单辊旋淬Cu-2.8Ni-0.7Si合金的时效性能研究
更新日期:2018-01-17     来源:真空科学与技术学报   浏览次数:248
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如图1所示为所得薄带的显微组织,从图中可以看,晶粒尺寸大约为3~8μm,组织均匀,无析出物出现。说明快速凝固不仅使晶粒得到细化,而且能使组织无偏析。由于快速凝固过程中,固溶于Cu基体中Ni和Si原子较多,使晶格畸变程度加剧,对电子的散射作用加大,导致导电率很低。此时合金的导电率为17.94 %IACS,拉伸强度为345.3 MPa,显微硬度为105.3 HV ( 如表1所示 )。

图1 Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带的微观组织
Fig.1 The microstructure of Cu-2.8Ni-0.7Si alloy ribbon un-aging
表1 Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带的性能
Table 1 The properties of Cu-2.8Ni-0.7Si alloy ribbons un-aging
性能(Properties) 数值(Values)
导电率(%IACS) 17.94
显微硬度(HV) 345.3
拉伸强度(Mpa) 105.3
2.1 时效时间对Cu-2.8Ni-0.7Si合金的电学性能和力学性能的影响
图2为Cu-2.8Ni-0.7Si合金的导电率、显微硬度、拉伸强度在不同温度下随时效时间的变化规律。曲线的起始点是未经人工时效的测量值,可以认为是在室温为25℃环境下的自然时效。观察图2(a)发现,在同一温度下,在时效初期,导电率上升幅度明显,随着时间的延长,在时效3h以后,导电率上升速度趋于平缓,但是也有小幅增加。如450℃温度下,未经时效时导电率为17.94 %IACS;经3h的保温,导电率达到了48.57 %IACS,回复率近200%;在时效7h后,导电率回复到50.64 %IACS,只比保温3h时的导电率高了2.07 %IACS。这是由于在时效初期,Cu基体中固溶体的过饱和度较大,经保温后,过饱和的固溶体分解,Ni和Si原子以δ-Ni2Si从Cu基体析出,此时Cu基体中的固溶原子浓度较高,析出的动力大,晶格畸变得到大幅度回复,对电子的散射作用迅速降低,所以在时效初期导电率上升趋势最大。随着时效的继续,Cu基体中固溶原子的浓度越来越低,析出动力较小,所以时效后期导电率回复趋缓,但也有回升[20] 。在同一时效时间下,时效温度越高,导电率越高,而且电导率趋于平缓趋势的时间也越短。这是由于温度升高,基体中固溶的Ni和Si原子获得的能量越多,从基体中析出的动力倾向越大,析出的Ni和Si元素越多,晶格畸变程度降低,

图2 Cu-2.8Ni-0.7Si合金的电学性能和力学性能在不同时效状态下的变化曲线
Fig.2 The properties of Cu-3.2Ni-0.7Si alloy under various aging treatments
对电子的散射作用减弱,导电率得到很好回复