高性能铜合金导体材料的研究开发

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铜合金的强度和导电性的提高存在着矛盾,纯铜导电性很好,但是纯铜强度很低,通常添加其他少量元素,并结合固溶、加工和时效等多种强化方法在有限降低合金材料导电性的同时,大幅度提高合金的强度性能,以满足多行业对高强高导合金材料的需求。本文首先在获得Cu-Ag、Cu-Mg合金上引杆材真应力-真应变关系的基础上,计算得到合金材料的激活能,构建了合金的本构方程,实现了两种合金漆包线的制备,与同规格纯铜漆包线的主要性能进行了对比。此外,制备了高强高导抗软化Cu-Cr-Ti合金线材,研究了时效处理对合金材料强度和电导率影响规律,评价研究了Cu-Cr-Ti合金的抗软化性能。  1、通过Cu-Ag、Cu-Mg上引杆材等温压缩试验获得了合金材料的真应力-真应变关系,研究表明,根据两种合金材料真应力-真应变曲线特征,在数据处理过程中可以分为高温、低温段分别进行处理,在低温段,材料主要发生动态回复过程,在高温段,材料发生了动态再结晶过程。  2、通过计算得到了Cu-Ag、Cu-Mg上引杆材的激活能和本构方程。在低温段,Cu-Ag、Cu-Mg的激活能分别为138.94和220.73KJ/mol,在高温段,Cu-Ag、Cu-Mg合金的激活能分别为236.90和261.81KJ/mol,其含Z参数的本构方程如下:  Cu-Ag合金,低温段本构方程:σ=228.68×ln{(Z/5.18×105)17.28.27+[(Z/5.18×105)2/28.27+1]1/2}  Cu-Ag合金,高温段本构方程:σ=73.26×ln{(Z/1.99×1011)1/6.20+[(1.99×1011)2/6.20+1]1/2}  Cu-Mg合金,低温段本构方程:σ=253.53×ln{(Z/2.83×1021)1/107.00[(Z/2.83×1021)2/107.00+1]1/2}  Cu-Mg合金,高温段本构方程:σ=118.98×ln{(Z/1.87*1013)1/8.87+[(Z/1.87*1013)2/8.87+1]1/2}  3、通过小试试验研究了Mg、Ag元素含量对Cu-Ag、Cu-Mg合金抗拉强度和电导率的影响。两种合金的强度均随着合金元素含量的提高获得了极大提升,电导率随之迅速下降,冷变形量增大也导致了同样的效果,根据试验结果确定了较为优化的合金元素含量分别为Cu-0.1Ag、Cu-0.15Mg和Cu-0.35Mg。  4、通过无中间退火的上引-连续挤压-拉拔-轧制-拉拔和上引-拉拔-轧制-拉拔两种加工工序制备了铜银和高镁、低镁铜镁合金裸线,利用宏磊集团漆包机实现了包漆工艺。与同规格纯铜漆包线相比,合金漆包线的抗拉强度得到显著提升,低镁、高镁铜镁合金漆包线抗拉强度均超过450MPa,铜银漆包线抗拉强度比纯铜漆包线提高了30MPa,在电导率方面,低镁合金漆包线超过80%IACS,高镁漆包线超过70%IACS,铜银漆包线达到100.3%IACS。  5、通过大气熔炼铸造-热挤压-固溶淬火-拉拔-中间退火-拉拔-时效的工序制备了两种Cu-Cr-Ti合金线材,成分分别为Cu-0.50Cr-0.05Ti和Cu-0.50Cr-0.10Ti,通过400℃/2h时效处理后,两种合金的性能可以与Cu-Cr-Zr合金媲美,抗拉强度分别为622MPa和640MPa,电导率分别为78.6%IACS和73.2%IACS,抗软化温度分别为530℃和545℃。
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