合金元素和热处理对Cu-Ag-Cr合金显微组织与性能的影响

【摘要】采用冷拉拔变形结合热处理,制得了纤维复合强化Cu-Ag-Cr及Cu-Fe-Cr三元合金。研究了热处理工艺、冷变形和不同合金成分对于合金显微组织和性能的影响。在变形量为3.38时,Cu-2Ag合金的纵截面组织的纤维化并不充分,很多区域没有形成平行的条状纤维,而是呈现位错胞形态,纤维的直径分布差异较大且纤维界面不平直。此时,Cu纤维的平均直径为182nm。当变形量增大至5.58时,Cu-2Ag合金中的Cu基体已经演变成平直的、相互平行的Cu纤维。在较粗大的Cu纤维内部可以看见高密度位错。此时,Cu纤维的平均直径为140nm。变形量为5.58时,Cu-2Ag-0.5Cr合金中的Cu纤维具有并排排列特征,Cu纤维内部存在大量位错。组织中的部分Cr相未随基体发生变形,部分Cr相随基体演变成纤维状。Cr相周围存在大量位错。这些Cr颗粒和Cr纤维都对增加合金强度有一定贡献。此时,Cu纤维平均直径为126nm。变形量为5.58时,Cu-6Ag-0.5Cr合金的低倍TEM照片中可以看见大量细密平直的Ag纤维。高分辨率晶格照片中可以看见的Ag纤维上强烈的Moire纹,这进一步说明Cu/Ag存在的cube-on-cube位向关系。Cu-2Ag-0.5Cr合金的纤维直径小于Cu-2Ag合金。且Cu-2Ag-0.5Cr合金组织中的Cr相对于促进位错的增殖和阻碍位错滑移有一定的贡献,因此Cu-2Ag-0.5Cr合金强度要高于Cu-2Ag合金。Cu-2Ag-0.5Cr合金中固溶的Cr原子不会在时效后完全析出。Cr属于体心立方金属,当其固溶于Cu基体中时,会加大晶格畸变的程度,使得晶格畸变对电子的散射作用增强,从而降低了合金的电导率。在变形过程中,Cr相都会促进位错的增殖,使得位错对电子的散射增强。因此,在整个变形过程中,Cu-2Ag-0.5Cr合金相对电导率始终低于Cu-2Ag合金。经过固溶时效后,Cu-6Ag-0.5Cr合金组织中存在大量弥散分布的第二相Ag颗粒。在变形过程中,Cu相和Ag相都逐渐演变成纤维组织,且逐渐变细。由于Cu-6Ag-0.5Cr中的Ag含量较Cu-2Ag-0.5Cr高出4%wt.,因此,Cu-6Ag-0.5Cr合金随着变形,组织中形成大量细密的Ag纤维。这些Ag纤维与Cu纤维形成大量Cu/Ag界面,这对位错的移动有更强的阻碍作用。因此Cu-6Ag-0.5Cr合金的强度明显高于Cu-2Ag-0.5Cr合金。Cu-6Ag-0.5Cr合金中大量的Cu/Ag界面对电子具有较强的散射作用,使得Cu-6Ag-0.5Cr合金的相对电导率始终低于Cu-2Ag-0.5Cr合金。固溶态Cu-2Ag-0.5Cr合金的硬度随时效时间先增加后减小。相对电导率随时效时间增加而提高。变形量为5.58的合金经退火处理之后,组织中的纤维组织逐渐粗化。Cu-6Ag-0.5Cr合金中Ag纤维较多,因此退火处理后,纤维的粗化效果更为突出。Cu-6Ag-0.5Cr合金中存在大量Ag纤维,Ag纤维对合金硬度有很大贡献。经过退火处理,大量Ag纤维发生再结晶,界面强化效果快速减弱,使得Cu-6Ag-0.5Cr合金的硬度降低得最快。由于Cr在Cu-2Ag-0.5Cr合金中的固溶及弥散强化作用,Cu-2Ag-0.5Cr合金的硬度一直高于Cu-2Ag合金。且Cr使得Cu-2Ag-0.5Cr合金的硬度降低速度要小于Cu-2Ag合金。
【作者】陆晓培；
【导师】孟亮；
【作者基本信息】浙江大学，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】Cu-Ag-Cr合金；力学性能；电学性能；强化；热处理；

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