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形变热处理对Cu-11Zn-0.5Cr合金时效组织和性能的影响.pdf
第27 卷第3 期 中国有色金属学报 2017 年3 月
Volume 27 Number 3 The Chinese Journal of Nonferrous Metals March 20 17
DOI :10.19476/j.ysxb.1004.0609.2017.03.007
形变热处理对Cu-11Zn-0.5Cr 合金
时效组织和性能的影响
王霖倩,王日初,王小锋,彭 建,邓 敏
( 中南大学 材料科学与工程学院,长沙 410083)
摘 要:采用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)观察和分析形变热处理对Cu-11Zn-0.5Cr 合金显微组织的影响,
并测定不同时效工艺合金的力学性能和电学性能。结果表明:合金最佳形变热处理工艺为热挤压−在线水淬− 18%
冷拉−(450 ℃,4 h)时效,经此最佳形变热处理工艺处理后其硬度、拉伸强度和相对电导率可分别达到128HB、
385MPa 和41.72%IACS 。合金性能主要受时效过程中的时效析出过程和回复−再结晶过程控制。在时效过程中,
基体内溶质原子析出形成细小弥散第二相造成析出强化,且第二相对电子的散射作用较溶质原子的弱,使得合
金强度和电导率均增大。回复与再结晶使结构中的变形畸变及缺陷消除,使得合金强度减小而电导率增大。
关键词:Cu-Zn-Cr 合金;形变热处理;组织;力学性能;导电性能
文章编号:1004-0609(2017)-03-0496-08 中图分类号:TG 166.2 文献标志码:A
高强高导铜合金具有强度高、导电导热性能良好 其固溶度与室温下差别较大,因此能够通过沉淀强化
以及耐磨耐蚀性能优良等特点,广泛应用于生产制造 作用来提高铜合金强度,并且对铜合金导电性能影响
集成电路引线框架、电阻电焊电极、电车及火车架空 较小。该类合金元素的添加通常与形变热处理工艺相
导线等导电材料[1−3] 。近年来高速列车行业的迅猛发展 结合,将塑性变形的形变强化与热处理的相变强化结
对异步牵引电机转子用铜合金导条提出更高的要求。 合,能同时增大铜导条的强度和电导率[11−12] 。WEI
导条应具有适中可调的电阻率,过低的电阻率会降低 等[13]对 Cu-0.5Cr 合金进行了固溶处理+等径角挤压+
电动机起动转矩,增加启动电流,但过高的电阻率会 冷轧+时效处理,实验表明,经时效处理后的Cu-0.5Cr
大大降低运行效率[4] ,同时列车提速使电机转子承受 合金,其电导率由35%(IACS)上升至84%(IACS),硬
的应力加大,导条还应具有较高的强度[5−6] 。因此,进 度也由149HV 上升到163HV。
一步研制高性能的铜合金导条具有重要意义。 最近研究发现,向铜中同时添加Zn 元素和Cr 元
通常采用合金化结合形变热处理的方法对铜合金 素,能获得具有较好综合性能的铜合金[14] 。Zn 在铜中
性能进行优化。Ag 、Cd、Zn 等合金元素能够通过固 的最大固溶度为39%(质量分数) ,形成单相α 固溶体,
溶强化作用来提高铜合金强度,BAO 等[7]在研究 Ag 添加Zn 可起到固溶强化的效果,每添加 1%的Zn 能
对铜基体的强化作用时发现,Ag 作为溶质原子固溶进 将强度提高约 6MPa ,同时使得电阻率提高约 0.3
铜基体中时能改善铜合金的力学性能。但鉴于溶质原 μΩ∙cm,因此控制 Zn 的添加量还能够有效调节电导
子对电子的散射作用,添加这些合金元素会影响铜合 率。Cr 在铜基体中的固溶度随温度变化较大,在
金的导电性能。La 、Y 、Ce 等稀土元素
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