熱型連鑄過共晶Cu-Cr合金.pdf

1、高強度高導電率銅作為一種重要的功能材料廣泛應用于集成電路引線框架、電阻焊、電氣機車架空線等。其在工作時承受著高應力和大電流，要求材料具有高強度、高導電率，但采用傳統(tǒng)方法制備的銅合金存在高強度和高導電率方面的矛盾。因此，研究高強度高導電率銅合金成為當務之急。 本課題采用熱型連鑄的方法制備過共晶Cu-Cr合金自生復合材料。在熱型連鑄過程中，Cu基體相和Cr強化相沿著凝固方向定向相間生長。用Cr強化相承擔強度，Cu基體承擔導電作用。采用

2、熱型連鑄方法制備的Cu-Cr合金其兩相界面處于低能狀態(tài)，具有良好的熱穩(wěn)定性能和高溫性能。 拉鑄高含Cr量的Cu-Cr合金最大困難在于Cr的熔點高，Cu-Cr合金結(jié)晶范圍比較寬，溶質(zhì)分配系數(shù)低，高溫下Cr容易氧化。本課題對高頻感應加熱器做了一定的改進并提高了其加熱功率，提高并穩(wěn)定了鑄型的溫度梯度，減小了Cu-Cr合金凝固時的固+液兩相區(qū)的范圍，減輕Cr的成分過冷，為拉鑄良好表面質(zhì)量的Cu-Cr合金創(chuàng)造了條件。 鑄件的表面質(zhì)量影

3、響著鑄件的力學性能和導電性能，而表面質(zhì)量與拉鑄工藝參數(shù)有關。通過控制好拉鑄速度，冷卻水量，冷卻距離，鑄型溫度等工藝參數(shù)使固+液兩相區(qū)在盡可能小的范圍和最理想的位置可以消除表面熱裂紋、豆狀突起，防止拉斷和拉漏，從而獲得良好表面質(zhì)量的Cu-Cr合金棒材。拉鑄實驗表明，在熔煉溫度1450℃，鑄型溫度1250℃，冷卻距離10mm可以拉鑄出表面光滑，致密的Ф4mm的Cu-Cr合金棒材。 本實驗成功地拉鑄出含Cr量分別為1.29wt％、1.4

4、8wt％、1.81wt％、2.03wt％、2.55wt％、2.74wt％的Cu-Cr合金棒材。在鑄態(tài)下觀察其顯微組織，發(fā)現(xiàn)具有規(guī)則柱狀晶的定向凝固組織。測試其材料性能，當拉鑄速度為54mm/min，含Cr量為2.74wt％時，其抗拉強度達318.5Mpa，延伸率22.35％，導電率34.6％IACS，綜合性能顯著高于用普通工藝制備的銅合金棒材。當含Cr量由2.03wt％上升到2.74wt％時，其導電率只是由35.2％IACS略微降至34

5、.6％IACS；抗拉強度由277.7Mpa提高到319.5Mpa；延伸率由19.40％下降到16.54％。當拉鑄速度由35mm/min提高到54mm/min時，即使含Cr量由1.29％上升到1.48％，其導電性仍然由53.7％IACS略升至56.5％IACS。經(jīng)過熱處理后，其導電率有大幅度的提高，其硬度有所提高。含Cr量為2.74wt％的試樣在550℃下，保溫80min時，其導電率達到最大值81％IACS；其硬度為105.0HV。含Cr