高强高导铜银合金组织与性能研究

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高强高导的铜银合金在强磁场绕组线圈以及高速轨道接触线等领域都有着广阔的应用前景。本文采用真空感应熔炼的方式制备了Ag含量由1%到6%(wt.%)的Cu-1Ag、Cu-2Ag、Cu-3Ag、Cu-4Ag、Cu-5Ag和Cu-6Ag合金,随后通过冷变形加工结合热处理(固溶+时效)的工艺加工成直径为0.49 mm的丝材。论文探讨了冷加工变形量、Ag含量以及热处理温度对合金组织及性能的影响,重点分析了冷变形过程中Cu-6Ag合金的组织与性能关系和0.49 mm直径Cu-2Ag合金的显微组织,主要结论如下:1.Cu-6Ag合金在冷拉拔过程中,硬度和强度随着变形量的增大而增大,电导率随着变形量的增大逐渐降低。显微组织中发现有非平衡共晶相的存在,共晶相在拉拔时会沿着拉拔方向平行排布,且同时径向尺寸得随变形量的增加逐渐到细化。变形量为3.86时共晶相径向平均尺寸为1.047μm,当变形量为7.61时平均尺寸细化至188 nm。位错和细化的共晶纤维相显著提高了合金的强度,同时也会增大对电子的散射从而降低电导率。2.Ag含量越高,通过固溶强化、析出强化和相界强化对于硬度与强度的提升越为显著,同时也会增大对电子的散射作用。在相同的变形量下,当Cu-Ag合金中的银含量升高,合金表现出更高的硬度与较低的电导率,强度的变化趋势与硬度基本相同。室温拉拔Cu-2Ag合金组织沿着拉拔方向平行分布,位错的分布不均匀,组织内有孪晶和层错存在。通过WH法计算了室温拉拔Cu-2Ag合金的位错密度,发现随着变形量增大,位错密度有些许下降,但仍保持在同一数量级。低温拉拔和室温拉拔Cu-2Ag合金的组织和性能相似,组织沿着拉拔方向平行排布,同样存在孪晶。大变形量下拉拔时间较长导致实际加工温度远高于液氮低温是未能在低温拉拔Cu-2Ag合金组织内引入大量孪晶界的主要原因。3.退火温度在300℃以下时,铜银合金的硬度数值基本没有大的变化,电导率由于固溶度的降低得以提升。400℃退火时合金可能发生了再结晶,其硬度与强度均大幅度降低,电导率显著提高。Cu-6Ag合金在300℃退火后强度、硬度、电导率分别为969 MPa,276 HV和85.6%IACS,强度、硬度和电导率达到了良好匹配,综合性能得以提升。
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