薄带连铸结晶辊用高强高导铜合金研究

摘要

本文通过中频熔炼—铁模铸造—热锻—固溶—冷锻—时效工艺，制备了薄带连铸结晶辊用Cu-Ni-Si-Cr-Zr铜合金，通过正交实验、硬度测试、电阻率测试、XRD、SEM等方法研究了不同加工工艺对上述合金力学性能、导电性能及其微观组织结构的影响和变化规律，并从理论上分析和解释其相关机制。研究结果表明：(1)试验所研制的高强高导铜合金兼有较好的力学性能和电学性能，其中硬度和导电率分别达到HBW180和45％IACS，而且抗软化温度可以达到600℃，已经达到了国内外高强高导铜合金性能的先进水平。 (2)试验添加的Ni和Si元素的质量比对合金硬度和导电率的影响非常大，当二者质量比在4～5时，对合金导电率的影响较小，且强化效果较好。 (3)在影响铜合金性能的诸多因素中，时效温度和时效时间对合金性能的影响最为强烈，最佳的时效工艺为470℃+2h。 (4)固溶温度和时间对铜合金的力学性能和电学性能影响也比较强烈。结果表明，当固溶温度在940℃，固溶时间在2h时，固溶元素全部溶入基体，并且由于固溶时间较短，晶粒长大现象并不严重，仍然细小。 (5)冷锻比越大，时效时合金硬度越容易在较短的时间内达到较大的峰值，同时导电率也普遍较高。因此，试验最佳的冷锻比推荐为75％。 (6)试验表明，试验合金的高温软化点在600℃左右，在此之前合金的硬度随退火温度的升高变化不大，晶粒组织没有发生明显的再结晶，具有较高的高温硬度。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明和大连理工大学学位论文版权使用授权书

引 言

1绪论

1.1前言

1.2高强高导铜合金

1.2.1高强高导铜合金的分类

1.2.2高强高导铜合金优点及应用

1.2.3国内外高强高导铜合金研制现状

1.3高强高导铜合金强化设计思路

1.3.1合金化法

1.3.2复合材料法

1.4几种典型的高强高导铜合金系

1.4.1 Cu-Ni-Si系高强高导铜合金

1.4.2 Cu-Cr-Zr系高强高导铜合金

1.4.3其他常见的强化铜合金

1.5高强高导铜合金的制备工艺

1.6高强高导铜合金在薄带连铸结晶器中的应用

1.7论文研究的内容和意义

1.7.1研究的内容

1.7.2研究的意义

2材料制备和实验方法

2.1材料的制备

2.1.1合金成分

2.1.2材料制备的工艺流程

2.2热处理工艺

2.2.1固溶

2.2.2冷锻

2.2.3时效

2.3硬度测试

2.4电学性能测试

2.5软化点温度测试

2.6显微组织结构观察

2.6.1金相组织观察

2.6.2扫描电子显微镜观察

2.6.3电子探针分析

3实验设计

3.1前言

3.2确定显著因子实验

3.2.1成分正交表

3.2.2热处理参数正交表

3.2.3 正交试验结果

3.3因素的显著性分析

3.3.1正交表的方差分析方法

3.3.2硬度的方差计算结果

3.3.3硬度的方差分析结果

3.3.4导电率的方差计算结果

3.3.5导电率的方差分析结果

3.3.6最佳因素的综合选取

3.4因素优化设计试验

3.4.1试验安排

3.4.2试验结果

3.4.3试验结果的级差分析

3.5本章小结

4实验结果及讨论

4.1前言

4.2 Ni/Si值对合金性能的影响

4.3 Cr、Zr及其它元素对合金性能的影响

4.4时效温度对合金性能的影响

4.5时效时间对合金性能的影响

4.6固溶温度和时间对合金性能的影响

4.7冷锻比对合金性能的影响

4.8析出物的形貌及组成

4.8.1析出物的形貌

4.8.2析出物的组成

4.9合金的软化温度

4.10本章小结

5结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