Cu-0.1Fe-0.03P合金板材缺陷研究

采用扫描电镜及能谱分析、XRD分析和TEM分析等手段,对Cu-0.1Fe-0.03P合金热轧板鼓泡和冷轧薄板掉渣缺陷试样进行研究。结果表明,Cu-Fe-P合金中,P的脱氧作用增加了铜熔体的吸氢倾向,氢在合金中的弥散分布形成的气孔在热轧条件下聚集长大,是热轧板鼓泡的直接原因。鼓泡内表面的结晶状物质为Cu2O。后续的冷轧过程中,Cu2O相在应力的作用下破碎或小量的变形,其低塑性和与基体的低结合力是Cu-Fe-P冷轧薄板起皮掉渣的原因。

形变热处理对Cu-0.1wt%Fe-0.03wt%P合金组织和性能的影响

研究了固溶—预冷变形—时效处理对Cu-0.1wt%Fe-0.03wt%P引线框架铜合金导电率、强度、显微组织的影响。结果表明,在线固溶处理的合金最终处理态析出相密度较大,强度和电导率高;相同固溶处理和相同时效条件下,增加冷轧变形量,合金抗拉强度和伸长率下降,屈服强度则先降低后升高,电导率则随冷轧变形量增加单调升高。合金热轧后在线固溶—95%冷轧变形—500℃×2 h时效处理是比较好的工艺,在此条件下,合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别为258 MPa、192 MPa、22.5%和86.0%IACS,合金的显微组织为固溶体和弥散相颗粒(主要是Fe3P和Fe2P),尺度在几到几十纳米之间。析出强化和亚结构强化是合金强化的主要原因。

不同处理状态下Cu-2.5Fe-0.03P合金的组织与性能演变

以Cu-2.5Fe-0.03P高强高导铜合金带材为研究对象,测试不同处理状态合金板材的力学性能和电学性能,采用金相和电子显微分析方法研究该合金不同加工热处理状态下的组织与性能演变规律及其时效析出特性。并在此基础上研究微量元素Fe和P在合金中的存在形式和作用机制。结果表明:Cu-2.5Fe-0.03P合金热轧后在线固溶态合金基本上为单相固溶体,合金硬度、强度和电导率较低,塑性较好,但还存在少数未溶的Fe相外,在线固溶效果有待进一步改善;软化退火后的薄带进一步冷轧并时效后,合金成品薄带的显微硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别达到147HV、456MPa、271MPa、10.7%和29.9S/m;热轧-在线固溶-冷轧-时效态Cu-2.5Fe-0.03P合金中的Fe和P以Fe3P和Fe相形式存在,合金的高强度来源于形变热处理产生的亚结构强化及Fe3P和Fe粒子的析出强化。

水平连铸-冷轧-退火工艺制备的Cu-Fe-P合金薄带特性

以水平连铸卷坯-冷轧-退火新工艺制备Cu-0.1Fe-0.03P合金成品薄带,采用拉伸力学性能测试、金相、织构分析和电子显微分析方法研究成品薄带的显微组织结构特征。结果表明,与传统的热轧-冷轧-退火工艺制备的薄带性能相比,水平连铸卷坯-冷轧-退火新工艺没有经过热轧,连铸坯中的缩孔、疏松没有在冷轧过程中实现完全的冶金复合时,产品表面会出现麻点和起皮现象。极图和ODF织构分析表明,水平连铸卷坯-冷轧-退火新工艺制备的Cu-0.1Fe-0.03P合金薄带以{110}〈112〉黄铜织构为主,此外还有较弱的{110}〈100〉高斯织构、{123}〈634〉S织构以及{001}〈100〉立方织构。晶体学织构是薄带出现力学平面各向异性的主要原因。新工艺制备的合金薄带的抗拉强度、电导率和软化温度稍低而伸长率稍高。

形变热处理对Cu-0.7Fe-0.12P合金组织和性能的影响

通过硬度、电导率、光学显微镜和透射电镜等测试手段分析Cu-0.7Fe-0.12P合金的性能与组织,研究形变及时效处理对其组织与性能的影响,得出冷变形量与热处理工艺的优化组合,为该合金的实际生产提供参考。合金经900℃固溶并40%冷轧、450℃时效6 h、70%冷轧后,在400、450和500℃分别时效1 h。研究结果表明,在450℃时效合金的硬度(141 HV)和相对电导率(89.9%IACS)均达到了较好的状态;而直接对合金冷轧变形80%并在450℃下时效1 h后,相对电导率为70%IACS,比经双冷轧双时效处理后测得的合金相对电导率小。

