状和棒状相的物相分析

3.2.3 Cu-15Ni-8Sn-0.7Ti的固溶处理

3.2.4 固溶态的Cu-15Ni-8Sn-xTi的性能分析

3.2.5 小结

3.3 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金试样的时效组织分析

3.3.1 时效后Cu-15Ni-8Sn-xTi合金试样的显微组织分析

3.3.2 时效后期黑色胞状组织物分析

3.3.3 不同含量的Ti对Cu-15Ni-8Sn合金时效组织的影响

3.3.4 小结

3.4 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的性能分析

3.4.1 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的硬度分析

3.4.2 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的电导率分析

3.4.3 Cu-15Ni-8Sn-xTi合金的拉伸强度分析

3.4.4 小结

3.5 室温轧制对Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金的组织及性能影响

3.5.1 室温轧制对Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金组织的影响

3.5.2 室温轧制对Cu-15Ni-8Sn-0.2Ti合金性能的影响

3.5.3 小结

结论

参 考 文 献

致谢

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