时效对快速凝固Cu-Ni-Si合金组织与性能的影响
Effect of Aging Treatment on Microstructure and Properties of the Rapid Solidification Cu-Ni-Si Alloy
Cu-Ni-Si系合金作为高强中导型大规模集成电路引线框架用材料,备受研究者的关注,成为目前研究的热点.其制备方法主要集中在热处理法、铸锭机械处理法、机械合金化法和人工复合材料法等.本文通过研究快速凝固技术在Cu-Cr、Cu-Zr及Cu-B系等铜合金方面的成功应用,提出了电弧熔炼+单辊旋淬快速凝固制备Cu-Ni-Si系高强中导合金的新方法.本文以不同Ni、Si含量作为溶质的Cu-Ni-Si合金为研究对象,采用电弧熔炼与熔体旋淬相结合的方法制备出高强中导Cu-Ni-Si合金薄带.讨论了Ni含量对Cu-Ni-Si合金电导率及力学性能的影响;研究了相同含量的Ni、Si溶质的Cu-Ni-Si合金在不同辊轮转速下的凝固组织的演化过程,及凝固速度对合金组织的影响;研究了不同辊轮转速条件下,含有相同Ni、Si含量的Cu-Ni-Si合金电导率和力学性能的变化规律;研究了时效温度和时间对快速凝固Cu-Ni-Si合金组织的影响规律;研究了时效温度和时间对快速凝固Cu-Ni-Si合金的导电性能、强度及显微硬度的影响规律.根据Avrami经验公式和相变动力学原理进行分析计算,得出其在不同时效温度下的析出相变动力学方程和电导率变化表达式.实验结果显示,对快速凝固的铜合金薄带进行时效处理,能显著提高铜合金的显微硬度和拉伸强度,电导率也得到很好的回复.合金的电导率随着时效时间的延长而持续提高,尤其是前120 min的时效时间内,合金的电导率随时效时间的延长上升趋势较大,之后趋势减缓.显微硬度和拉伸强度随着时效的进行,达到时效峰值后下降,时效峰值过后,显微硬度和拉伸强度下降的速度随时效温度的增大而增大.本课题研究的Cu-3.2Ni-0.7Si和Cu-2.8Ni-0.7Si合金薄带最优时效工艺下的电导率、拉伸强度和显微硬度均达到了课题预期目标.Cu-3.2Ni-0.7Si在2700 r/min时,时效工艺为550℃+60 min达到最优时效结果,其电导率、拉伸强度、显微硬度分别为48.56%IACS、660.6MPa、207.6HV;Cu-2.8Ni-0.7Si在2400 r/min时,时效工艺为550℃+60 min达到最优时效结果,其电导率、拉伸强度、显微硬度分别为48.10%IACS、685.9MPa、206.1HV.
- 作者：
- 张蔚冉
- 学位授予单位：
- 北方民族大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 耿桂宏
- 中图分类号：
- TG146.11；TG156.92
- 关键词：
- Cu-Ni-Si合金；快速凝固；时效处理；电导率；力学性能
- Cu-Ni-Si alloy; rapid solidification; aging treatment; electrical conductivity; mechanical properties;