基于团簇模型的cu-ni-sn系导电cu合金成分设计与性能研究

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1、犬大‘爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士享位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾＾Ｃｕ－Ｎ－ＳｎＣｕ基于团簇模型的ｉ系导电合金成分设计与性能研究．材料物理与化学土ＩＩ学科专业张显娜作者姓名王清指导教师－—－２０１５年６月答辩日期硕士学位论文－Ｎ－基于团簇模型的ＣｕｉＳｎ系导电Ｃｕ合金成分设计与性能研究ｔｕｄ－ＳｉｅｓｏｎｃｌｕｓｔｅｒＲｅｌａｔｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ－－－Ｅｌ

2、ｅｃｔｒｉｃａｌＣｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙＣｕＮｉＳｎｂａｓｅｄａｌｌｏｓｙ作者姓名：张显娜学科、专业：材料物理与化学学号：２１２０５００４指导教师：王遣完成日期．０６．０９：２０１５大違理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知．除文中已经注明引用内容和致谢的地方外．本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工

3、作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明碑的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：紐軸日期年Ｇ月日大连理工大学硕士学位论文摘要导电弹性Ｃｕ合金具有良好的导电性能、优异的力学性能及耐烛性能等特性，被广泛应用于制作继电器Ｃｕ－ＢＣｕ－Ｓｎ－Ｐ、开关以及电连接器等电子元器件。铍青铜ｅ、憐青铜（（））Ｃｕ－Ｎ－和铜镍锡ｉＳｎ合金是目前主要的导电弹性铜合金材料，其中铍青铜合金在保持高（）导电性的同时兼具高强度和优异的抗疲劳性能、耐热性及弹性性能，可满足高端弹性导电元件的要求，但合金成本较高并

4、且有毒，故亟需寻找铍青铜替代材料；磷青铜材料虽然成本较低，但强度和弹性性能远不及铍青铜，尤其导电性能只能满足部分低端幵关的Ｃｕ－－Ｎ，要求；而ｉＳｎ合金的导电性能和强度介于铍青铜和隣青铜之间有望成为银青铜一－Ｎｉ－替代材料，然而多数传统的ＣｕＳｎ系Ｃｕ合金在满足高强的同时其导电性仍有待进－－５．０％ＩＡＳ。ＮｉＳｎ步提高（要求导电率不低于１Ｃ，）因此如何提升Ｃｕ系Ｃｕ合金的导电率；是亟需解决的问题，也是决定这类材料应用发展的关键《Ｃｕ合金的导电性能反应了基体的净化程度，因此通过合金成分设计控制溶质元素含量与配比以实现所有溶质元素尽可能地以第二相形式全部

5、从基体中溶出是贯穿本文－Ｎ－的研宄思路。对于ＣｕｉＳｎ体系，溶质元素Ｎｉ和Ｓｎ在高温固溶处理时溶于Ｃｕ基体中，形成过饱和的ＦＣＣ（面心立方）结构；进而在后续低温时效处理时，Ｎｉ；的ａ单相固溶体和Ｓｎ以Ｄ０２２型有序超结构相Ｃｕ，Ｎｉ３Ｓｎ尽可能从Ｃｕ基体中溶出，在净化Ｃｕ基体的同（）－－时实现第二相强化，由此同时保证了Ｃｕ合金的高强度和导电性ＮｉＳ。早期对Ｃｕｉｉ合金的研宄表明，Ｎｉ＋Ｓｎ总量和ＮＳｎ，ｉ／比例的变化的确影响了合金导电率与强度性能。然而（）对这类合金溶质元素的含量和成分比例控制仍通过大量的实验探索，还未见有合适的成“”分设计方法报道。因

6、此，本文工作运用自行发展的团簇加连接原子合金设计方法对Ｃｕ－Ｎ－７００－Ｎｉ－６ＳｎｉＳｎ系导电Ｃｕ合金进行了成分设计的探索。以有望代替铍铜的Ｃ７２Ｃｉｉ９（，Ｃｕ－Ｎ－ｗｔ．％ｉ合金为研宄背景，首先根据团续设计方法在Ｓｎ三元体系中设计两个成分系）一－ＮｉＣＵ－＋ＣＵ：ＣｕＣＵＳｎ－ＣｕＣｕＳｎ＋Ｎｉ，列［ｉ２］（ｉ／４３／４）ｘ６ｘ（系列和２】／ｉ／．５３．５系列二）以综合）］］（ｉ）２（［ｙｙｙ研究溶质元素Ｎｉ＋Ｓｎ总量和Ｎｉ／Ｓｎ比例的变化对Ｃｕ合金导电性能和硬度的影响，从中（）获取最佳（Ｎｉ＋Ｓｎ）总量和Ｎｉ／Ｓｎ比例；进而在此基础上添加微量合金化元素Ｆ

7、ｅ、Ｍｎ和Ｎｂ为工业中需要控制的元素，形成系列三（）＝＝Ｃｕ－ＣｕＦＮｉｅＳｎＭｎｉｉ２．５ｍ（＋＋ＮｂｏＣｍ＋ｎ＋０．０４４＋０．０１３，Ｎｉ／Ｓｎ比，［ｉ２］（ｙ／（ｉｙｉ／ｉ）ｎｏ，ｏ４４．ｏｉ３３．５）ｙ为））（ｙ）（用于研究微量合金化元素对合金导电性降低和硬度提升的幅度，由此给出确保合金导电性的微量合金化元素添加的成分范围，并为工业合金中杂质元素Ｆｅ含量的控制范围提－－供理论依据，以实现ＣｕＮｉＳｎ系Ｃｕ合金的优化目的。－－