微量Te对Cu-Cr-Zr合金组织及性能的影响

采用SEM、EDS等微观表征以及显微硬度和导电性能检测手段,研究了Te含量对Cu-Cr-Zr-Te合金铸态组织及性能的影响。结果表明:随着Te含量的增加,铸态Cu-Cr-Zr-Te合金的硬度呈逐渐升高的的趋势,但导电性能基本趋于稳定状态,热锻处理后合金的硬度和导电率都有所上升。铸态Cu-Cr-Zr-Te合金中低含量Te与Zr结合力较强易形成CuZrTe化合物,提升Te含量倾向于形成CuCrTe化合物;合金经900℃/4h的保温、热锻处理后,CuCrTe化合物分解为富Te相和富Cr相造成基体中Te元素的贫化,导致元素Te与元素Cr的相对比例减小而形成CuZrTe化合物。

复杂多组元Cu-Cr-Zr-Ni-Si-Co-Zn合金时效析出动力学研究

Cu-Cr-Zr及Cu-Ni-Si合金均为性能优异的引线框架材料,但二者性能均存在局限性。Cu-Cr-Zr合金具有优异的导电性能,但其强度偏低;Cu-Ni-Si合金具有极高的强度,但其导电性能一般。如果结合二者的优点,并通过后续工艺对其组织进行调控,则是制备高强高导铜合金的一条新路径。实验通过真空感应熔炼的方法制备了复杂多组元Cu-0.746Cr-0.217Zr-0.605Ni-0.109Si-0.177Co-0.085Zn(质量分数)合金,对其进行了不同工艺条件的固溶处理,并研究了不同固溶工艺条件下,合金时效过程中电导率及硬度的演化规律。结果表明:合金经1010℃×1.5 h固溶处理后,时效过程在500℃×3 h时,可获得较优异的综合性能,此时合金的硬度为HV 142.83,电导率为60.00%IACS。此外,根据Avrami经验方程描述了合金的时效析出过程,发现不同固溶工艺的合金在时效过程中,析出速率均随时效温度的提高而提高。

预时效工艺对Cu-Cr-Zr合金力学性能和电学性能的影响

高强高导铜合金经过塑性加工后通常具有高强度,但会严重损失塑性。因此,需要开发新工艺,从而不断提升铜合金的力学性能和电学性能。对固溶态Cu-0.7Cr-0.19Zr合金进行冷轧处理(样品SR),分别采用低温预时效、高温单级时效、低温预时效结合高温时效3种不同的处理工艺制备样品,样品分别命名为SRP, SRA和SRPA。对4种样品的微观组织、强度、塑性和导电率进行了测试。结果表明,时效处理并未造成明显再结晶,保留了超细晶结构及高密度位错。与样品SR相比,单级时效与双级时效均可促成力学与电学性能的综合提升,而双级时效比单级时效更加有效。对样品的强度、塑性和导电率的影响进行了分析。

微合金化Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学研究

目的为制定更加合理的时效工艺和制备高性能Cu-Cr-Zr合金,探究微合金化元素Ni、Si的添加对Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学的影响。方法在Cu-Cr-Zr合金的基础上设计制备了Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金,通过电导率仪测量2种合金在相同形变热处理工艺下电学性能的变化并结合微观组织观察,根据合金电导率与新相转变率的关系对合金的时效析出动力学过程进行研究,绘制等温析出动力学S曲线。结果在实验设置的时效温度下,2种合金的电导率都随着时效时间的延长而升高,且时效初期电导率提升迅速,后期平缓。由拟合得到的析出动力学方程可知,2种合金的等温析出动力学S曲线较为接近。当时效温度为400℃和450℃时,Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金的析出动力学曲线高于Cu-Cr-Zr合金的析出动力学曲线。结论在400~500℃下进行时效时,Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学过程随温度的升高而加快。当时效温度为400℃和450℃时,微量Ni、Si元素的加入加快了Cu-Cr-Zr合金的时效析出动力学过程。

离心铸造Cu-Cr-Zr-Mg合金中纳米铬相形成过程的研究

利用真空熔炼+离心铸造技术制备出了凝固组织中含大量2.5~5 nm颗粒状和间距为0.6~1.2 nm条纹状的单质铬相的Cu-0.43Cr-0.22Zr-0.092Mg(wt%)合金。针对纳米级单质铬相形成原因不清楚的问题,借助SEM、XRD、TEM和HRTEM(高分辨率透射电镜)对合金的铸态显微组织进行观察分析,计算了铬相临界晶核半径,研究了单质铬相形核与生长过程。结果表明,Cu-0.43Cr-0.22Zr-0.092Mg(wt%)合金熔体在离心力作用下首先产生铬的偏聚,为铬相形核创造了条件。铬相形核后,在离心力作用下,铬相晶核向贫铬区域移动过程中略有长大,进入贫铬区域后长大基本停止,最后得到几个纳米尺寸的单质铬相。

