形变热处理对Cu-11Zn-05Cr合金时效组织和性能-中国有色金属学报.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 2017 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 等稀土元素能够通过细晶