高强度高弹性铜合金组织和性能的研究 (1)

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1、分类号：TG156密级：公开学号：092060021工学硕士学位论文高强度高弹性铜合金的组织和性能研究学生姓名孙菲指导教师谢春生教授江苏科技大学二O一二年五月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringStudyonthemicrostructuresandpropertiesofhigh-strengthandhigh-elasticityalloysSubmittedbySunFeiSupervisedbyXieChunshengJiangs

2、uUniversityofScienceandTechnologyMay,2012论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得江苏科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文使用授权声明江苏科技大学有权保存本人所送交的学位论文的复印件和电子文稿，可以将学位论文的全部或部分上网公布，有权向国家有关

3、部门或机构送交并授权其保存、上网公布本学位论文的复印件或电子文稿。本人电子文稿的内容和纸质论文的内容一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅。研究生签名：导师签名：日期：日期：-4-摘要摘要铍青铜作为一种弹性合金，具有强度和弹性极限高、高温抗应力松弛能力强等优点，已被广泛应用于电子电路、机械制造等行业。但是，铍的化合物或粉尘有剧毒，热稳定性不高。因此，寻求一种无污染、高性能的合金材料来替代铍青铜是十分必要的。本文选用Cu-5.6Ni-2.5Mn为研究对象，通过添加Sn、Al、Zr元素制成Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn、Cu-5.6Ni-2.

4、5Mn-2Sn-Al、Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-2Al、Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-2Al-0.2Zr、Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-3Al和Cu-5.6Ni-2.5Mn-3Al六种合金，并进行不同的压力加工和热处理。对上述合金试样进行微观组织、力学性能和导电性能进行对比分析，探讨Sn、Al、Zr元素、冷变形和时效工艺对Cu-5.6Ni-2.5Mn微观组织、物理性能的影响，进行确定成分最佳配比和加工工艺。研究表明：六种不同组分的合金经850℃×1h固溶后，在350℃-600℃条件下进行3-6h的时效处理，对比它们的微观组织与力学

5、和导电性能发现，随着时效温度的增加或时效时间的延长，析出相逐渐增多并弥散分布，使合金得到强化，硬度达到最高，导电率有所上升，若继续升高温度或延长保温时间，将出现过时效现象，硬度和导电率下降；对比经0%-50%的冷变形量后合金的的组织与性能得知，随着变形量的加大，合金晶内出现大量的滑移带和孪晶带，硬度和强度提高，导电率稍有上升，比未经冷变形的同种合金具有更好的综合性能。分析不同热处理工艺和压力加工下各合金的微观组织与力学性能，最终确定了六种合金的较佳热处理工艺。通过分析不同Al含量的Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn合金的物理性能和热加工性能，发现随着Al元

6、素的添加，合金的硬度和强度不断升高，导电率下降，若Al元素含量超过3%，在热加工过程中合金易出现裂纹，如Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-3Al合金在热轧和拉伸时容易出现裂纹和异常断裂，导电率很低，性能较差；研究了添加Zr元素对Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-2Al合金组织与性能的影响，发现微量Zr元素可以细化合金的晶粒，提高铜合金的强度，强化晶界，减少富Sn偏析；研究了Sn对Cu-5.6Ni-2.5Mn-3Al合金组织与性能的影响，发现Sn元素的添加使Cu-5.6Ni-2.5Mn-3Al合金的成分偏析和热脆性几率增加，大大降低了合金的使用寿命。综

7、合对比六种合金，发现添加2%Al和0.2Zr的Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-2Al-0.2Zr合金在保证导电率的同时具有较高的硬度和优异的热加工性能。比较六种合金得知，Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn-2Al-0.2Zr合金经850℃×1h固溶+46%冷变形+450℃×4h时效处理后，组织均匀，物理性能优异，硬度为272HV，导电率为-I-江苏科技大学工学硕士学位论文9.8%IACS，硬度和导电率配比较理想。经测，其弹性模量E为115GPa，为554MPa，e-3为1.33MJ·m，与铍青铜的相当，具有良好的综合性能，可替代铍青铜作为新型弹e

8、性材料。关键词弹性合金；QBe2合金；Cu-Ni-M