La,Fe(或Co)/Ti对Cu-Cr-Zr合金时效特性的影响

研制了新型集成电路引线框架Cu-Cr-Zr系列合金,通过电导率、硬度、抗拉强度测试以及透射电镜观察,考察了微量合金元素La,Fe/Ti,Co/Ti元素以及时效工艺对合金性能的影响。结果表明:稀土元素La可以改善A合金(Cu-Cr-Zr-Zn)的硬度及导电率;加入Fe/Ti,Co/Ti元素,大大提高了合金的强度和硬度,并使其时效的强度及硬度峰值延后。在970℃固溶处理、70%冷变形及不同温度时效2 h后,A合金(Cu-Cr-Zr-Zn)及B合金(Cu-Cr-Zr-Zn-La)在450℃时达到硬度和强度峰值,分别为HV 1 770 MPa和525 MPa及HV 1 840 MPa和554 MPa,电导率分别为78%和80%IACS;在970℃固溶处理,60%冷变形,500℃时效2 h,50%冷变形及不同温度2次时效2 h后,C合金(Cu-Cr-Zr-Zn-Fe-Ti-La)及D合金(Cu-Cr-Zr-Zn-Co-Ti-La)在450℃时达到硬度和强度峰值,分别为HV 2 120 MPa,683 MPa及HV 2 040 MPa和651 MPa,电导率分别为65%和70%IACS。

Cu-Cr-Zr原位复合材料的组织与性能

采用真空熔铸与形变相结合的方法制备高强高导Cu-Cr-Zr原位复合材料,利用SEM和TEM分析材料在铸态及变形态的显微组织,研究不同变形量和中间热处理对Cu-Cr-Zr原位复合材料的抗拉强度和导电率的影响。结果表明:Cu-Cr-Zr合金经室温冷变形,Cr相由铸态树枝状转变为纤维状;中间热处理能够明显提高材料的导电率;采用500℃中间热处理并结合冷变形,能得到具有较好综合性能的Cu-Cr-Zr原位复合材料,其抗拉强度达到1119MPa,导电率(vsIACS)达到76%。

形变热处理对Cu-Cr-Zr合金时效组织和性能的影响

通过对Cu-1.0Cr-0.2Zr合金固溶处理、冷轧以及随后的时效处理工艺,研究形变及时效过程对材料力学性能、导电性能及其组织结构的影响规律。结果表明:研究合金具有很强的时效强化效应;时效前的预冷变形能显著提高Cu-1.0Cr-0.2Zr合金的力学性能而保持较高的导电性;在最佳的形变热处理工艺条件下其合金的抗拉强度和屈服强度分别达到了527.0和487.0 MPa,伸长率为12.3%,电导率为82.0%IACS。合金力学性能的提高与电学性能的小幅降低主要是由时效过程的固溶体贫化、基体的回复与再结晶以及新相的析出三个因素控制,其中细小弥散均匀分布的析出相是获得高的力学性能和导电性能的重要影响因素。

时效与形变对Cu-Cr-Zr合金性能的影响

研究了时效参数和变形量对Cu 0 .3Cr 0 .0 48Zr合金组织和性能的影响。结果表明 :合金经 92 0℃× 1h固溶后 ,在 5 5 0℃时效可获得较高的电导率 ,在 5 0 0℃时效可获得较高的显微硬度。时效前加以冷变形可以加速时效初期第二相的析出 ,使合金的性能以较快的幅度上升 ,合金经 60 %变形后 5 0 0℃时效 0 .5h时 ,电导率和显微硬度分别可达 45 .96MS/m和14 2 .2HV ,而固溶后直接时效仅为 3 3 .95MS/m和 99.7HV。

固溶时效后高强高导Cu-Cr-Zr合金的性能与显微组织研究

在测试不同固溶时效阶段Cu-Cr-Zr合金力学性能和导电性能的基础上,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了合金的显微组织,发现经过490℃/240min时效处理后合金达到时效强度峰值,强度的提高主要是共格弥散强化相造成。运用Gerold及其推导公式计算了共格强化导致的最大拉伸应力增量(△σcsmax)的范围,同时应用单元体导电模型和马提申定则计算了合金时效时的导电率的增量值范围,与实验数值相比误差较小。说明所建模型能较好的反映时效析出过程中的强度和导电率变化。

高强高导Cu-Cr-Zr系合金材料的研究进展

分析了Cu-Cr-Zr系合金的国内外发展状况,其性能与添加合金化元素、制备技术和显微组织的相互关系,并指出了需进一步研究的几个问题。

高强高导Cu-Cr-Zr合金时效性能

采用真空熔炼的方法制备Cu-Cr-Zr合金,研究合金的时效析出行为;借助高分辨透射电镜对合金时效析出相的组织形态进行分析,探讨合金的时效强化机制。结果表明:Cu-0.36Cr-0.03Zr合金经450℃时效4 h后获得较好综合性能,合金硬度和导电率分别达到为156 HV和82.62%IACS;通过微观分析确定经450℃时效4 h后合金中析出相为面心立方Cr相,且与基体保持共格关系;当时效时间延长至8 h时,合金中面心立方Cr相转变为体心立方Cr相;经450℃时效4 h后合金强度与硬度的提高主要由共格应变强化所造成。

