微合金化元素对纯铜热稳定性和导电性的影响

利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和电导率测试等研究了添加微量合金化元素对4N纯铜的晶粒尺寸热稳定性和导电性的影响,分析了合金元素与基体中微量杂质元素S的相互作用。结果表明:添加微量Ti元素及微量Cr、Ni和Ag元素均可显著提高4N纯铜晶粒尺寸的热稳定性,经900℃×30 min高温处理后,Cu、Cu-Ti和Cu-Cr-Ni-Ag的晶粒尺寸分别为158.57、86.06和48.35μm,即热稳定性Cu-Cr-Ni-Ag>Cu-Ti>Cu。同时,添加微量合金化元素后纯铜的导电率仍较高,Cu、Cu-Ti和Cu-Cr-Ni-Ag导电率分别为101.87、101.64和99.98%IACS。分析认为热稳定性的提高主要与TiS相、CrS相的钉扎以及Ni和Ag固溶拖拽有关,微量Ti和Cr可与杂质S反应形成六方结构TiS相和单斜结构CrS相,且均与基体呈非共格关系,特别是CrS相较TiS相更为细小、数量更多。

时效对冷轧态Cu-Cr-(Sc)合金组织和性能的影响

对冷轧态Cu-Cr和Cu-Cr-Sc合金进行时效处理,使用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计和涡流金属导电仪等研究了不同时效温度和时间对合金显微硬度、抗拉强度和导电率的影响。结果表明:480℃时效1 h后,Cu-Cr-Sc合金的综合性能较佳,其显微硬度达到161 HV0.1,导电率达到81.9%IACS,抗拉强度达到491 MPa;相较于480℃时效1 h的Cu-Cr合金,显微硬度提升了24.8%,抗拉强度提升了35.3%,导电率下降了12.9%,表明添加Sc可以显著提升Cu-Cr合金的力学性能,但是会略微降低导电率。微观组织分析表明Cu-Cr-Sc合金峰值时效后析出了Cr相,主要形貌为咖啡豆状和球状,析出相均为面心立方结构,与基体保持良好的共格关系。

高强高导铜合金的强化机理与研究热点

铜合金材料作为高新技术产业的主流材料,需同时具备高强高导的性能。但是根据不同的应用环境,在保持高导电率的前提下如何选择合适的强化方法是制备铜合金的瓶颈。据研究可知,合金化法(形变强化、时效强化、固溶强化、细晶强化)和复合材料法(人工复合材料法、自身复合材料法)可以提高铜合金材料强度,但对其导电率有一定的影响。通过添加稀土元素、快速凝固法或大塑性变形等强化方法,有望获得高强度、高导电率的铜合金。本文着重探讨了合金化法和复合材料法的强化机理及其优缺点,并对铜合金的研究热点进行讨论和展望。

退火温度对Cu-Fe-P合金性能和第二相特征的影响

采用扫描电镜、透射电镜、导电率测试仪及拉伸试验等研究了C19400(Cu-2.18Fe-0.03P)合金冷轧态和不同温度退火态的带材的显微组织、力学性能和导电率。结果表明:相较于冷轧态,低温退火对C19400合金的组织与性能影响显著;经过400℃退火处理之后,合金的抗拉强度降低至415 MPa,伸长率升高至4.42%。不同退火温度下,整体上合金的断口形貌以韧性断裂为主。冷轧态以及退火态的C19400合金均出现了两种相,一种是球形或者椭球形的α-Fe,另一种是豆瓣状的Fe_(3)P,第二相与基体之间保持半共格关系。此外,冷轧态出现的形变孪晶也并未随着退火温度升高而消失。

C19400合金高温拉伸性能和断口形貌

利用精密万能试验机对铸态C19400合金分别在400、450、500和550℃下进行了高温拉伸试验,获得了不同温度下合金的应力应变曲线,分析了温度对C19400合金抗拉强度和伸长率的影响,并通过扫描电镜(SEM)观察了该合金的拉伸断口形貌。结果表明:温度对铸态C19400合金高温条件下的抗拉强度和伸长率影响显著。随着拉伸温度的不断提高,C19400合金的抗拉强度不断下降,而伸长率先急剧降低后基本保持不变。当温度从400℃升高到550℃时,合金的抗拉强度从144.44 MPa下降到100.65 MPa,伸长率从10%下降到5.4%。不同拉伸温度下,整体上合金的断口形貌以沿晶脆性断裂为主,局部晶粒分布有较浅的抛物线韧窝和孔洞组织,温度升高会导致晶粒粗化和再结晶现象发生。同时,高温下部分晶界出现塑性变形和撕裂,导致合金的宏观力学性能降低。

