冷轧对新型弹性铜合金组织及性能的影响

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弹性铜合金因其具有较高的弹性、良好的导热导电性以及耐腐蚀性,被广泛地应用到接插元件的制造中。随着5G时代的到来,人们对信息传递的时效性和稳定性提出了更高的要求,其中,接插元件起到至关重要的作用。常用的接插元件用锡磷青铜因其固溶合金的特性,性能优化程度有限,而且加工成本较高,因此亟需开发稳定性高、加工性能好的新型弹性铜合金。Cu-Zn-Sn-Ni-Co-Si合金采用Cu-10%Zn为基体以获得较好的加工性能和较低的成本,通过添加Ni、Co来形成析出强化,可以通过冷加工和时效工艺获得优化的综合性能,从而替代锡磷青铜。本文从接插元件产品要求出发,以某企业开发的新型Cu-Zn-Sn-Ni-Co-Si弹性铜合金合金为研究对象,使用金相组织观察、电子背散射衍射(EBSD)、x射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)系统研究了冷轧加工对Cu-Zn-Sn-Ni-Co-Si合金组织的影响,结合力学性能试验探讨了冷轧加工对该合金的力学性能和加工性能的影响及其强化机理,并通过摩擦磨损试验、盐雾试验及电化学分析研究了Cu-Zn-Sn-Ni-Co-Si合金在一般条件下的失效行为。结果发现:冷轧加工后,合金呈现纤维状组织。随着加工量增大,晶粒尺寸从1.07μm减小到0.76μm,同时合金中织构密度增加,但copper型织构Cu{112}<111>到brass型织构Bs{110}<112>的转变明显受到抑制。另一方面,冷轧后合金形成了具有正交结构的(Co,Ni)2Si相,平均尺寸约为20nm,弥散分布在合金内。随着冷轧加工量的增大,析出相增多且尺寸有所减小。对应地,合金强度随着冷轧加工量增大明显提高,电导率基本不变,同时热稳定性略有降低。当冷轧加工量为50%时,合金抗拉强度为700.2MPa,导电率31.7%IACS,软化温度为350℃。合金的摩擦磨损性能随加工量增大而呈现先增强后降低的规律,在摩擦过程中,磨粒磨损和粘着磨损是其主要机制,前者在摩擦后阶段逐渐转为疲劳磨损直至失效。另外,合金经过24小时盐雾试验已经出现较严重的腐蚀,冷轧加工对合金腐蚀行为的影响较小。
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