Cu-Cr-Zr合金时效析出相的研究

利用高分辨电子显微镜(HRTEM)及系列欠焦像出射波函数重构技术,探明了在大气环境下,Cu-Cr-Zr合金峰值时效时存在氧化物析出相。研究结果表明:Cu-Cr-Zr合金经950℃×1.5 h固溶处理、450℃时效6 h硬度达峰值;此时样品中除早期的具有花瓣状应变场衬度的共格析出相外,另一类强化相为圆盘状形貌的CuCrO2;该氧化物析出相为三方晶系,空间群为R 3 m(166),与基体具有特定取向关系:[011]Cu//[010]CuCrO2,(111)Cu//(003)CuCrO2,惯习面为{111}Cu。

引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能研究

主要对引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能进行了研究,通过对固溶态、时效态合金性能的研究分析,发现在合理的固溶时效与形变热处理工艺条件下,可获得抗拉强度为540.4MPa,电导率为84%IACS的高性能Cu-Cr-Zr合金带材。

时效态Cu-Cr-Zr-Mg-RE合金的组织与性能

采用高分辨电子显微镜(HRTEM)和光学显微镜(OM)研究Cu-0.43%Cr-0.17%Zr-0.05%Mg-0.05%RE(质量分数)合金的微观组织,测试不同时效工艺下合金的抗拉强度和电导率等性能。结果表明:合金经过冷轧后,在450℃时效4 h,析出相细小且弥散分布在基体中,合金具有较好的综合性能。HRTEM和能谱分析表明,铬相在合金中有棒状、六边形和球状3种存在形态;锆主要以富锆相存在于合金基体中;合金在400℃时效时,观察到了亚稳相CrCu2(Zr,Mg)及其分解过程。

Cu-Cr-Zr合金的高温热变形行为

利用Gleeble-1500型热模拟试验机对Cu-0.6Cr-0.03Zr合金进行高温热压缩变形,研究了合金在550~750℃变形温度、0.01~5 s-1应变速率条件下的热压缩变形行为,建立Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的热变形本构方程及热加工图。结果表明:Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的流变应力随变形温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;Cu-0.6Cr-0.03Zr合金的流变行为可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦模型来描述,合金的热变形激活能为572.05 kJ/mol;Cu-0.6Cr-0.03Zr合金在高温热压缩变形时存在3个安全加工区,合金最佳热变形参数为变形温度770~800℃、应变速率0.01~0.05 s-1、功率耗散效率因子32%~40%。

高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究进展

从合金的设计、制备方法和显微组织结构三方面综述了高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究现状,从凝固和时效两个角度提出该类合金今后的研究发展方向,即多元微合金化、多种强化手段的综合合理应用、熔炼工艺和铸造方法的优化设计以及合金显微组织结构的深入研究。

Cu-Cr-Zr系合金非真空熔炼过程的热力学分析

对Cu-Cr-Zr系合金非真空熔炼过程进行热力学分析,分别计算Cu、Cr和Zr等合金组元与炉气、坩埚、炉衬和炉渣反应的吉布斯自由能变化,分析合金熔炼过程中相关反应的可能性,并对部分分析结果进行实验验证。结果表明,在熔炼温度下,炉气中微量氧气和氮气都能与合金组元中的铬和锆发生化学反应而使其烧损;金属氧化物ZrO2和MgO等对于铬和锆具有良好的化学稳定性,可以作为熔炼Cu-Cr-Zr系合金的坩埚和炉衬材料。

Cu-Cr-Zr-Ce合金时效特性的研究

研究了时效参数和变形量对Cu-0.35Cr-0.038Zr-0.055Ce合金性能的影响。结果表明:合金经920℃×1h固溶后,在500℃时效2h可获得较高的导电率和硬度;时效前对合金加以冷变形可加速第二相的析出,如合金经60%变形后在500℃时效0.5h时,导电率可达69.0%IACS,显微硬度达152.8HV,而固溶后直接时效导电率仅为56.3%I-ACS,显微硬度为130HV;微量稀土元素Ce的加入,使合金的显微硬度提高了18～25HV,而导电率略有降低。

Cu-Cr-Zr合金的高温热压缩变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机，对Cu-Cr-Zr合金在应变速率为0.001~10 s-1、变形温度为650~850 ℃的高温变形过程中的变形行为（流变应力和显微组织）进行研究。根据动态材料模型计算并分析该合金的热加工图，并结合变形显微组织观察确定该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明：流变应力随变形温度的升高而减小，随应变速率的提高而增大。从流变应力、应变速率和温度的相关性，得出该合金高温热压缩变形时的热变形激活能（Q）为392.5 kJ/mol，同时利用逐步回归的方法建立该合金的流变应力方程。利用热加工图确定热变形的流变失稳区，并且获得了实验参数范围内热变形过程的最佳工艺参数：温度范围为750~850 ℃，应变速率范围为0.001~0.1 s-1，并利用热加工图分析了该合金不同区域的高温变性特征以及组织变化。