时效对Cu-0.2Cr-0.08Ti合金组织及性能的影响

采用大气熔炼-铁模浇铸的方法制备了Cu-0.2Cr-0.08Ti合金铸锭,通过热锻-固溶-时效工艺对铸态合金进行处理,研究不同时效温度及时效时间对合金显微硬度、抗拉强度、导电率的影响。结果表明:合金经480℃时效4 h后的综合性能较好,导电率为65%IACS、显微硬度为131 HV0.1、抗拉强度为413 MPa;透射电镜(TEM)表征表明,当时效温度为480℃,时效时间为0.25 h时,析出相较少,FCC-Cr弥散分布在Cu基体中,FCC-Cr析出相与基体Cu之间的错配度为1.89%;当时效温度为480℃,时效时间为4 h时,析出相比时效初期明显增多,BCC-Cr析出相与基体Cu之间的错配度为0.39%,析出相Cr与基体保持共格关系;随着时效时间的增加,粗化的Cr相与Cu基体晶格错配度由共格界面向半共格转变,导致合金性能下降。

高强高导Cu-Cr-X合金退火态组织性能

采用扫描电镜、透射电镜、涡流金属电导仪及显微硬度计等研究了退火温度对Cu-Cr-X合金带材硬度、导电率、抗拉强度以及微观组织的影响规律。结果表明:原始冷轧态合金带材经过370℃退火处理后,在保持高的导电率情况下,合金带材硬度由152.6 HV0.1升高到164.5 HV0.1、强度由532 MPa升高到544 MPa。随着退火温度升高到420℃,合金导电率变化不大,但强度和硬度明显降低,其中强度下降到519 MPa,硬度下降到154.8 HV0.1。微观组织分析表明:经过370℃退火后合金中出现了亚晶组织,晶界增多,增加对位错阻碍作用,有利于力学性能的提升。

短时低温退火对Cu-2.1Fe-0.03P合金板材组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了短时低温退火处理对冷轧态Cu-2.1Fe-0.03P合金板材组织与性能的影响。结果表明:经短时低温退火处理后,合金板材的导电率几乎没有变化,强度和硬度得到了提高;其中经350℃退火30 s后,合金板材的强度从424.4 MPa提高至432.6 MPa,硬度由132.0 HV0.1提高至149.4 HV0.1,分别提高了1.9%和13.2%。微观组织观察表明,250℃退火态合金板材发生再结晶现象,退火温度升高至350℃时晶粒开始长大;退火处理降低了合金板材内部的位错密度,同时促进了析出相粒子的增加,合金板材中的3种析出相分别为α-Fe、γ-Fe和Fe_(3)P;退火过程中位错密度的降低导致板材的软化以及析出相的强化是板材性能改善的主要原因。

Si对Cu-0.21 mass%Cr合金富Cr析出相和性能的影响

对Cu-0.21Cr-0.02Si (mass%)合金进行了980℃×2 h+490℃×(0~6) h的固溶时效热处理,研究了Si对Cu-0.21 mass%Cr合金导电率、屈服强度和富Cr析出相的影响。结果表明:微量Si元素的添加可使Cu-Cr合金的导电率保持在92.5%IACS,同时屈服强度从178 MPa提高到193 MPa;Si元素提高Cu-Cr合金强度主要归功于Si元素对bcc结构富Cr析出相的细化,Si元素细化富Cr析出相主要归因于Si元素促进了富Cr析出相的形核;Cu-Cr-Si合金的析出相主要为fcc结构的富Cr相和bcc结构的富Cr相,bcc结构富Cr相的强化机制为Orowan强化,fcc结构富Cr相的强化机制为共格强化。

