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通信、电子等行业的快速发展极大地促进了高弹性导电铜合金的发展。目前应用最广泛的高弹性导电铜合金有铍青铜和Cu-Ni-Sn合金。但是,铍的化合物和粉尘有毒,热稳定性很差;而Cu-Ni-Sn合金无环境污染、生产成本低、热稳定性高,同时其机械性能可与铍青铜相媲美。因此Cu-Ni-Sn合金得到广泛研究。 本课题通过对Cu-Ni-Sn合金进行成分设计以及微量元素V的添加,探索V对合金组织和性能的影响。研究固溶、冷变形和时效处理对合金组织和性能的影响,确定合金的最佳热处理工艺。实验结果主要有以下几点: (1)Cu-Ni-Sn合金的铸态组织呈枝晶形态。合金基体分为三部分:枝晶主体是α相固溶体,富含Sn的γ相((Cu,Ni)3Sn化合物)和两相之间的过渡区。在820℃保温10h后,合金的枝晶偏析消除。 (2)随着时效时间的延长,不同Ni含量Cu-Ni-Sn合金沿晶界析出沉淀,并连成线状不断地由晶界向晶内生长。随着Ni含量的增加,时效析出速度加快,同时析出物的数量.增多。Cu-7.5Ni-5Sn合金在380℃×5h时效后存在(Cu,Ni)3Sn有序强化相和Cu10Sn3相。 (3)不同Ni含量Cu-Ni-Sn合金在固溶、时效处理后,导电率和硬度明显提高。随着时效时间的延长,两种合金的硬度先增大后减小,而导电率持续上升。增加Ni的含量会缩短合金到达峰值硬度的时效时间,同时加强硬化效果。Cu-5Ni-5Sn合金峰值导电率和硬度分别为i5.22%IACS和253.67HV;Cu-7.5Ni-5Sn的峰值导电率和硬度分别为14.74%IACS和274HV。 (4)Cu-7.5Ni-5Sn合金在固溶处理后进行冷变形(变形量0%、17%、35%),然后在380℃时效,得出结论:冷变形会缩短合金峰值硬度的时效时间,同时加强硬化效果:变形量越大,合金峰值导电率越高。 (5)Cu-7.5Ni-5Sn-xV(x=0,0.2,0.5)合金在固溶时效处理后,合金硬度和导电率明显提高。随着时效时间的延长,三种合金的硬度先增大后减小,而导电率持续上升。添加V会延长到达合金硬化峰值的时效时间,同时增强硬化效果。三种合金的弹性模量分别为155.93GPa、155.96GPa和158.25GPa。 (6)由于在300℃时效温度低,溶质原子脱溶速度慢,Cu-7.5Ni-5Sn和Cu-7.5Ni-5Sn-0.5V合金硬度、导电率都不高;在高温450℃和520℃时效时,合金直接生成与基体非共格的稳态γ-DO3((Cu,Ni)3Sn)相不连续沉淀,这会恶化合金性能。因此在380℃时效时可以获得硬度和电导率综合性能优良的合金。