高強(qiáng)高導(dǎo)銅基材料的制備與性能研究.pdf

1、高強(qiáng)高導(dǎo)銅基復(fù)合材料兼有優(yōu)良的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能，近年來(lái)受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。在電力機(jī)車(chē)接觸線、集成電路引線框架等多個(gè)領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景。然而，我國(guó)在高強(qiáng)高導(dǎo)銅基材料領(lǐng)域的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有很大差距，許多研究工作仍處于試驗(yàn)階段，大部分工業(yè)應(yīng)用中所需要的這類(lèi)材料還依賴于進(jìn)口。因此，在我國(guó)自行研究和開(kāi)發(fā)性能高、成本低、適合規(guī)?；a(chǎn)的高強(qiáng)高導(dǎo)銅基復(fù)合材料，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文采用液態(tài)銅和固態(tài)鋼絲熔鑄復(fù)合的工藝和大形變

2、冷拉拔與熱處理結(jié)合的方法，成功地制備了銅/鋼復(fù)合材料絲材。綜合運(yùn)用光學(xué)金相分析(OM)、掃描電鏡分析(SEM)、電子束微區(qū)分析(EDAX)等多種分析和測(cè)試手段，系統(tǒng)研究了冷拉拔和熱處理工藝對(duì)銅-鋼基高強(qiáng)高導(dǎo)材料顯微組織和性能的影響。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并優(yōu)選出兩種不同的加工工藝，獲得了不同性能的復(fù)合材料，以適應(yīng)不同應(yīng)用要求。
　　 本文的結(jié)果顯示，采用液態(tài)銅和固態(tài)鋼絲熔鑄復(fù)合和大應(yīng)變冷拔加工工藝方法可以成功制備出銅-鋼基高強(qiáng)高導(dǎo)材料。

3、對(duì)鋼絲進(jìn)行鍍銅的表面處理能大大改善復(fù)合材料的界面結(jié)合。微區(qū)成分分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，復(fù)合材料中銅-鋼界面處結(jié)合良好。
　　 熱鍛預(yù)變形和大形變量的冷拔變形過(guò)程中，鋼纖維和銅基體基本上實(shí)現(xiàn)了同步變形。隨著應(yīng)變量增加，纖維逐漸細(xì)化。鋼絲內(nèi)珠光體和鐵素體晶粒均沿拉拔方向伸長(zhǎng)成纖維狀。拉拔過(guò)程中銅-鋼界面逐漸變成鋸齒狀結(jié)構(gòu)，這對(duì)材料能起強(qiáng)化的作用。
　　 拉拔過(guò)程中，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度大幅提高，塑性和導(dǎo)電性能有所下降。根據(jù)拉拔工藝

4、探索性試驗(yàn)結(jié)果，道次形變量控制在為20％～30%是合理的。
　　 對(duì)拉拔態(tài)的復(fù)合材料進(jìn)行中間熱處理，能大大降低晶體缺陷密度，消除加工硬化，提高導(dǎo)電性，同時(shí)恢復(fù)材料塑性變形的能力。根據(jù)熱處理工藝探索性試驗(yàn)結(jié)果，350℃下退火時(shí)，銅基體發(fā)生再結(jié)晶，鋼纖維僅發(fā)生回復(fù)，電導(dǎo)率即有顯著提高．如果在550℃下退火20min，鋼纖維完全再結(jié)晶且晶粒未明顯長(zhǎng)大，但是電導(dǎo)率提高程度減小，退火工藝可根據(jù)實(shí)際需求在此范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　 采

5、用不同的加工工藝可以制備滿足不同使用需求的復(fù)合材料。對(duì)于銅-10%wt鋼復(fù)合材料，采用道次型變量η＜1和兩次中間退火的工藝，可獲得抗拉強(qiáng)度1166MPa、屈服強(qiáng)度855MPa、電導(dǎo)率40%的優(yōu)異性能。這樣的合金可滿足需要高強(qiáng)度中導(dǎo)電率的設(shè)備產(chǎn)品零部件的要求。在加工過(guò)程中進(jìn)行多次退火處理可獲得較好的導(dǎo)電性能，對(duì)于銅-10%wt鋼復(fù)合材料，采用每隔40%～50%應(yīng)變量退火的工藝，可得到抗拉強(qiáng)度658.31MPa、導(dǎo)電率60%IACS左右的優(yōu)