亞微米晶Cu-5Cr復(fù)合材料變形工藝與組織性能關(guān)系的研究.pdf

1、Cu與Cr是固相不互溶材料，由于Cu-Cr材料具有較高的強(qiáng)度和硬度，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，在制備集成電路引線框架、大容量電觸頭、電車及電力火車架空導(dǎo)線等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。研究表明，采用機(jī)械球磨技術(shù)制備細(xì)化的Cu、Cr復(fù)合粉，經(jīng)燒結(jié)和熱靜液擠壓致密化可以獲得近致密的亞微米晶Cu-Cr塊體材料。然而對這種亞微米晶Cu-Cr塊體材料在塑性加工中的變形機(jī)制尚缺乏深入系統(tǒng)的研究。本文在制備獲得近致密的亞微米晶Cu-5Cr復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對其

2、進(jìn)行變形加工，研究了其變形工藝與組織和性能的關(guān)系，獲得了組織更加細(xì)小，綜合性能更加優(yōu)異的導(dǎo)電材料。本文重點(diǎn)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究。
　　首先將直徑為Ф16mm的亞微米晶Cu-5Cr棒材進(jìn)行了兩次熱擠壓實(shí)驗(yàn)，得到了直徑為Ф2mm的絲材。通過組織觀察和性能測試得到了不同擠壓溫度和不同變形程度對Cu-5Cr組織和性能的影響，并由此確定了熱擠壓工藝。結(jié)果表明，熱擠壓時(shí)材料內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化和動(dòng)態(tài)軟化兩個(gè)過程，動(dòng)態(tài)軟化機(jī)制為動(dòng)態(tài)回復(fù)和

3、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。隨著變形溫度的升高，軟化趨勢增強(qiáng)，材料強(qiáng)度和硬度降低而塑性提高。較大變形程度可以獲得比較細(xì)小的組織結(jié)構(gòu)。熱擠壓過程有促進(jìn)Cr顆粒在Cu基體中的分布均勻性以及Cr粒子的彌散析出的作用，彌散分布的Cr顆?？梢砸种凭Я５拈L大，也提高了材料的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能，Cu-Cr材料強(qiáng)化機(jī)制為細(xì)晶強(qiáng)化、形變強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化。
　　在兩次熱擠壓之后，對Cu-5Cr絲材進(jìn)行了不同程度的冷拉拔變形，輔以中間退火之后得到了直徑為Ф0.85mm的

4、絲材。實(shí)驗(yàn)研究了不同冷變形程度對絲材組織和性能的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過較大程度的冷變形顯微組織得到細(xì)化、加工硬化現(xiàn)象顯著，但是大量內(nèi)部缺陷使導(dǎo)電性能有所下降。通過測試硬度得到了變形后Cu-5Cr絲材的再結(jié)晶溫度，從而為拉拔后的退火工藝提供參考。不同溫度退火后，測試結(jié)果表明絲材的熱穩(wěn)定性較好。
　　研究了經(jīng)過三個(gè)道次的拉拔及退火后Cu-5Cr絲材的組織和性能。發(fā)現(xiàn)變形組織尺寸細(xì)小，同時(shí)具有較高的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)電性能。變形使晶體內(nèi)部缺陷增多，