銅鈮復合線材的微觀組織演變和熱性能研究.pdf

1、Cu-Nb復合線材因具有高強高導的綜合性能而作為強磁場用導線材料,然而目前對線材制備過程中的微觀結構的演變和線材的熱性能及熱穩(wěn)定性研究還不完善。所以本課題實驗選用不同應變量的集束拉拔Cu-Nb復合材料為研究對象,通過掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)、差熱分析(DSC)以及熱膨脹儀等分析手段,觀察分析了不同應變量Cu-Nb復合材料的微觀結構的演變和力學性能的變化,并通過熱性能測試技術表征線材的熱性

2、能及熱穩(wěn)定性,進一步探究材料內部組織結構和殘余應力隨溫度的演變,進而揭示材料內部微觀結構、力學性能和熱性能及熱穩(wěn)定性的變化規(guī)律。本文的主要研究結果如下:
　?、俳浖魏?Cu-Nb線材的Cu基體具有從微米到納米量級的多尺度特征,形變后 Cu基體形成平行于拉拔方向<111>絲織構;而Nb絲形成平行拉拔方向的纖維組織,織構取向為平行于拉拔方向的<110>絲織構。經過拉拔后,基體Cu內部存在殘余拉應力,而Nb絲存在殘余壓應力。

3、>　?、趯τ趹兞糠謩e為9.6、14.4、17.7、24.8的Cu-Nb線材,基體Cu的再結晶溫度區(qū)間為150℃-190℃,Nb絲的再結晶發(fā)生在600℃左右,而且不隨著應變量的增加而發(fā)生變化。Cu-Nb線材在加熱過程中都會出現(xiàn)不同程度的熱收縮,隨著應變量的增加,出現(xiàn)熱收縮的臨界溫度明顯呈逐漸遞減趨勢,而熱收縮量逐漸增加。
　　③對于應變量為24.8的Cu-Nb線材在185℃至250℃溫度區(qū)間出現(xiàn)急劇熱收縮現(xiàn)象,這主要是由基體Cu發(fā)

4、生了回復再結晶軟化,而導致熱殘余應力的釋放產生的,即基體Cu內部的殘余拉應力和Nb絲的殘余壓應力得到釋放。隨著退火溫度的增加,線材的硬度不斷減小,但由于在200℃至300℃溫度區(qū)間內發(fā)生大量熱塑性變形,即出現(xiàn)熱收縮,所以硬度值降低較為緩慢,而300℃之后硬度減小速度較快。
　　④隨著退火溫度的增加,應變量為24.8的Cu-Nb線材的Cu基體織構組分由<111>纖維織構主導逐漸轉向<111>織構和<100>織構,而在200℃至330

5、℃溫度區(qū)間內發(fā)生<111>纖維織構逐漸轉向<100>織構;Nb絲的織構隨著溫度的升高一直保持穩(wěn)定的平行于拉拔方向的<110>纖維織構。
　　⑤對于應變量為24.8的Cu-Nb線材,在較低溫熱處理下條件下,Nb相依舊保持拉拔態(tài)下的纖維狀;然而當線材經過400℃退火后,Nb絲的邊界變得凹凸不平,并且有些部分出現(xiàn)熱蝕溝以及發(fā)生了球化現(xiàn)象;當經過600℃、700℃退火后,Nb絲的邊界出現(xiàn)了嚴重的熱蝕溝現(xiàn)象,導致部分Nb絲斷裂,芯絲發(fā)生圓柱