Cu-Cr-Si合金时效强化机理及析出动力学研究

为了探究Si对Cu-Cr合金析出相的调控机理,本文开展了Cu-Cr-Si合金时效强化机理及析出动力学研究。利用透射电镜、导电率测试仪和电子拉伸试验机分别检测合金的微观组织、导电性能和力学性能。研究结果表明:合金的导电率随时效时间急剧增加,在峰时效时,导电率高达92.5%IACS,屈服强度为193 MPa;峰时效态合金析出相由面心立方结构富Cr相和有序的体心立方结构富Cr相组成,强化机制分别为位错剪切和位错绕过机制,两者协同阻碍位错运动。在此基础上,计算了Cu-Cr-Si合金在不同时效时间下的析出转变比率,建立了Cu-Cr-Si合金恒温时效条件下的析出相变动力学方程和导电率方程,并绘制了合金等温相变动力学S型曲线。

热处理对Cu-6.9Ni-2.97Al-0.99Fe-1.06Mn合金组织和腐蚀性能的影响

利用光学显微镜、透射电镜、全浸测试和电化学测试等研究了固溶和时效处理对Cu-6.9Ni-2.97Al-0.99Fe-1.06Mn合金组织和腐蚀性能的影响。结果表明:铸态合金组织主要由α-Cu基体和Ni3Al粒子组成;经固溶处理,合金中的Ni3Al粒子固溶于铜基体,合金组织为过饱和的α-Cu基体;在时效过程中,Ni3Al粒子逐渐析出;合金的腐蚀速率随时效时间的延长逐渐升高;经固溶和时效处理后,合金的腐蚀性能优于其熔铸态,呈现良好的耐蚀性能。

铜水管的应用及生产

随着我国经济的发展和人们环保意识的提高,铜的使用日益广泛。铜在家庭装饰、装修以及建筑物燃气管道、输水管道等领域应用前景巨大。因此,探讨清洁、高精度的铜水管的生产已成为铜业发展的必然。

磁控管用铜管的生产技术与应用

介绍了微波炉的核心组件——磁控管用铜管的生产技术,对其适用性进行分析,总结出磁控管用铜管的关键特性,并应用于批量生产,实现了磁控管用无氧铜管的国产化。

磁控管起泡现象解析

通过实验和理论分析指出,微波炉用磁控管组装后在高温氢气环境中焊接时出现起泡现象的原因在于管材的氧含量超标;减小铸锭氧含量、提高铸锭质量,是解决这一问题的根本途径。

由C12200管材生产简析含磷类管材表面起泡问题

通过对C12200铸锭的切片分析,提出挤压过程含磷类管材表面起泡的新见解。

拉拔变形和热处理对铜银合金组织性能的影响

以热型水平连铸制备的铜银合金为研究对象,对比研究了拉拔变形+热处理的3种组合工艺对合金电导率、力学性能,以及显微组织的影响。结果表明,在固溶和时效热处理之间施加85.9%的拉拔变形量,合金可在试验范围内获得优异的综合性能,电导率为51.91MS/m、显微硬度(HV_(0.1))为169.7、抗拉强度为541.6MPa,伸长率为15.5%。通过在固溶和时效之间施加拉拔变形,合金晶粒得到细化,且沿特定方向排布。同时,拉伸断口形貌以分布均匀的韧窝为主,且断口处较为平整。

不同处理状态下C19400铜合金组织、织构和性能演变

以蚀刻引线框架用C19400合金带材为研究对象,测试了热轧态、冷轧态和退火态的C19400合金带材的力学性能和导电性能。采用扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术,分析了不同处理状态下合金的断口形貌、析出相、晶粒和织构演变。结果表明,热轧态合金经过冷轧大变形后,抗拉强度由293 MPa提高到516 MPa,电导率由16.82 MS/m降低到14.88 MS/m;经过退火处理后,抗拉强度降低到344 MPa,电导率升高到34.83 MS/m。微观组织分析表明,3种状态下合金析出相都是纳米α-Fe单质;冷轧态的晶粒尺寸最小,绝大多数为变形晶粒,热轧态和退火态主要是再结晶晶粒和亚晶;热轧态整体织构强度较弱,冷轧后旋转立方织构{001}<110>消失,铜型织构{112}<111>、立方织构{001}<100>和黄铜型织构{011}<211>强度增强且体积分数增大,经过退火后铜型、立方和黄铜型织构强度减弱且体积分数减小。