固溶时效处理对新型稀土铬钴铜合金组织及性能的影响

【摘要】铜及铜合金由于其优良的导电导热性广泛应用于电子封装材料、硅芯片衬底、触头开关、电焊用电极材料等领域。随着工业要求标准提高,迫切需要研究与开发具有特种用途的高强高导铜合金,目前对高强高导铜合金的研究主要集中在Cu-Cr、Cu-Zr、Cu-Mg、Cu-Fe系列,但这类合金各自存在成本较高、添加困难、导电率偏低等缺点,因此对新型高强高导铜合金研发成为必然。同时由于铜在高温下易氧化,从而增加了电阻,降低了元件的工作效率,甚至导致元件失效。因此改善铜的高温抗氧化能力,对进一步扩大铜的应用领域具有重要意义微合金化能够使铜在保持在高导电性的前提下,改善其强度及各项性能,成为铜合金发展的总趋势。在各种强化方法中,在铜合金加入铬、钴、稀土等元素,改善铜合金的性能,利用固溶加时效强化可以使铜合金中析出强化相,使铜合金既保证导电导热导电性,又具有良好的强度、硬度。本文就课题组研制的新型稀土铬钴铜合金的合金显微组织结构、机械物理性能进行了研究,运用正交实验的方法着重探讨了合金最优的固溶时效处理工艺,并研究了固溶时效态合金耐磨损性、抗高温氧化和耐熔盐腐蚀性能,以期对工程应用能有一定的指导作用。通过正交试验,确定新型稀土铬钴铜合金的最佳热处理工艺为900℃固溶,保温1h,空冷+450℃时效,保温1h,水冷处理后,运用金相显微观察、硬度检测、能谱分析方法进行研究。结果表明：固溶时效后,合金的金相组织由排列整齐的骨骼状CuCr固溶体和均匀分布的Co+Cr+X元素化合物组成,晶粒细化,析出相弥散细小组织更加均匀致密,硬度提高,同时,对于导电率影响最小。经过固溶时效处理后,合金的基体中析出固溶体,这些固溶体细小弥散,均匀分布在基体材料中,成为基体材料的强化相,保持材料的耐摩擦能力。常温环境下,铸态和固溶时效处理后的合金材料都具有良好耐磨性能。升高温度,铸态合金随着温度的升高出现软化现象,滑动磨损逐渐转变为粘着磨损,耐磨性能下降；固溶时效处理后的材料,在高温时,基体仍然保持一定的强硬度,保证材料的耐磨性能,在高温环境中也具有良好的耐磨性能。通过高温氧化实验发现：固溶时效态合金氧化速率较小,氧化膜致密与基体结合紧密,高温抗氧化性明显提高。高温熔盐腐蚀实验发现：铸造态合金腐蚀较为明显,但固溶时效态的合金表面腐蚀坑浅,腐蚀组织致密,不易脱落,能够阻止腐蚀基体与材料进一步接触,防止材料深度腐蚀。
【作者】徐壮；
【导师】苏义祥；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】高强高导铜合金；固溶时效处理；摩擦磨损；高温熔盐腐蚀；

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