稀土La微合金化铜管材组织性能研究

摘要

利用微合金化技术原理，将微量稀土 La添加到纯铜中，研究了不同含量稀土 La添加对铸态纯铜组织、力学性能的影响，并选出综合性能最佳的含量。探究了稀土La添加对铸态纯铜热加工性能的影响，并对TP2、TU以及加稀土铜铸坯在室温低速率动态压缩条件下的成形性能进行了比较。在工业生产中制备出相关含量的微合金化TP2铜管材，并对其相关性能进行了分析测试。
　　对铸态纯铜的分析表明，稀土 La添加可以显著净化细化纯铜的组织，降低杂质元素的含量，随着稀土含量的增加，铸态微合金化纯铜逐渐由粗大的柱状晶组织转化为细小的等轴晶组织，其抗拉强度与显微硬度也逐渐升高，但延伸率呈先升高后下降的趋势。通过能谱分析测试发现，稀土相在纯铜中以Cu6La第二相的形式存在。
　　对TU纯铜铸坯、0.089wt.％La铜铸坯的热加工性能进行了分析测试，组织及热力学性能的分析表明，该含量稀土 La添加形成的第二相粒子 Cu6La增加了金属在热变形加工中的加工硬化，同时抑制变形过程中动态再结晶的发生。随着变形程度的继续增加，Cu6La粒子进一步抑制动态再结晶晶粒长大，提高了材料的热加工性能。
　　对TP2、TU以及0.089wt.%La铜铸坯在室温低速率动态压缩条件下的成形性能进行了研究。发现TP2和TU试样在50%压下量条件下，试样中心区域产生与压缩方向呈45°的绝热剪切带，其数量及规模在70%压下量时大量增加，而加稀土试样没有或很少产生该现象。对Cu6La第二相粒子在压缩前后的组织形态进行了背散射扫描观察，确定了其不可变形粒子的特性。显微硬度分析结果表明，随着应变量的增加，TP2及TU试样的显微硬度较铸态组织有非常明显的提升，而稀土试样则变化并不明显。
　　以Cu-La中间合金的方式将微量稀土La添加到空调用TP2铜管中，对稀土La含量为0ppm、200ppm的铜管铸坯和成品光管的成分及组织性能进行了分析。测试结果表明，稀土 La添加能有效地去除铜管中的杂质元素，与未加入稀土的TP2铜管相比，稀土La微合金化铜管材无论是铸坯还是成品管的晶粒尺寸都更为细小；成品铜管抗拉强度达到255Mpa，提高4.5%，延伸率达到55%，提高10%；对La微合金化TP2成品管的导电性能进行测试，其导电率达到84.69%ICAS，提高5.07%。

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第一章 绪论

1.1铜及铜合金概述

1.2 稀土及稀土La

1.3 微合金化技术概述

1.4 稀土微合金化技术应用现状

1.5 研究背景及意义

1.6 研究内容与技术路线

第二章 稀土La微合金化对铸态纯铜性能的影响

2.1 引言

2.2 实验材料及设备

2.3 成分分析

2.4 组织形貌分析

2.5 力学性能分析

2.6 本章小结

第三章 稀土La添加对铸态纯铜热加工性能的影响

3.1 引言

3.2 实验材料及设备

3.3 实验方案

3.4 热力学性能分析

3.5 组织分析

3.6 本章小结

第四章 稀土La添加对铸态纯铜室温成形性能的影响

4.1 引言

4.2 实验材料及方法

4.3 压缩力学性能

4.4 组织分析

4.5 显微硬度测试

4.6 分析讨论

4.7 本章小结

第五章 稀土La微合金化对TP2铜管性能的影响

5.1 引言

5.2 实验材料及方法

5.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