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随着现代工业的飞速发展,对高强度、高硬度、高导电的铜合金的需求越来越迫切,制备性能更优异的铜合金也成为了一个重要研究方向。Cu-Cr系高强高导合金具有一些特有的优势而备受青睐,已获得工业应用。但Cu-Cr系合金熔炼铸造温度高,导致铸造及性能控制难度大且能耗高。本文设计制备了Cu-x(CrNi33Sn25)(x:质量百分数,0.3、0.5)两种新型合金,采用熔点显著低于Cr熔点的中间合余CrNiSn作为添加溶质,对这两种合金的性能和组织结构进行了研究,这对于解决Cu-Cr系合金存在的上述问题,促进高性能高强高导铜合金的发展有重要意义。 本文通过对Cu-0.3(Cr-Ni-Sn):A和Cu-0.5(Cr-Ni-Sn):B两种合金的硬度、抗拉强度、导电率测试,运用金相、XRD、SEM、TEM等分析手段,研究了不同热处理工艺对合金力学性能、导电性能及其组织结构的影响和变化规律,得到如下研究结果: 1.固溶-时效对两种铜合金硬度的影响:在1000℃下经过60min的固溶处理后时效,在相同的时效时间(60min)里,时效温度从200℃到450℃,两种合金的硬度快速上升并在450℃达到硬度最大值,分别为105.1HV和114.9HV,之后450℃到600℃,随着时效温度的升高,硬度快速下降。在相同的时效温度(450℃)下,两种合金随着时效时间的延长,硬度快速上升,A合金在时效60min达到硬度最大值105.1HV,而B合金则在时效90min达到硬度最大值119.9HV。 2.固溶-变形及退火处理对两种合金硬度的影响:两种合金经过固溶后,进行冷变形加工,变形量在70%以下时、硬度快速上升,之后硬度增加缓慢、直至变形量达到90%,A、B合金的硬度分别为125.7HV和135.1HV。随后进行退火处理(60min),A合金在350℃以前,硬度缓慢提高。而B合金在400℃以前,硬度有所提高并在400℃达到最大值157.4HV,400℃后,硬度快速下降。结合金相观察,两种合金的再结晶温度大约分别为380℃和480℃。 3.固溶-变形对合金时效处理的影响:两种合金经30%、50%、70%冷变形后在400℃、450℃和500℃/60min下时效,硬度最大值都出现在400℃;变形量为90%的合金等温(400℃)时效,随着时效时间的延长,A合金硬度缓慢上升,在30min达到硬度峰值151.4HV,B合金在时效60min达到硬度峰值178.3HV。 4.固溶-时效-变形处理对两种合金硬度的影响:固溶后A、B合金在450℃下分别时效60min、90min,随后进行30%、50%、70%、90%的冷变形,并在90%时硬度值分别为156.8HV和159.3HV。两种合金经时效变形后的硬度比固溶变形的硬度分别提高了20%和15%。因此变形前的时效行为能够有效提高合金硬度。 5.不同工艺条件对合金的强度及导电性能的影响:合金B经过1000℃/60min固溶+97%变形+400℃/90min时效处理,其抗拉强度达到423MPa,延伸率为8%。A、B合金固溶-时效硬度峰值对应的电导率分别为84%IACS和81%IACS;固溶-变形-时效硬度峰值对应的电导率分别为79.6%IACS和77.3%IACS;固溶-时效-冷变形(90%)导电率分别为74.8%IACS和72.9%IACS。 6.Cu-x(CrNi33Sn25)合金经固溶大变形后进行时效处理是获得最佳综合性能的最佳工艺路线,从而实现了高强度、高塑性、高导电性的统一。