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。

形变热处理对Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金时效性能的影响

通过真空熔炼的方法制备了Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金,研究了合金经冷变形及固溶时效处理后的导电率和显微硬度等性能,绘制了Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金的相变动力学(S)曲线以及等温转变动力学(TTT)曲线,同时分析了合金的时效析出相种类。结果表明:Cu-0.8Cr-0.30Zr-0.03P合金的最佳热处理工艺为900℃×1 h固溶处理,之后80%冷变形,最后450℃时效4 h,此时合金的导电率、显微硬度、抗拉强度和伸长率分别为84.03%·IACS、187.7 HV0.2、428 MPa和9.8%,对合金时效后的衍射花样进行标定,确定析出相为Cu10Zr7。

Cu-Ni-Si-P合金的动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟实验机上，在应变速率为0.01～5 /s、变形温度为600～800 ℃条件下，采用高温等温压缩实验对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金的流变应力行为进行研究。结果表明：热模拟实验中，应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小，流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大；在应变温度为750和800 ℃时，合金热压缩变形流变应力出现明显的峰值应力，表现为连续动态再结晶特征。从流变应力、应变速率和温度的相关性，得出该合金热压缩变形时的热变形激活能和本构方程。

Cu-Ni-Si-P合金动态再结晶行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,采用高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.03P合金在应变速率为0.01～5 s-1、变形温度为600～800℃、最大变形程度为60%条件下的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。利用加工硬化率和应变(θ-ε)的关系曲线确定了该合金发生动态再结晶的形变条件为T≥700℃。根据σ-ε曲线确定了不同变形条件下该合金的动态再结晶的体积分数,利用该体积分数建立了该合金的动态再结晶动力学数学模型。该合金动态再结晶的显微组织受变形速率的影响,在变形速率较低时,晶体内有较多的再结晶晶粒;而在较高应变速率下,合金几乎没有发生动态再结晶。

基于热加工图的Cu-Cr-Zr-P合金的热变形特性

在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行高温等温单道次压缩试验,探讨Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.03P合金在变形温度和应变速率分别为650-950℃和0.001-10 s^-1条件下的热变形特性。通过真应力-真应变曲线的采集数据计算出合金高温热压缩时的本构方程和热变形激活能Q,根据动态模型绘制真应变为0.3和0.5的热加工图,并结合显微组织分析合金的变形机理,确定热加工失稳区间。研究表明：功率耗散因子η随变形温度递升呈增大趋势,合金的流变软化机理由动态回复逐渐向动态再结晶转变。得出热压缩过程的的最优加工范围为：温度为730-875℃,应变速率为0.1-1 s^-1。

Cu-Ni-Si-P合金动态再结晶研究及组织转变

在Gleeble-1500D热模拟试验机上，对Cu-2．0Ni-0．5Si-0．03P合金进行高温压缩实验，应变速率为0．01～5s^-1、变形温度为600～800℃，对其高温等温压缩流变应力行为进行了研究。研究结果表明：随变形温度升高，合金的流变应力下降，随应变速率提高，流变应力增大。在应变温度为750、800℃时，合金热压缩变形流变应力出现了明显的峰值应力，表现为连续动态再结晶特征。可采用Zener—Hollomon参数的双曲正弦函数来描述Cu-2．0Ni-0．5Si-0．03P合金高温变形时的流变应力行为。从流变应力、应变速率和温度的相关性，得出了该合金高温热压缩变形时的应力指数n，应力参数α，结构因子A，热变形激活能Q和流变应力方程。合金动态再结晶的显微组织强烈受到变形温度的影响。

FINITE ELEMENT ANALYSIS ABOUT STRESS AND STRAIN OF SURFACE PEELING IN Cu-Fe-P SHEET

The microstructure of surface peeling in finish rolled Cu-0.1Fe-0.03P sheetis analyzed by scanning electron microscope and energy dispersive spectroscope. Fe-rich areas ofdifferent contents are observed in the matrix. The stress distributions and strain characteristicsat the interface between Cu matrix and Fe particle are studied by elastic-plastic finite elementplane strain model. Larger Fe particles and higher deforming extent of finish rolling are attributedto the intense stress gradient and significant non-homogeneity equivalent strain at the interfaceand accelerate surface peeling of Cu-0.1Fe-0.03P lead frame sheet.

热处理对Cu-0.6Cr-0.15Zr-0.12Fe-0.06P合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、能谱分析仪、导电仪和硬度计,研究了不同热处理工艺对Cu-0.6Cr-0.15Zr-0.12Fe-0.06P合金组织和性能的影响。结果表明:固溶处理后合金电导率、硬度均有所下降;时效处理后,合金电导率快速上升;硬度随时效时间的延长,先升后降;时效温度提高,达到时效硬化峰值的时间就越短,电导率上升的也越快。合金经980℃×2 h+500℃×3 h处理后,电导率可达44.2 MS·m^(-1),硬度可达154.76 HV0.2,软化温度达到603℃。合金析出相主要成分是以Cr为主的(Cr Zr Fe P)化合物和(Cr Zr P)化合物。试验对比了980℃×2 h固溶后时效和未经固溶直接时效两种工艺,发现合金电导率相差不大,但经过固溶处理后合金析出相颗粒分布更均匀,硬度峰值升高18 HV0.2。