Cu-Cr-Zr-Nb合金组织及耐磨性研究

借助Nb元素在Cu-Cr-Zr合金中的作用,通过真空感应熔炼结合两步轧制-时效工艺制备Cu-Cr-Zr-Nb合金,并对其组织及耐磨性进行了研究。结果表明:经过两步轧制-时效工艺的合金中存在着大量的位错、纳米析出相和纳米变形孪晶,使合金的强度显著提升。通过Nb元素合金化,在合金中引入了均匀分布的Cr_(2)Nb微米颗粒,同时在合金中存在微米和纳米尺度Cr颗粒,利用微米和纳米颗粒的协同强化使合金的性能提升。针对其耐磨性,铸态合金的摩擦系数在0.6以上,体积磨损量随实验载荷的增加而增加。经过轧制-时效工艺,由于合金强度和硬度的提升,其摩擦系数下降至0.6以下,体积磨损量稳定在0.2 mm^(3)以下,磨损机制主要以粘着磨损和疲劳磨损为主。

低温轧制对高强高导Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金性能及析出行为的影响

随着现代工业中交通、电气、航空航天、电子等领域的快速发展,对铜合金的性能要求越来越高。强度和导电率是相互矛盾的性质,实现铜合金兼具高强度和高导电率是现代铜工业发展的重要课题。采用真空熔炼、低温轧制、时效处理等工艺制备了Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb(质量分数,%)合金,研究了低温轧制对Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金显微组织、力学性能和导电性能的影响,分析了时效工艺对析出相种类、形貌和分布的影响。结果表明,Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金主要由Cr相、富Zr相、Cr2Nb相及Cu基体相组成。450℃短时(30 min)时效后Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金即可析出纳米级fcc结构的Cr析出相,在长时间(300 min)时效后,会形成bcc结构的Cr析出相。Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金经过低温轧制和时效处理后,在Cu基体中形成了纳米析出相、纳米变形孪晶和位错等混合组织并获得了优异的综合性能。低温轧制Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金450℃时效30 min后,抗拉强度为700 MPa,导电率为73.29%IACS;450℃时效300 min后,导电率可达79.81%IACS,此时,抗拉强度、屈服强度和硬度分别为646 MPa、606 MPa和212 HV。结合实验结果和对强度贡献计算表明,位错强化和析出强化是Cu-1Cr-0.2Zr-0.25Nb合金的主要强化机制。