高强高导镁碲铜合金强化工艺的研究

摘要

高强高导电铜合金是一类具有优良的物理性能及力学性能的功能材料，是制备集成电路引线框架、电气化铁路接触导线、电阻焊电极等器件的重要材料。近年来，微电子、计算机、通信、工业自动控制等电子信息产业的不断进步在促进铜及铜合金产业发展的同时，也对铜及铜合金的性能提出了更高的要求。
　　通过加入微量合金元素，在连铸过程中引入电磁场以及对合金铸锭进行后续的变形及热处理，可使铜合金性能得到改善和提高。本文选择Cu-Mg-Te合金，通过添加适量微合金元素Y和B，在连铸过程中引入电磁场以及对合金铸锭进行轧制变形及热处理，探讨其组织结构和力学性能的变化，以期得到最佳的强化组合，提高合金综合力学性能。
　　稀土Y可提高合金的抗拉强度和伸长率，当Y添加量为0.04％时，合金具有较好的综合性能，Cu-0.26Mg-0.2Te-0.04Y合金抗拉强度190MPa，伸长率36.2％，导电率77.7％IACS。复合添加稀土Y和元素B，Cu-0.6Mg-0.15Te-0.1Y-0.01B合金导电率59.6％，相比其未添加时提高4.2％;继续提高B的含量，合金抗拉强度和伸长率达到247Mpa和41.8％，分别提高了21.7％和2.2％。
　　连铸过程中引入电磁场可使Cu-Mg-Te合金铸态组织细化，改善铸锭的表面质量，使固溶于基体中的镁元素分布更加均匀，同时第二相颗粒Cu2Te更加细小、均匀，氧化物含量减少。电磁连铸铜合金的力学性能与普通连铸相比，抗拉强度提高了26.3％，达到240MPa;伸长率为45％，相对提高了21.6％。
　　Cu-0.51Mg-0.13Te-0.08Y合金850℃热轧变形70％后，抗拉强度和伸长率分别由原来的220MPa、33.7％增加到283.1MPa、49.43％。经热轧冷轧双工艺强化后，合金的抗拉强度大幅提高，由220MPa提高到520MPa，加工硬化效果明显。但轧制后合金的导电率略有下降。轧制后合金在360℃～390℃温度范围内进行退火处理，抗拉强度大于485MPa，伸长率大于13％。Cu-0.49Mg-0.17Te-0.14Y合金850℃热轧变形50％，再经室温冷轧变形70％后退火，结果表明:随着退火时间延长，维氏硬度逐渐下降;随着退火温度提高，合金硬度下降幅度加大，同时合金的抗拉强度降低，伸长率提高。合金的导电率在退火回复阶段大幅度回升，随时间延长，再结晶新晶粒的出现，晶界增多，使导电率降低。综合对比，退火温度在360℃～390℃，退火时间1h以内时，冷轧态Cu-Mg-Te-Y合金可以得到最佳的综合性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 高强高导铜合金的发展及应用

1．2．1 引线框架材料

1．2．2 铁路接触线材料

1．2．3 电阻焊电极材料

1．3 高强高导铜合金的制备技术

1．3．1 合金化法

1．3．2 复合材料法

1．3．3 快速凝固法

1．3．4 孪晶强化法

1．4 微合金化元素对铜合金性能的影响

1．4．1 稀土在高强高导铜合金中的应用

1．4．2 硼在高强高导铜合金中的应用

1．5 本文研究目的及内容

2 实验方法及设备

2．1 合金熔炼工艺及设备

2．1．1 铜合金熔炼工艺

2．1．2 电磁连铸系统装置结构

2．2 轧制设备及工艺

2．2．1 轧制实验装置

2．2．2 热处理加热炉

2．3 微观组织分析及力学性能测试

2．3．1 成分分析

2．3．2 金相分析

2．3．3 扫描电镜分析

2．3．4 电子探针分析

2．3．5 力学性能测试

2．3．6 磁感应强度测量

2．3．7 导电率测试

3 微量稀土Y和B对镁碲铜合金组织和性能的影响

3．1 铸态显微组织及物相分析

3．2 稀土Y对合金力学性能的影响

3．3 稀土Y对合金导电率的影响

3．4 稀土Y和B复合作用对镁碲铜合金性能的影响

3．5 断口分析

3．6 本章小结

4 电磁连铸对铜合金组织和性能的影响

4．1 电磁铸造工艺简介

4．2 电磁连铸与普通连铸锭表面形貌对比分析

4．3 普通连铸与电磁连铸锭的微观组织对比分析

4．4 力学性能分析

4．5 室温拉伸断口分析

4．6 本章小结

5 轧制变形和热处理对铜合金组织和性能的影响

5．1 轧制工艺对合金组织性能的影响

5．1．1 轧制对组织的影响

5．1．2 轧制变形对镁碲铜合金性能的影响

5．1．3 拉伸断口形貌分析

5．2 退火温度对合金的影响

5．2．1 退火温度对形变铜合金微观组织的影响

5．2．2 退火温度对形变铜合金性能的影响

5．2．3 退火温度对形变铜合金导电率的影响

5．3 退火时间对镁碲铜合金组织性能的影响

5．3．1 退火时间对形变铜合金微观组织的影响

5．3．2 退火时间对形变铜合金性能的影响

5．3．3 退火时间对形变铜合金导电率的影响

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