电弧熔炼与热挤压复合工艺对Cu-15Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响

CuSnTi合金是青铜法制备Nb3Sn超导线材的关键材料,常规铸造法制备的CuSnTi合金晶粒粗大,反偏析现象严重,无法满足制备Nb3Sn线材高伸长率的要求。本研究采用热-力协同强化的思路,通过调控电弧熔炼及热挤压工艺参数,使Cu-15Sn-0.3Ti合金发生再结晶行为,成功制备出组织为细小等轴晶,力学性能良好的高溶质Cu-15Sn-0.3Ti合金。结果表明,在热-力协同作用下,铸态Cu-15Sn-0.3Ti合金中粗大的树枝晶演化为细小的等轴晶,存在于枝晶间隙的富锡相发生回溶,合金组织转变为单一的α相;合金的极限抗拉强度达到387.2 MPa,伸长率达到42.5%,强度与伸长率超过了进口铜锡合金的性能指标。

热轧+电脉冲处理对超导用Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响

采用热轧+电脉冲处理的方式实现了Cu-14Sn-0.3Ti合金强度与延伸率的协同提升,Cu-14Sn-0.3Ti合金在经过70%热轧+10 min电脉冲处理后,延伸率由4.7%提升至40%,强度由298 MPa提升至530 MPa。通过调控热轧及电脉冲处理工艺,研究了形变储能,脉冲电流对减少层错,促进孪晶生长的影响。结果表明,Cu-14Sn-0.3Ti合金的强度与密度随着形变储能的增加而提升。在焦耳热和电子风力的共同作用下,Cu-14Sn-0.3Ti合金组织中的δ相发生溶解,层错减少。电脉冲处理后孪晶的形成为位错的运动提供了额外的滑移系,提升了Cu-14Sn-0.3Ti合金的延伸率。一方面孪晶的出现对晶粒进行了分割,细化了晶粒,另一方面,孪晶界的产生阻碍了Cu-14Sn-0.3Ti合金形变时位错的运动,使得Cu-14Sn-0.3Ti合金的强度得到提升。