Cu-Ni-Si-Ag合金高温变形行为研究

通过高温等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-Ag合金在应变速率为0.01～5s-1、变形温度为600～800℃的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究。结果表明,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。同时从流变应力、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热变形激活能Q和流变应力方程。并综合考虑应变速率与温度的影响,采用动态材料模型建立了该合金的热加工图,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。

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。

Ni/Co质量比对Cu-Ni-Co-Si合金组织和性能的影响

采用SEM、XRD和力学性能等测试手段研究了Ni/Co质量比对Cu-Ni-Co-Si合金组织和性能的影响,尤其是通过研究织构对Ni/Co质量比与弯曲成形性能的关系进行了分析。结果表明:较小的Ni/Co质量比能够促进合金发生回复和再结晶转变,并且可以细化铸态和峰时效态合金的晶粒。在RD方向上,Ni/Co质量比为1时合金再结晶织构的取向密度最小,主要含有R{124}〈211〉和Copper{112}〈111〉织构。在TD方向上,Ni/Co质量比为1.5时合金再结晶织构的取向密度最小,主要含有Copper{112}〈111〉、S{123}〈634〉和R{124}〈211〉织构。此外,Ni/Co质量比为1时合金具有最高的硬度、电导率和伸长率以及相对高的强度。通过理论计算发现,Ni/Co质量比为1时合金在RD方向上最容易发生塑性变形。弯折试验结果表明,Ni/Co质量比为1时合金具有最好的纵向(GW)弯曲成形性能,最小弯曲比为2.1,试验结果与计算结果一致。

铜合金热变形行为研究

在Gleeble-1500D热力模拟试验机上采用等温压缩试验,对Cu-Ni-Si-P合金和Cu-Ni-Si-Ag合金在高温压缩变形中的流变应力行为和组织变化进行了研究。结果表明,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶,应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶,且Cu-Ni-Si-P合金的流变应力在相同条件下高于Cu-Ni-Si-Ag合金的流变应力;同时变形温度对合金显微组织影响较大,在同样条件下,Cu-Ni-Si-Ag合金的晶粒尺寸大于Cu-Ni-Si-P合金的晶粒尺寸。

超高强度Cu-Ni-Si合金时效过程研究

利用透射电镜研究了Cu Ni Si合金 4 5 0℃时效的组织转变规律。结果表明 ,时效时过饱和固溶体首先发生成分调幅形成贫、富溶质区 ,之后在溶质富集区通过形核、长大产生与基体保持半共格的Ni2 Si相。时效 4h后 ,Ni2 Si相与基体的半共格关系破坏 ,合金硬度显著下降。利用位错理论计算与铜基体保持半共格界面的Ni2 Si相临界尺寸为r=6nm ,与实测数据非常吻合。

超高强度Cu-Ni-Si合金的研究进展

综述了Cu-Ni-Si系合金开发原理、成分设计及制备工艺,归纳总结了该合金性能与Ni、Si元素的质量比值、添加合金元素的种类和数量以及制备技术之间的关系,并介绍了不同工艺路线下Cu-5.2Ni-1.2Si合金时效后硬度和导电率的变化规律。

Cu-3.2Ni-0.75Si合金时效早期相变规律及强化机理

利用透射电镜及X射线衍射研究了Cu Ni Si合金时效早期的组织转变规律。结果表明 :该合金在时效早期 ,过饱和固溶体首先发生成分调幅 ,形成贫、富溶质区 ,随后 ,溶质富集区发生有序化 ,在 45 0℃时效 4h左右富溶质区内形成Ni2 Si相 ,形成的Ni2 Si相与基体呈共格关系 ,但由于晶体结构同基体差别较大 ,仍以Orowan机制提高合金强度。利用位错理论计算出 45 0℃时效 2h的调幅组织的强化效应为 34 2MPa,45 0℃时效 4h形成的Ni2 Si相的强化效应为 40 5MPa ,该数值与实验结果非常吻合。

用导电率研究Cu-Ni-Si-Cr合金时效早期相变动力学

通过对固溶态Cu Ni Si Cr合金时效中电阻变化规律的分析 ,研究了合金时效早期析出行为 ,根据导电率与新相的转变体积分数之间的线性关系 ,得出了在一定温度下合金时效的Avrami相变动力学经验方程和导电率与时效时间的一元方程。在 5 0 0℃时效时合金的相变动力学方程为 :f=1-exp(- 0 0 0 4 0t0 70 0 3) ,在此基础上绘制了“S”曲线及等温转变“C”曲线的开始线。

固溶态Cu-Ni-Si合金时效过程的相变动力学

通过分析固溶态Cu-Ni-Si合金时效过程中导电率的变化,根据导电率与新相析出量之间的关系计算时效过程中新相的转变比率,在此基础上,确定不同温度下描述时效析出相转变比率与时效时间的Avrami相变动力学经验方程和导电率随时间变化的导电率方程,绘制出动力学"S"曲线,并且用固态热分解反应机理的积分方程验证用Avrami经验方程来描述合金的析出过程的正确性。对Cu-Ni-Si合金在500℃时效8 h后的析出相进行选区电子衍射花样标定,发现析出相为δ-Ni2Si和β-Ni3Si。

Cu-Ni-Si-Cr合金的时效析出与再结晶

研究了Cu Ni Si Cr合金在时效过程中 ,析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响。研究结果表明 ,形变使合金时效析出相更加细小、弥散 ,析出对再结晶的形核和长大过程产生阻碍作用。在再结晶的形成和长大过程中 ,析出相在晶界前沿快速粗化或重新溶解 ,并在再结晶区域中重新析出 ,导致更加弥散的析出相分布。

