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高强度高导电率铜作为一种重要的功能材料广泛应用于集成电路引线框架、电阻焊、电气机车架空线等。其在工作时承受着高应力和大电流,要求材料具有高强度、高导电率,但采用传统方法制备的铜合金存在高强度和高导电率方面的矛盾。因此,研究高强度高导电率铜合金成为当务之急。 本课题采用热型连铸的方法制备过共晶Cu-Cr合金自生复合材料。在热型连铸过程中,Cu基体相和Cr强化相沿着凝固方向定向相间生长。用Cr强化相承担强度,Cu基体承担导电作用。采用热型连铸方法制备的Cu-Cr合金其两相界面处于低能状态,具有良好的热稳定性能和高温性能。 拉铸高含Cr量的Cu-Cr合金最大困难在于Cr的熔点高,Cu-Cr合金结晶范围比较宽,溶质分配系数低,高温下Cr容易氧化。本课题对高频感应加热器做了一定的改进并提高了其加热功率,提高并稳定了铸型的温度梯度,减小了Cu-Cr合金凝固时的固+液两相区的范围,减轻Cr的成分过冷,为拉铸良好表面质量的Cu-Cr合金创造了条件。 铸件的表面质量影响着铸件的力学性能和导电性能,而表面质量与拉铸工艺参数有关。通过控制好拉铸速度,冷却水量,冷却距离,铸型温度等工艺参数使固+液两相区在尽可能小的范围和最理想的位置可以消除表面热裂纹、豆状突起,防止拉断和拉漏,从而获得良好表面质量的Cu-Cr合金棒材。拉铸实验表明,在熔炼温度1450℃,铸型温度1250℃,冷却距离10mm可以拉铸出表面光滑,致密的φ4mm的Cu-Cr合金棒材。 本实验成功地拉铸出含Cr量分别为1.29wt%、1.48wt%、1.81wt%、2.03wt%、2.55wt%、2.74wt%的Cu-Cr合金棒材。在铸态下观察其显微组织,发现具有规则柱状晶的定向凝固组织。测试其材料性能,当拉铸速度为54mm/min,含Cr量为2.74wt%时,其抗拉强度达318.5Mpa,延伸率22.35%,导电率34.6%IACS,综合性能显著高于用普通工艺制备的铜合金棒材。当含Cr量由2.03wt%上升到2.74wt%时,其导电率只是由35.2%IACS略微降至34.6%IACS;抗拉强度由277.7Mpa提高到319.5Mpa;延伸率由19.40%下降到16.54%。当拉铸速度由35mm/min提高到54mm/min时,即使含Cr量由1.29%