超高强cunisi系弹性导电铜合金制备及相关基础研究

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1、万方数据中图分类号TGl46UDC621博士学位论文学校代码!Q三三三密级公珏超高强CuNiSi系弹性导电铜合金制备及相关基础研究FundamentalResearchandPreparationofanUltrahighStrength，ElasticandConductiveCuNiSiAlloy作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：雷前材料科学与工程材料物理与化学材料科学与工程学院李周教授答辩娄员会主席中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学

2、位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特另,JDH以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：椤向‘￡y学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复

3、印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：叟益．圈期弘姓年』fl2__垒oB‘导师签名j乏n万方数据中南大学博士学位论文摘要超高强CuNiSi系弹性导电铜合金制备及相关基础研究摘要：铍青铜虽具有高强度、高弹性、高硬度、高耐磨性和优良的导电性能，并在模具、导电簧片、导电弹性元器件上获得了广泛的应用。但该合金由于含铍这一剧毒元素，在生产过程中严重危害人

4、们的健康。同时铍青铜在高于200。C环境下服役使用时，其强度、弹性急剧降低，应力松弛率甚至高达40％以上，影响器件使用甚至工作失效。因此需要开发出新型的超高强、高导电、高抗应力松弛的无铍环保型导电弹性铜合金。本文采用熔铸法研制了一种超高强、高导电、高抗应力松弛Cu．6．0Ni一1．0Si一0．5A1。0．15Mg一0．1Cr合金，并对该合金的成分设计、形变热处理、加工工艺参数、沉淀相变行为、高温应力松弛行为和海水腐蚀行为进行了系统的研究和分析，得出如下主要结论：(1)合金的铸锭组织呈树枝状结构，基

5、本可以分为枝晶骨架、枝晶间的非平衡凝固第二相粒子和过渡区。枝晶骨架主要为0【一Cu相，第二相粒子主要为Ni2Si相、Ni3Si(Ni74Si26)和Ni3A1相。AI、Mg、Cr元素则均匀地分布在基体中。(2)合金高温压缩变形的真应力一真应变曲线具有动态再结晶特征，可分为加工硬化、回复和动态再结晶三个阶段。绘制的应变量为0．6时的加工图表明合金适宜的热加工温度范围为850℃～900℃。试样在750℃下热压缩变形后，截面形成了立方织构{001)；800℃变形后形成Gauss织构{011)<

6、100>禾11旋转立方织构{001)<110>；850℃和900℃变形后则形成Copper织构{112)<111>、S织构{123}<634>和Gauss织构{011)<100>。(3)合金合适的形变热处理工艺为：940℃／4h均匀化退火一900℃热轧80％---，980℃／4h固溶处理一冷轧50％--专450℃／1h时效处理，获得的性能为：硬度341HV，电导率26．5％IACS，抗拉强度1090MPa，屈服强度940MPa，伸长率3．5％。合金在450℃时效具有很好的抗过时效能力，即使时效20

7、小时后硬度值仍有330．1HV。峰时效态合金在室温、100℃和200℃下加载100小时后的应力松弛率分别为4．05％、6．52％和9．74％。(4)合金过饱和固溶体在450℃时效相变贯序为：过饱和固溶体---》L12有序化(Ni3Si)一p—Ni3Si相_p—Ni3Si相+6一Ni2Si相。在450万方数据中南大学博士学位论文摘要℃时效5min后即发生沉淀析出，析出相尺寸约为3-4nm；时效15min后，析出相尺寸长大为4-5nm；时效60min后，析出相为p．Ni3Si和6．Ni2Si相，尺寸为

8、6～8nm；时效480min后，析出相为13-Ni3Si，6．Ni2Si和6’一Ni2Si相，尺寸为13～15nm。(5)过饱和固溶体在500℃时效处理5min后，即出现了Ni3Si相L12有序化，时效处理10min后合金中出现了条带状的不连续胞状析出。550℃时效处理5min后即发生了不连续胞状析出。600℃时效处理10min后，合金发生了沉淀析出，主要沉淀析出相为6一Ni2Si，时效1h后，8-Ni2Si分布上出现了存在不同方向的变体。650℃等温时效10min后，合金发生了8