Cu-2.0Ni-0.5Si合金时效析出动力学研究

研究了不同时效温度和时间对Cu-2.0Ni-0.5Si合金组织和性能的影响,合金经不同温度和时间时效处理后,第二相呈弥散分布,并可获得较高的显微硬度及导电率。通过该合金在500℃时效过程中的导电率变化,同时根据导电率与新相的转变量之间的关系计算出了时效过程中新相的转变比率,从而确定了该合金不同温度下时效时的Avrami相变动力学方程及导电率方程。该合金时效析出过程中以Orowan机制为主,实际强化的结果与采用Orowan强化机制计算的结果非常接近。

时效对Cu-2.0Ni-0.5Si合金组织和性能的影响

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si合金组织和性能的影响。结果表明,合金经900℃固溶,在经不同冷变形后时效,第二相呈弥散分布,当变形量为80%,时效温度为500℃,时效时间为1h时,其显微硬度HV达到250,电导率达到22.625MS/m,与未经过预冷变形的合金时效相比,合金能获得较高的显微硬度与电导率。时效前的预冷变形能够有力的促进合金在时效过程中第二相的析出,从而提高合金的显微硬度和电导率。合金经40%预冷变形,450℃×4h时效后,其抗拉强度达到620MPa。拉伸试样断口表现出明显的塑性断裂特征。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

时效对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金组织和性能的影响

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金组织和性能的影响。结果表明,Cu-2.0Ni-0.5Si-0.15Ag合金经900℃×1h固溶处理和不同预冷变形,在450℃和500℃时效处理,第二相呈弥散分布,能获得较高的显微硬度与导电率,析出相为Ni2Si相。当变形量为80%、时效温度达到500℃时,其显微硬度达到252HV0.1,导电率达到45%IACS;合金经40%变形、450℃×4h时效处理后,其抗拉强度达到680MPa。

Cu-2.3Ni-0.5Si-0.22Zn-0.06Mg合金时效性能

研究了冷变形、时效温度以及时效时间对Cu-2.3Ni-0.5Si-0.22Zn-0.06Mg合金显微硬度和导电率的影响,并在显微镜下观察了微观组织。结果表明,时效和冷变形可以显著提高合金的显微硬度和导电率,通过改变时效温度和形变可以大大缩短时效时间。该热轧态的合金不经过固溶处理,当预变形达到80%时,在500℃时效1 h,其显微硬度和导电率分别达到287 HV和43%IACS。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

Cu-2.1Ni-0.5Si合金热处理工艺研究

对Cu-2.1Ni-0.5Si合金在时效过程中的电导率、布氏硬度及抗拉强度的变化进行了研究,采用扫描电镜观察时效后合金的显微组织,分析第二相的分布及形成机理,以及时效组织的强化机制。结果表明Cu-2.1Ni-0.5Si合金在900℃固溶1 h后再500℃时效1h可得到最佳性能,该合金时效初期即1～2h时组织是以调幅分解和有序化强化交替进行,2h以后主要以Ni2Si相的析出为主要强化机制。

Cu-Ni-Si合金冷变形及动态再结晶行为研究

研究了时效温度和时效时间对不同冷变形条件下Cu-2.0Ni-0.5Si合金性能的影响。在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si合金在高温压缩变形中的流变应力行为进行了研究。结果表明,合金经900℃固溶,当变形量为40%,时效温度达到450℃时,其显微硬度达到201HV,导电率达到34%IACS。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700、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。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变形激活能Q。

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金的固溶处理工艺与组织性能研究

采用金相显微镜、扫描电镜、EDAX能谱仪、X射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、维氏硬度计等,研究了热处理工艺对Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金组织和性能的影响。结果表明:Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.5Si合金晶粒尺寸随固溶温度升高而长大;随着固溶温度的升高或固溶时间的延长,电导率先降后升,而硬度则下降。此外,合金经850℃×2 h固溶处理后,形成了Ni2Si、Ni31Si12相并占据了γ-(Cu,Ni)3Sn相的形核位置,此时电导率为12.0%IACS,硬度可达152 HV。

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。

超高强度Cu-5.2Ni-1.2Si合金的形变热处理

研究不同形变热处理条件下Cu-5.2Ni-1.2Si合金的性能与显微组织结构,对合金的力学性能和电学性能进行测量,并采用金相显微镜、透射电镜及电子衍射分析其显微组织。结果表明:时效前的冷变形可以加速时效析出过程,在时效初期尤为明显;在450℃时效时该合金的峰时效有3种强化机制:调幅组织强化、析出的第二相粒子强化和有序强化;析出的第二相粒子主要是Ni2Si粒子;采用铸锭—热轧—冷轧(变形量为60%)—时效工艺处理的合金可以得到硬度和导电率的最优组合。

时效及冷变形对Cu-5.2Ni-1.2Si合金组织和性能的影响

利用力学性能、电学性能测量、金相、电镜观察及电子衍射分析研究了时效及冷变形对Cu-5.2Ni-1.2Si合金硬度和电导率的影响规律。结果表明:时效前的冷变形可以加速时效析出过程,在时效初期尤为明显;Cu-5.2Ni-1.2Si合金冷轧80%在450℃时效15min,其硬度可以达到3.02GPa,其相对电导率达到53.8%IACS;合金的强化机制为Orowan位错绕过机制;合金的导电率与析出相的体积分数之间存在线性关系。

