高强高导Cu-Sn-Fe合金的微观组织与性能.pdf

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1、第35卷第1期太原科技大学学报Vo1．35No．12014年2月JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2014文章编号：1673—2057(2014)01—0060—05高强高导Cu—Sn—Fe合金的微观组织与性能杨雨潭，李秋书，张俊婷，虞明香，王宥宏(太原科技大学材料科学与工程学院，太原030024)摘要：采用自制的铜模具制备不同成分Cu-xSn—yFe(其中x．y表示质量百分比)合金，研究对比了铸态及不同处理态下Cu—xSn—yFe合金抗拉

2、强度和电阻率的变化规律。结果表明：随着sn和Fe添加量的增加，Cu—xSn—yFe合金的抗拉强度和电阻率均增加。正火处理会增加合金电阻率，而与正火态的电阻率相比，轧制后的电阻率皆较低。sn含量的变化对Cu-xSn-yFe合金电阻率的影响较大，降低含Sn量可改善Cu—xSn—yFe合金的导电性。经退火处理后，Cu-xSn-yFe合金的电阻率明显降低，抗拉强度也会略有所降低。当Fe含量为10wt·％，Sn含量为3wt·％时，该合金冷轧制处理后的抗拉强度达775MPa，但电阻率仅为7．509Q·cm．当Fe含量为5

3、wt·％，Sn含量为2wt·％时，该合金经退火处理后其抗拉强度为552MPa，且电阻率为1．92m·em．关键词：Cu．Sn—Fe合金；导电材料；抗拉强度；电阻率中图分类号：TF125．211文献标志码iAdoi：10．3969／j．issn．1673-2057．2014．01．012高强度高导电铜合金刮作为具有优良综合性备成cu．sn．Fe合金。将重约500g原料放人直径能和力学性能的功能结构材料，具有较高的强度和约为(I)30mill的石英坩埚中，在大气环境下熔炼。良好的塑性及优良的导电性能，是制备电阻焊

4、电浇注温度控制在1300—1600℃之间。浇注模具极、缝焊滚轮、焊矩喷嘴、电气工程开关触桥、集成采用了黄铜模具。在轧制之前，需对cu—sn—Fe合金电路引线框架、高速铁路列车架空导线芯等器件的棒材进行正火处理。正火处理工艺为：将热处理炉优良材料_3。因此，对高性能铜材的研究具有重加热后，再将cu—sn—Fe合金棒材放入炉中保温一段要的现实意义。时间，随后取出进行空冷至室温。采用三辊轧机，铜合金的导电率和强度往往难以同时满足要通过四道轧制变形，将正火处理后的(I)12mm棒材求，因而在开发和研制高强高导铜合金时

5、，应综合轧制成8mm棒材，每道轧制使棒材直径缩小1考虑强化机理和导电机理，以满足不同的使用要mm，直径方向的变形量为33％．将8mm棒材加求。目前，获得高强度高导电性铜合金的主要途径工成非标准拉伸试样。试样直径控制在7mm左有合金化法和复合材料法。本文研究探讨了合金右，加工部分的长度控制在60～70mm，满足拉伸成分、铸轧成型工艺和热处理工艺¨对cu—sn—Fe试样长度与直径之比在5～10的要求。电阻率测的微观组织、抗拉强度和导电性能的影响。量也在加工好的拉伸试样上进行，直径用千分尺测量，长度用卡尺控制。对部

6、分拉伸试样进行退火处1试验理来研究电阻率的变化。退火处理工艺为：采用随使用高频感应熔炼将纯铜块、锡块和纯铁块制炉加热，保温几个小时，再随炉冷却至200oC左右，收稿日期．2013-09-20基金项目：国家自然科学基金(5O8O4O32)；太原科技大学博士启动基金(200762)作者简介：杨雨潭(1987一)，男，硕士研究生，主要研究方向为金属快速凝固；通讯作者：王宥宏，教授，E-mail：Wyheyj@163．com62太原科技大学学报2014住增加Fe或sn含量，Cu-Sn—Fe合金的抗拉强度将增加。与GB

7、1176．87铜合金的力学性能相比较，表1中所列的三种合金已经具有较高的抗拉强度，这是耐窆采用铜模快冷细化晶粒的结果，随着抗拉强度的提嘿高，合金的延伸率有所降低。表1铸态Cu-Sn-Fe合金的力学性能Tab．1Mechanicalpropertiesoftheas·castCu-Sn-Fealloy铸态抗拉强度／MPa延伸率／％Cu-3Sn．1OFe4306Cu．．5Sn．．10Fe4366图6含Fe量对轧制Cu-3Sn-xFe合金抗拉强度的影响Fig．6InfluenceofFecontentontensi

8、lestrengthofCu-5Sn．15Fe4514thecold-roledCu-3Sn-xFealloy2．2．2轧制态Cu-Sn—Fe合金棒材的力学性能固定合金中Fe含量为5wt-％，研究sn含量变化对Cu—Sn．Fe合金力学性能的影响，如图5所示。经轧制后，在低sn范围内，合金的抗拉强度提高明显，随着sn添加量的增加，其提高抗拉强度的趋势有所减缓。当含sn量为5wt·％时，Cu-SSn．5