【摘 要】
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Cu-Ni-Ti三元合金是新型的时效强化型高强导电铜合金,由于其具有硬度与电导率的综合平衡,被认为最有望成为一种优良的铜基引线框架材料。本论文研究了Cu-x Ni-Ti和Cu-Ni-Ti-x Zr合金形变热处理过程中组织形貌与物理性能的变化,重点研究了Ni、Zr两种元素对合金组织与性能的影响趋势及其作用机制,并采用多种检测手段对其组织进行了表征与分析。本论文以纯铜（99.99 wt.%）、Cu-5
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Cu-Ni-Ti三元合金是新型的时效强化型高强导电铜合金,由于其具有硬度与电导率的综合平衡,被认为最有望成为一种优良的铜基引线框架材料。本论文研究了Cu-x Ni-Ti和Cu-Ni-Ti-x Zr合金形变热处理过程中组织形貌与物理性能的变化,重点研究了Ni、Zr两种元素对合金组织与性能的影响趋势及其作用机制,并采用多种检测手段对其组织进行了表征与分析。本论文以纯铜（99.99 wt.%）、Cu-50 wt.%Ni中间合金、Cu-50 wt.%Ti中间合金、Cu-40 wt.%Zr中间合金为原材料,通过“真空铸造—均匀化退火—热轧—固溶—冷轧—时效”工艺制备了Cu-x Ni-Ti和Cu-Ni-Ti-x Zr合金板材,Ni元素的加入增加了析出相的数量,提高了合金的电导率,Zr元素的加入可以细化合金组织,增加合金的位错密度,提高合金的硬度。Cu-Ni-Ti合金中主要由-Cu、Cu4Ti、Ni3Ti和Cu Ni Ti相组成,随着Ni添加量的增加,会出现Cu4Ti→Cu Ni Ti→Ni3Ti的转变;铸态Cu-x Ni-3Ti合金中,随着Ni添加量的增加,合金中的第二相由不连续析出转变为连续性析出,大量金属间化合物的生成,可以改善合金的枝晶偏析并细化合金组织;时效过程中,随着Ni添加量的增加,第二相颗粒的数量增多,随着时效时间的延长,析出相逐渐融合长大,导致合金硬度降低。Cu-x Ni-3Ti（x=2,4,6）合金450℃的峰值硬度分别为305.12 HV、232.7 HV、215.8HV,电导率为14.9%IACS、27.1%IACS、38.4%IACS;Cu-6Ni-3Ti中,随着加工变形量的增大,合金的位错密度增大,合金被强化的效果明显;变形量有利于提高再结晶的形核速率,加速析出相的脱溶析出,缩短时效过程中达到峰值硬度的时间。90%变形量Cu-6Ni-3Ti合金在450℃时效2 h可以获得最佳性能,硬度和电导率分别为201.65 HV、46.9%IACS。Cu-6Ni-3Ti-x Zr合金在凝固过程中,Zr主要在晶界处发生偏聚,生成富Zr原子团簇,阻碍合金晶粒长大,改善合金的枝晶偏析;随着Zr含量的增加,富Zr相的数量增多,合金的硬度升高,电导率降低;在时效过程中,Zr元素在析出相Cu Ni Ti周围聚集,阻碍析出相颗粒的长大,延缓时效的时间,使得合金的硬度和抗软化温度提高,随着Zr元素添加量的进一步增加,Cu-6Ni-3Ti-0.5Zr合金中有Cu4Zr相出现;Cu-6Ni-3Ti-x Zr（x=0.1,0.3,0.5）合金的抗软化温度分别为500℃、550℃、560℃,相较于Cu-6Ni-3Ti-0.1Zr合金,Cu-6Ni-3Ti-0.3Zr合金的抗软化温度提高约50℃;Cu-6Ni-3Ti-0.3Zr合金在450℃时效2 h后可获得最佳性能,其拉伸强度、硬度、电导率、延伸率分别为807 MPa、230 HV、50.4%IACS、10.98%。
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