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随着现代工业和科学技术的快速发展,不仅需要材料具有高的导电性、还需材料具有高的强度和良好的耐磨性。Cu-Ni-Al合金满足高强度铜合金的成分选择,但是现有的Cu-Ni-Al三元相图500℃等温截面富铜端被认为是α-(Cu,Ni)的单相固溶区,不能通过时效处理生成析出相。因此,从相图出发,Cu-Ni-Al合金无法保证高的强度。但是,Cu-Ni-Si三元合金富铜端也被认为是单相固溶区,经实验发现,当Ni、Si含量位于富铜端时,Cu-Ni-Si合金也能生成析出相。于是,Cu-Ni-Al三元相图富铜端单相区并不是没有生成析出相的可能性。因此,证实Cu-Ni-Al三元相图500℃等温截面富铜端单相区生成析出相的可行性是Cu-Ni-Al合金作为高强度材料使用的关键。本文采用熔炼法制备符合成分要求的Cu-Ni-Al合金,证明其析出相的可行性,并对析出相进行FESEM、XRD、EDS、FETEM显微表征,明确析出相的化学成分以及相结构。并通过正交实验的方法对合金进行固溶+时效处理,研究固溶+时效处理工艺对合金性能的影响,最终确定最佳的热处理工艺。本文主要的结论如下:(1)采用熔炼法制备的铸态Cu-5.4Ni-3.6Al和Cu-4.2Ni-2.8Al合金,其晶内有棒状初生相生成,通过表征,确定初生相为NiAl相。再对铸态Cu-5.4Ni-3.6Al和Cu-4.2Ni-2.8Al合金进行了固溶+时效为800℃×4h+500℃×4h的热处理,合金晶内又生成了纳米尺度的颗粒状析出相,通过表征,确定了该颗粒状析出物为Ni3Al相。因此,证明了Cu-Ni-Al合金三元相图500℃等温截面富铜端单相固溶区生成能够生成析出相,为Cu-Ni-Al合金作为高强度合金提供了理论和实验依据。(2)为确定熔炼法制备的Cu-Ni-Al合金在凝固过程中Ni与Al原子的反应方向和自发性,通过热力学进行了计算,得到生成NiAl相的反应式的吉布斯自由能变是最低的,说明在Ni-Al体系中,凝固过程中生成的反应物最稳定的是NiAl相,计算结果与实验结果是一致的,也证明了计算的合理性。(3)对制备的三种成分的铸态Cu-Ni-Al合金的硬度和导电性进行了研究,结果表明:随着Cu含量的增加,Ni、Al含量的减少,Ni与Al原子在Cu基体中生成的初生相含量而减小,使合金的硬度逐渐减小;合金的磨损率也随着Cu含量的减少逐渐增大,磨损表面由磨粒磨损逐渐转化成粘着磨损;随着Cu含量的增加,残留在Cu基体中的Ni、Al原子的固溶程度逐渐减小,对基体的晶格畸变作用减弱,使电子的运动阻碍作用减弱,合金的导电率逐渐升高。(4)通过正交实验对Cu-5.4Ni-3.6Al合金进行了固溶+时效热处理,正交结果分析表明:经过800℃×4h的固溶处理与450℃×4h的时效处理,Cu-5.4Ni-3.6Al可以获得最高的综合性能,且比铸态Cu-5.4Ni-3.6Al合金的导电率、硬度、抗拉强度都高,因此,得出最佳的热处理工艺为:固溶处理为800℃×4h与时效处理450℃×4h。