Cu-Ni-Si-Ag合金动态再结晶数学模型

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-0.15Ag合金在应变速率为0.01～5.00s-1、变形温度为600～800℃、最大变形量为80%条件下的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。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体积分数,并利用该体积分数建立了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,动态再结晶晶粒尺寸D与Z参数满足如下关系:Ddyn=0.59×103Z-0.08。

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。

固溶时效对Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金组织性能的影响

研究了不同固溶工艺条件对Cu-1.4Ni-1.2Co-0.6Si合金显微组织的影响,对合金固溶-时效后的显微硬度和导电率进行了分析,并采用电子衍射及透射电镜分析其显微组织。结果表明:合金铸态组织以等轴晶为主,热轧变形组织中存在许多细小析出相。热轧合金在固溶处理过程中基体变形组织发生再结晶和晶粒长大,且随着固溶温度升高,析出相固溶量增加,至975℃时,析出相粒子基本回溶到基体中。合金中的析出相与Cu-Ni-Si合金具有相同的结构和形貌,与Cu基体的位向关系为:[001]Cu//[110]p,(010)Cu//(001)p;[112]Cu//[32 4]p,(110)Cu//(2 11)p。合金最佳固溶-时效处理工艺为975℃×1.5 h+500℃×4 h时效,在此工艺条件下,合金显微硬度为232 HV,相对导电率为49%IACS。

Cu-15Ni-8Sn-0.4Si合金时效过程研究

用相对电导率、硬度的测量、金相分析及透射电镜等方法,研究了Cu 15Ni 8Sn 0.4Si合金在380℃时效过程中组织结构及性能的变化。结果表明,时效过程中,细小Ni2Si颗粒的析出对不连续沉淀有一定抑制作用;随时效时间增加,抑制作用减弱;Cu 15Ni 8Sn 0.4Si合金的电导率、硬度比Cu 15Ni 8Sn合金高。

Cu-Ni-Si-Cr合金动态再结晶及组织演变

在Gleeble-1500D热模拟试验机上,采用高温等温压缩试验,对Cu-2.0Ni-0.5Si-0.4Cr合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃、最大变形程度为60%条件下的流变应力行为进行了研究。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700,800℃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;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。

形变热处理对Cu-1.5Ni-0.34Si合金组织与性能的影响

研究固溶、变形及时效处理对感应熔炼Cu-1.5Ni-0.34Si合金组织与性能的影响。通过硬度、电导率、光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)等测试手段分析合金性能与组织,得出优化的热处理工艺,为该系合金的实际生产提供参考。结果表明,合金经热轧后在700、800和900℃三个温度下分别固溶1h后,晶粒大小分别约为30、150和300μm。800℃固溶1 h后450℃时效16 h硬度达到峰值181HV,析出相颗粒平均直径约12 nm,继续时效至500 h后粒子平均直径约30 nm。800℃固溶1 h后合金经40%冷轧+450℃时效4 h,显微硬度可达186 HV,相对电导率(IACS)为52%。

热处理工艺对Cu-Ni-Si合金组织与性能的影响

采用3种不同的工艺(直接在450℃下进行时效处理;80%冷轧,然后在450℃下进行时效处理;600℃/8 h高温预时效+80%冷轧+780℃/2 min+450℃/16 h终时效)对固溶处理后的Cu-2.0Ni-0.34Si-Mg合金进行形变热处理,研究形变热处理工艺对该合金的组织与硬度及电导率的影响。结果表明:采用第3种工艺对合金进行形变热处理,由于其中的短时高温预处理可以获得溶质原子充分固溶的过饱和固溶体,因此终时效后的合金具有最佳的综合性能,显微硬度为180 HV,相对电导率为49.8%IACS,伸长率为13%。合金的平均晶粒尺寸约为20μm,主要析出强化相为δ-Ni2Si。

Cu-3.0Ni-0.75Si合金时效析出动力学分析

为研究Cu-3.0Ni-0.75Si合金时效过程中沉淀相的析出与长大规律,及其对合金硬度的影响,采用涡流电导仪和布氏硬度计分别测量合金的电导率和硬度,根据导电率与新相析出量之间的关系分析合金的时效析出动力学过程.结果表明,在350℃下时效,合金硬度随时效时间的延长,先升高后趋于平缓;在450℃、550℃下时效,合金硬度随时效时间的增加快速上升,到达峰值后缓慢下降;时效温度越高,合金硬度峰值越低,但硬度达到峰值所需的时间越短.温度一定,随时效时间的增加,合金电导率在时效初期快速升高,至峰值后趋于平缓.根据Cu-3.0Ni-0.75Si合金在450℃时效过程中电导率的变化,通过Avrami方程推导出相应的相变动力学方程及电导率方程分别为f=1-exp(-0.052 2t0.717 61)和σ=15.2+16.3[1-exp(-0.052 2t0.717 61)],采用相关系数检验法及F检验法对电导率方程的可信性进行检验,结果说明时效析出动力学方程和电导率方程具有一定的可靠性.对比由电导率经验方程得出的电导率理论值与测量得出的实验值,该理论值与实验值有良好的吻合度.