高强高导铜合金的强化机理与研究热点

铜合金材料作为高新技术产业的主流材料,需同时具备高强高导的性能.但是根据不同的应用环境,在保持高导电率的前提下如何选择合适的强化方法是制备铜合金的瓶颈.据研究可知,合金化法(形变强化、时效强化、固溶强化、细晶强化)和复合材料法(人工复合材料法、自身复合材料法)可以提高铜合金材料强度,但对其导电率有一定的影响.通过添加稀土元素、快速凝固法或大塑性变形等强化方法,有望获得高强度、高导电率的铜合金.本文着重探讨了合金化法和复合材料法的强化机理及其优缺点,并对铜合金的研究热点进行讨论和展望.     

不同Al2O3含量的Al2O3/Cu复合材料的热变形行为

为探究Al₂O₃含量对Al₂O₃/Cu复合材料热变形行为的影响，采用内氧化法制备了3种Al₂O₃含量(0.28、0.66和1.13 mass%)的Al₂O₃/Cu复合材料，通过热模拟实验对其热变形行为进行了研究。结果表明：在823、923和1223 K时，随着Al₂O₃/Cu复合材料中Al₂O₃含量的增加，复合材料的峰值应力逐渐增大；显微组织观察发现，由于1.13 Al₂O₃/Cu复合材料内动态软化积累程度最大，导致其在1023和1123 K下出现了峰值应力下降现象。经热挤压后，在热变形过程中Al₂O₃/Cu复合材料的软化效果以动态回复为主。同时，发现0.28 Al₂O₃/Cu和0.66 Al     

纯铜组元对Al2O3弥散强化铜变形性能的影响

为改善Al₂O₃弥散强化铜的变形性能，通过向弥散强化铜中加入软质相纯铜组元，研究纯铜组元对弥散强化铜烧结坯变形性能的影响。对弥散铜烧结坯进行热压缩变形实验，获得了其不同热变形条件下的真应力应变曲线，建立了基于双曲正弦本构关系Arrhenius流变应力模型的本构方程，并计算获得热激活能值Q与应变速率敏感系数值m;对热挤压试样，进行室温性能检测和微观组织表征。结果表明：加入纯铜组元后，弥散铜烧结坯应力应变曲线峰值应力下降，曲线走势波动减弱，变形试样缺陷减少，热激活能Q降低，变形难度下降。应变速率较低时，纯铜组元的加入使得m值增加，弥散强化铜的塑性变好；应变速率较高时，纯铜组元的加入加剧基体软硬相不协调变形，m值降低，塑性变差。纯铜组元的加入使热挤压弥散铜的强化相浓度降低，硬度下降，导电率提升，晶粒变大。     

时效对冷轧态Cu-Cr-(Sc)合金组织和性能的影响

对冷轧态Cu-Cr和Cu-Cr-Sc合金进行时效处理，使用透射电镜、扫描电镜、光学显微镜、显微硬度计和涡流金属导电仪等研究了不同时效温度和时间对合金显微硬度、抗拉强度和导电率的影响。结果表明：480℃时效1 h后，Cu-Cr-Sc合金的综合性能较佳，其显微硬度达到161 HV0.1,导电率达到81.9%IACS,抗拉强度达到491 MPa;相较于480℃时效1 h的Cu-Cr合金，显微硬度提升了24.8%,抗拉强度提升了35.3%,导电率下降了12.9%,表明添加Sc可以显著提升Cu-Cr合金的力学性能，但是会略微降低导电率。微观组织分析表明Cu-Cr-Sc合金峰值时效后析出了Cr相，主要形貌为咖啡豆状和球状，析出相均为面心立方结构，与基体保持良好的共格关系。