Cu-Cr25合金热变形行为及轧制工艺研究

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Cu-Cr合金具有高强度、高硬度、良好的导热性和导电性以及较强的抗腐蚀性等优点,是迄今为止最为理想、应用最广泛的中高压真空触头材料。为开发一条高效的铸锭经挤压后、通过轧制冲裁制备Cu-Cr合金触头工艺路线,本文选择Cu-Cr25合金开展了高温热变形行为及轧制时效工艺研究:在Gleeble-3500热模拟试验机上进行了挤压态Cu-Cr25合金恒温压缩模拟实验,研究了其高温热变形行为;结合合金的热变形行为,开展了轧制温度、轧制道次变形量对挤压态Cu-Cr25合金的组织性能的影响研究,并对所轧制的Cu-Cr25合金进行时效热处理,探索最佳工艺,研究表明:挤压态Cu-Cr25合金高温压缩变形时,流变应力随着变形速率的增加而升高,随着温度的升高而明显下降,组织有明显的动态再结晶现象。通过本构分析表明挤压态Cu-Cr25合金流变应力行为满足含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦模型,其平均热激活能为383.4kJ/mol。根据动态模型(DMM)及显微组织分析,在所采用的实验范围内挤压态Cu-Cr25合金在应变量为0.4和0.6时的加工图失稳区变化不大,且在高温高应变速率时容易发生失稳,随着应变量的增大,功率耗散系数变化幅度不大,该合金的最佳热变形工艺参数:变形温度为830~900℃、应变速率0.01~0.1s-1。挤压态Cu-Cr25合金在轧制过程中,伴随着动态再结晶,随着轧制温度的升高、轧制道次变形量的增大,合金的显微组织细化、硬度提高,而电导率略有下降;当轧制温度为900℃时、轧制道次变形量为45%时,布氏硬度达到峰值,为108.7HB,电导率为43.27%IACS,显微组织也最为细小,为2-5μm,为该合金的最佳的轧制工艺参数。对比研究轧制态Cu-Cr25合金直接时效和固溶+时效处理工艺表明:时效过程中,随着时效温度的上升,合金布氏硬度和电导率都呈先上升,至峰值后下降;随着时效时间的延长,经过直接时效的该合金的布氏硬度和电导率都呈先上升,后保持稳定,其峰值硬度为127.2HB,电导率为53.5%IACS;经过固溶+时效处理的该合金的布氏硬度呈先上升,至峰值后下降,电导率呈先上升后保持稳定趋势,峰值硬度为136.2HB,电导率为52.8%IACS,时效过程合金硬度提高以沉淀强化机制为主,电导率的改善来源于Cr的析出等;本实验条件下,轧制后的Cu-Cr25合金的最佳时效工艺参数为:固溶(920℃+1h)+时效(510℃+2h),硬度值及其电导率达到或超出了该合金触头材料的应用要求。
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