快速凝固CuNiSiCrZn合金的組織與性能研究.pdf

1、制備引線框架材料Cu-Ni-Si系合金的傳統(tǒng)工藝為:熔煉-鑄造-鍛造-熱處理-軋制-薄板。這套工藝流程不僅成本高、污染重,而且制備的Cu-Ni-Si合金遠達不到引線框架材料對其性能的要求。本課題擬采用快速凝固技術(shù)改善這套工藝,由于快速凝固技術(shù)冷卻速度快,可省去鍛造-固溶處理就直接軋制成形。希望通過快速凝固技術(shù)改善工藝流程,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率,同時得到綜合性能更能符合當今引線框架對材料Cu-Ni-Si系合金的要求。
　　本文

2、分別采用了普通熔鑄法、銅模噴鑄法制備了Cu-2.4Ni-0.46Si-0.22Cr-0.33Zn合金,然后進行了一系列的熱處理,得到達到最優(yōu)綜合性能的工藝流程,并就制備方法對合金組織結(jié)構(gòu)與性能的影響進行了研究。得到的主要結(jié)論如下:
　　1、與常規(guī)固溶相比,快速凝固技術(shù)一方面提高了液體金屬過冷能力,使形核率增加,進而獲得細化的初生晶粒;同時,固溶原子被過飽和的固溶在基體中,增加了晶格畸變,由于細晶強化與固溶強化顯著提高了顯微硬度。另

3、一方面,快速的冷卻速度破壞了平衡凝固,大量的晶格畸變、空位、位錯被保留下來,使得合金的導(dǎo)電率的下降。
　　2、與傳統(tǒng)“固溶處理+時效”相比,“快速凝固+時效”使合金的顯微硬度顯著提高,導(dǎo)電率也有所提高。在快速冷卻的過程中,大量的空位、亞晶界等晶體缺陷被保留下來,為沉淀相的時效析出提供了更多的析出“通道”,使得強化相更快,更均勻彌散地分布在基體表面上,同時加上細晶強化作用,合金的顯微硬度提高了很多,溶質(zhì)原子的充分析出使得合金的導(dǎo)電率

4、也有所提高。
　　3、經(jīng)掃描電子顯微鏡和能譜分析可得:分布在合金基體晶界處的樹枝狀的骨干物是由于快速凝固過程造成的枝晶偏析,枝干與枝間成分差別很大,枝干先凝固,晶內(nèi)富Ni2Si;枝間后凝固,基體富含Ni。另外基體表面還存在一些質(zhì)點,主要成分為Cr3Si,在Cu-2.4Ni-0.46Si-0.22Cr-0.33Zn合金中,Cr原子加入是為了Si原子的從基體中析出形成強化相Cr3Si。經(jīng)X射線衍射分析:Cu-2.4Ni-0.46Si-

5、0.22Cr-0.33Zn合金中主要強化相為Ni2Si相和Cr3Si相。
　　4、時效前冷變形使合金中空位、位錯等晶格缺陷增多,為溶質(zhì)原子的析出提供更多的“通道”,使得沉淀相更快更細小、均勻、彌散的析出,進一步提高合金的顯微硬度;同時,冷變形可以使基體中的殘余溶質(zhì)原子進一步的析出。晶格畸變程度大大減小,導(dǎo)電率也能迅速恢復(fù)。
　　5、經(jīng)過40％冷變形+500℃時效處理,常規(guī)固溶在3h達到時效峰值:顯微硬度225.64HV,導(dǎo)電