CuNiSi合金的时效析出与再结晶

研究了Cu - 3.2Ni- 0 .75Si- 0 .30Zn合金在时效过程中 ,析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响。研究结果表明 ,形变促进合金的时效析出 ,析出相对再结晶的形核和长大过程有一定的影响。合金经预时效在变形后的时效过程中 ,出现原位再结晶和不连续再结晶同时发生的现象。

高强度Cu-Ni-Si合金时效特性研究

研究了高强度 Cu- Ni- Si合金时效析出特性。结果表明 ,合金经大幅度冷变形再时效可加速析出过程 ,析出物具有与 δ- Ni2 Si相似的正交晶格 。

Cu-Ni-Si合金的时效强化机制分析

分析了Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn合金在时效过程中显微硬度的变化规律。结果表明,合金在500℃时效时可以获得最大显微硬度,而550℃时效时可以获得最高导电率。分析表明,该合金的强化效果主要取决于析出第二相体积分数以及第二相颗粒半径;第二相体积分数接近平衡态以前,第二相的析出对强化效果起主要作用;而体积分数接近平衡态以后,第二相颗粒的长大则成为导致强化效果降低的主要因素。

低浓度Cu-Ni-Si合金的组织与性能

采用金相显微镜、透射电子显微镜(TEM)等分析测试手段系统研究不同固溶、冷变形与时效组合工艺对低浓度Cu-Ni-Si合金的晶粒尺寸、析出相粒子尺寸及分布规律,同时对合金的力学与电学性能进行测试。结果表明,相对于其他四种工艺制度,低浓度Cu-Ni-Si合金经过立式在线固溶处理+冷变形+时效组合形变热处理工艺后,合金组织晶粒更加细小(平均晶粒尺寸为25μm),析出相分布更加弥散,抗拉强度为579MPa,屈服强度为521MPa,屈强比为0.9,伸长率为9%,导电率为52.2%IACS;与常用汽车连接器用C70250和TMg0.5合金综合性能进行对比,低浓度Cu-Ni-Si合金具有优良的综合性能,在大功率电流使用时表现出良好的散热性及可靠的尺寸稳定性,可作为高强高导弹性材料广泛应用于汽车连接器等领域。

Cu-2.0Ni-0.5Si合金形变热处理及强化机理分析

研究了不同形变热处理条件下Cu-2.0Ni-0.5Si合金的性能,对合金的显微硬度和电导率进行测量,采用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℃时效时合金有3种强化机制:调幅组织强化、位错强化、析出的第二相粒子强化。随着变形量的增加硬度的峰值也会增加,但对电导率影响不大。变形量为80%时其显微硬度达到248HV,相对电导率达38.5%IACS。

Cu-Ni-Si合金时效析出相的长大机制研究

通过测量导电率研究了Cu-3．2Ni-0．75Si-0．30Zn合金在时效过程中的调幅分解行为。结果表明,合金在450℃时效时按照调幅分解机制经历了三个序列:溶质富集区→半共格Ni2Si相→非共格Ni2Si相。即随时效时间的延长,溶质原子富集区出现有序化,形成与基体半共格的强化相(Ni2Si)。继续时效,强化相不断析出与长大, 半共格关系被破坏,最终在表面张力的作用下逐渐球化,导电率和显微硬度上升趋势随之减弱。

Cu-Ni-Si-Cr合金时效电导率的数值分析

通过对固溶态Cu 2 .3 7Ni- 0 .5 8Si- 0 .3 9Cr合金时效过程中电导率变化规律的分析,利用多项式拟合、样条插值等数值分析方法,导出合金在一定温度下时效时,电导率关于时效时间的一元方程以及关于时效时间、温度的二元方程。结果表明,在5 15℃时电导率获得最大的增量,时效后的电导率数值最大。二元电导率方程在5 0 0℃时的最大偏差值为2 .17%IACS。计算值与试验值呈现出较好的吻合性。

Cu-Ni-Si合金的时效析出贯序研究

利用电阻率变化分析了Cu-Ni-Si合金时效析出机制。发现该合金固溶后在低温时效初期按调幅分解机制析 出;而在高温时效时则直接以形核长大方式析出。合金在450℃时效时经历的三个贯序为:溶质富集区一半共格Ni2Si相 一非共格Ni2Si相。计算与透射电镜观察表明,维持与基体半共格界面的析出物最大临界直径约12 nm。

时效对热轧态Cu-Ni-Si-Mg合金组织和性能的影响

对经过连铸连轧的Cu-Ni-Si-Mg合金进行时效处理,研究了时效温度和时效时间对合金组织和性能的影响。结果表明:该合金经时效后,析出相呈弥散分布;在同一时效温度下,电导率在初期迅速上升,之后逐渐平缓;当时效时间相同时,时效温度越高,电导率越大。随着时效温度的升高,合金的显微硬度峰值越低,到达峰值所用的时间越短。热轧态Cu-Ni-Si-Mg合金经450℃时效2 h后,可以获得相对良好的综合性能,其显微硬度达到231 HV,电导率达到34%IACS。

时效与冷轧对不同成分Cu-Ni-Si合金性能的影响

研究了时效与冷轧对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn和Cu-1.0Ni-0.25Si-0.10Zn合金性能的影响。结果表明,450℃时效时,未冷轧合金的时效析出相长大速度非常缓慢,析出相与基体保持共格关系,其显微硬度曲线无峰值出现;而经60%冷轧合金的时效析出相则迅速长大,析出相与基体的关系从共格关系逐渐演变为半共格乃至非共格关系,其显微硬度曲线出现峰值。结果还发现,经60%冷轧并时效适当时间后,Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn合金的电导率十分接近Cu-1.0Ni-0.25Si-0.10Zn合金的电导率,可以用前者替代后者。