【摘 要】
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Cu-Cr-（Zr）合金因为具有多种优异的性能,被广泛应用于真空触头、电阻电极、高速列车接触线和航空航天材料等领域。但近年来,各领域对Cu-Cr-（Zr）合金的性能提出了更高的要求,传统方法制备的Cu-Cr-（Zr）合金已经无法满足应用的需求。选区激光熔化（SLM）技术具有诸多优点被广泛关注,其快速凝固过程能很好的细化晶粒、抑制偏析,为开发高性能的Cu-Cr-（Zr）合金材料提出了一种可能性。因此
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Cu-Cr-（Zr）合金因为具有多种优异的性能,被广泛应用于真空触头、电阻电极、高速列车接触线和航空航天材料等领域。但近年来,各领域对Cu-Cr-（Zr）合金的性能提出了更高的要求,传统方法制备的Cu-Cr-（Zr）合金已经无法满足应用的需求。选区激光熔化（SLM）技术具有诸多优点被广泛关注,其快速凝固过程能很好的细化晶粒、抑制偏析,为开发高性能的Cu-Cr-（Zr）合金材料提出了一种可能性。因此本文选用低能球磨制备的Cu-25wt.%Cr（Cu-25Cr）粉末为成形材料,对SLM成形的关键工艺参数进行优化分析。并在优化的工艺参数基础上添加少量Zr粉末,制备了Cu-24Cr-1Zr合金,探究了Zr的加入对合金致密度、组织与性能的影响,最终辅以时效处理提升了样件的性能。具体研究内容如下:（1）采用正交实验方法,研究了SLM成形的重要工艺参数对Cu-25Cr合金试样相对密度、微观组织和力学性能的影响。结果表明,激光功率是成形Cu-25Cr合金致密度和显微硬度的主要影响因素。通过优化激光功率得到了SLM成形Cu-25Cr合金的最佳工艺参数:激光功率为350W、扫描速度为400mm/s、扫描间距为0.1mm。最佳SLM工艺参数制备的Cu-25Cr合金试样致密度、显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别达到99.29%、197.51HV、717.18MPa和437.81MPa。微观组织分析发现,SLM技术快速冷却的特点,极大的抑制了Cr相的粗大和偏析,组织表现出极为细小的晶粒尺寸,并且分布均匀,无明显的偏析现象。（2）以制备Cu-25Cr合金优化的工艺参数为基础,在不同扫描间距下制备了Cu-24Cr-1Zr合金试样。结果表明:合金试样的致密度和力学性能随着扫描间距的减小逐渐升高。Zr的加入使Cu-24Cr-1Zr合金的致密度和力学性能较SLM成形的Cu-25Cr合金均有所提高。扫描间距为0.09mm时,SLM成形的Cu-24Cr-1Zr合金致密度、显微硬度、抗拉强度、屈服强度和延伸率最好,分别达到99.42%、228.12HV、741.67MPa、476.33MPa和12.71%。微观组织分析发现,Zr的加入使Cr颗粒得到明显细化,进一步促进了Cr相的均匀分布,初生Cr相以细小的球形颗粒弥散分布在铜基体上,尺寸约为300nm左右,增加了细晶强化作用,使Cu-Cr合金的性能得到了明显提升。（3）对SLM成形的Cu-24Cr-1Zr合金在不同温度下进行了时效处理。结果表明,随着时效温度的增加,合金的显微硬度和力学性能逐渐增加。550℃时效处理后合金的析出效果最好,显微硬度和强度提升较为明显,显微硬度、抗拉强度和屈服强度分别达到286.88HV、905.63MPa和706.21MPa,较时效处理前分别提升了25.76%、22.11%和48.26%。
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