热处理对Cu-Ag-Nb合金组织演变及性能影响的研究

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Cu-Ag合金是一种很有前途的高强度导体,因其优异的复合性能和简单的制备工艺而受到国内外学者的关注。在交通运输、机械制造、航空航天等领域应用广泛,尤其对于非常规环境介质,Cu-Ag合金在非破坏性高强磁体中的应用占有重要地位。励磁绕组线圈是高脉冲磁场中的主要结构部件,为了负载强励磁电流,绕组线圈应具有较高的机械强度和导电性。Cu-Nb合金和Cu-Ag合金作为纤维复合材料被认为是最有应用前景的材料。Cu-Ag合金的微观组织决定其力学性能和电学性能,由于微观结构是由热处理和机械处理直接影响的,因此可以通过优化制备工艺来调整性能。本论文针对Cu-5.8%Ag-0.6%Nb结合冷变形及热处理工艺、调控合金的微观结构,掌握制备工艺对Ag析出相及合金综合性能的影响。以不同升温速率测试Cu-5.8%Ag-0.6%Nb固溶合金的DSC曲线结果表明,析出反应温度为350℃~450℃,析出反应激活能为85.6±6.7KJ/mol。对Cu-5.8%Ag-0.6%Nb合金进行等时热处理,分析温度对合金微观组织、硬度、强度以及导电率的影响。结果表明,Nb相在合金中以球状颗粒的形式分布在晶界处。低温时Ag析出相只以非连续性析出相存在,且优先在能量较高的晶界处和Nb颗粒周围析出;高温时Ag析出相既有非连续性析出相又有连续性析出相。随着温度的升高,两种析出形式的Ag析出相尺寸和析出相间距均有所增加。但当温度过高,Ag析出相发生球化且非连续性Ag析出相球化明显。经450℃热处理2小时的合金组织中同时析出了非连续性Ag析出相和尺寸更细小的连续性Ag析出相,使其强度达到最大值为269MPa,硬度达97HV,导电率达75%IACS。对铸态Cu-5.8%Ag-0.6%Nb合金直接进行冷轧处理结果表明,轧制态合金微观组织呈现纤维状结构,共晶相以及铸态Ag析出相沿轧制方向发生变形。对轧制态合金在不同磁场强度和不同热处理制度下进行退火处理,分析各因素对合金微观组织、极限抗拉强度和导电率的影响。结果表明,退火后合金的共晶相和Ag析出相发生一定程度的球化,Ag析出相呈现大块球状颗粒和部分弥散分布的细小颗粒。并且出现Ag相(111)、(200)和(220)衍射峰,且随着变量的增加,衍射峰强度逐渐增强。其中以热处理温度的影响最为显著,磁场强度的影响不显著。重点分析了轧制退火态合金的晶粒取向分布、再结晶程度、晶界类型及织构等微观特征。结果表明,400℃/2h/25T退火后的合金中发生了一定程度的再结晶,存在22%再结晶晶粒以及8%亚晶晶粒。合金内部存在大量的小角度晶界以显示晶粒内部的亚结构。轧制退火后的合金仍然存在一定的择优取向,形成织构,在ODF图中Φ2=40°~55°处的织构尤为明显。,在400℃/4h/25T制度下退火合金的综合力学性能最好,其强度为671MPa,导电率为74%IACS。
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