【摘 要】
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近年来,随着集成电路向着微型化、高精度方向发展,对引线框架材料的力学性能和电学性能提出了新的要求。Cu-Ni-Si系合金因为具有较高的强度、适中的导电性能,引起了广泛的关注,被认为是理想的引线框架应用材料。本文在Cu-2.89Ni-0.61Si-0.14Mg合金的基础上,添加不同含量的Nb元素,研究其对合金性能和显微组织结构的影响。添加适量的Nb元素可以提高Cu-Ni-Si合金的硬度、强度、导电率
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近年来,随着集成电路向着微型化、高精度方向发展,对引线框架材料的力学性能和电学性能提出了新的要求。Cu-Ni-Si系合金因为具有较高的强度、适中的导电性能,引起了广泛的关注,被认为是理想的引线框架应用材料。本文在Cu-2.89Ni-0.61Si-0.14Mg合金的基础上,添加不同含量的Nb元素,研究其对合金性能和显微组织结构的影响。添加适量的Nb元素可以提高Cu-Ni-Si合金的硬度、强度、导电率、软化温度和耐磨性能。随着时效时间的延长,不同Nb含量合金试样的硬度均先迅速增大,达到一个峰值后缓慢降低;导电率则均呈现一直增大的趋势,但增大速率是先快后慢。当Nb添加量为0.2wt%时,合金试样在460℃二次时效120 min表现出最佳的综合性能,其硬度为246.9 HV,导电率为47.7%IACS,屈服强度为711 MPa,抗拉强度为747 MPa,断后伸长率为8.6%,软化温度为583℃,磨损率为4.93×10-7mm3/（N.m）;而未添加Nb的合金试样,在相同制备工艺下,其硬度为241.8HV,导电率为46.5%IACS,屈服强度为675 MPa,抗拉强度为716 MPa,断后伸长为7.4%,软化温度为550℃,磨损率为6.29×10-7mm3/（N·m）。显微组织分析表明,添加适量的Nb元素,能够防止合金晶粒异常长大,并抑制时效过程中第二相粒子的长大,使其分布更加弥散。Nb添加量为0.2wt%的合金试样晶粒尺寸在2～8 μm范围内,平均晶粒尺寸为3.5 μm,析出相Ni2Si颗粒比较小,在10～100nm范围内。未添加Nb的合金试样晶粒尺寸在2～12 μm范围内,平均晶粒尺寸为6.0 μm,析出相δ-Ni2Si颗粒相对较大,少数直径超过150 nm。对不同Nb含量的合金试样在不同时效温度（390℃、425℃、460℃和495℃）和时间（0～960min）进行析出相变动力学研究,得到相应状态下的Avrami指数n和析出速率常数k,然后根据Avrami方程计算得到不同合金成分在不同温度下的析出相的等温转变动力学“S”曲线和平均析出激活能。添加适量的Nb元素,可以明显降低合金时效时的平均析出激活能,有助于固溶在合金中的Ni、Si元素在较低的Ni2Si形成能垒下充分析出。其中,Nb添加量为0.2wt%的合金试样,在460℃时效析出动力学方程为:f=1-exp（-0.13579t0.50425）。
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