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随着通信设备及新能源汽车的无线基站、大容量服务器电源、直流充电桩等装备向小型化、大电流化和电力高压化方向发展,连接器用铜合金需要具有较高的屈服强度、高导电率和良好的热稳定性能与成形性能。Cu-Cr系合金因其具有较高强度、高导电、高导热等优点,是目前在大电流、电力高压化的应用背景下最为理想的连接器用铜合金材料。但目前对Cu-Cr系合金的研究主要集中在强化相析出过程、结构特征及与力学电学性能之间关联关系,对连接器应用过程中比较关注的热稳定性和成形性能的研究较少,且微观机理尚不清晰。本文以上述背景为立题依据,以Cu-Cr合金为研究对象,分别研究Zr、Mg单一合金元素及共同添加对合金的热稳定性能(抗软化性能与抗应力松弛性能)的影响规律及作用机理,从原子尺度揭示合金元素的存在形式及提升合金热稳定性能的微观机制。选取高强度Cu-Cr-Zr-Mg合金为研究对象,系统研究合金加工热处理过程中织构的演变规律,明确织构与加工热处理工艺之间的内在关系。在此基础上,研究织构种类、晶粒尺寸等因素对合金弯曲成形性能的影响,构建织构类型与成形性能的关联关系,为我国连接器用新型高性能铜合金材料的开发提供翔实的试验数据和理论依据。研究了Cu-Cr系合金在均匀化、高温固溶与形变热处理过程中微观组织与性能的变化规律,分析了 Zr、Mg元素对Cu-Cr合金的第二相和基体组织的影响规律及与力学/电学性能之间的内在关系。结果表明,Zr、Mg元素的加入均提高了 Cu-Cr合金的峰值强度和硬度,合金的屈服强度主要来源于时效强化和位错强化的贡献。合金中添加的0.1 wt.%Mg原子主要以固溶的形式存在于基体,0.1 wt.%Zr原子以溶质原子、CuCrZr中间相和Cu5Zr相形式存在。Cu-Cr-Zr-Mg合金中Mg原子减小了富Zr相平均尺寸并抑制了 CuCrZr中间相向Cu5Zr相转变,从而提高了合金的力学性能。探究了Cu-Cr系合金软化过程中微观组织演变规律,明确了合金元素对Cu-Cr合金抗软化性能的影响及作用机理。结果表明,Cu-0.5Cr、Cr-0.5Cr-0.1Zr、Cu-0.5Cr-0.1Mg 和 Cu-0.5Cr-0.1Zr-0.1 Mg 合金的软化温度分别为 535℃、585℃、575℃和590℃。Cu-Cr系合金的软化过程伴随着析出相的长大与粗化、位错密度的降低以及再结晶行为的发生。Zr、Mg元素均能提升Cu-Cr合金的抗软化性能,但Zr元素作用更明显。Mg元素对Cu-Cr合金软化温度的提升归因于抑制了 Cr相粗化、阻碍了位错密度降低以及延缓了再结晶行为的发生;Zr元素主要归因于Cu5Zr相或富Zr相和细小的Cr相对位错运动产生更强的阻碍作用,以及更高的再结晶激活能。Mg和Zr元素的共同添加协同阻碍了 Cr相的粗化、提高了合金的再结晶激活能、显著阻碍位错的运动,提升了 Cu-Cr合金的软化温度。研究了Cu-Cr系合金不同温度下长时间的应力松弛行为,明确了合金的应力松弛机理。通过理论计算确定了 Cottrell气团与锯齿状震荡(PLC效应)的临界条件,并根据应力-应变曲线中出现的PLC效应证明了合金在应力松弛过程中Cottrell气团的形成,比较了 Cu-Cr-Mg和Cu-Cr-Zr-Mg合金中Cottrell气团与可动位错产生的拖曳力,阐明了 Mg元素在两种合金中作用的差异性。结果表明,Cu-Cr系合金的应力松弛过程均伴随着位错密度的降低和再结晶行为发生,析出相形态与大小几乎未发生变化。Zr、Mg元素均提升了 Cu-Cr合金的抗应力松弛性能,且随着试验温度升高,Zr元素作用更明显。Mg元素对Cu-Cr合金抗应力松弛性能的提升主要归因于Mg原子/Cottrell气团对可动位错的拖曳作用;Zr元素对Cu-Cr合金的抗应力松弛性能的提高归因于Zr原子对Cr相析出的促进作用和富Zr相对可动位错的共同钉扎。Zr、Mg元素的共同添加协同提升了Cu-Cr合金的抗应力松弛性能,且在室温和100℃时,Mg、Zr元素作用相当;在150℃和200℃时,Zr元素对应力松弛行为的影响更大。研究了Cu-Cr-Zr-Mg合金在一次冷变形、固溶与冷变形-时效过程中的织构演变规律。并基于该演变规律设计了三种工艺路线,分析了织构种类、晶粒尺寸等因素对折弯成形性能的影响,建立了该合金织构类型与成形性能的内在关系。Cu-0.5Cr-0.1Zr-0.1Mg合金在一次冷轧过程中织构的演变规律为{113}<332>→{112}<111>、{011}<100>与 {315}<121>→{011}<211>与{315}<121>。95%冷变形量的合金经固溶处理后,织构演变规律为{011}<211>与{315}<121>→{011}<100>→{113}<332>→ {023}<100>→{012}<100>。不同冷变形量的合金在时效过程中,Brass{011}<211>取向会经由{011}<311>形成Goss{011}<100>取向,{113}<332>取向晶粒迅速增加并最终形成Copper{112}<111>取向,{315}<121>取向含量降低并转变为{416}<121>取向。获得Cu-0.5Cr-0.1Zr-0.1Mg合金具有最优弯曲成形性能工艺路线:95%一次冷轧+950℃×1 min固溶+40%二次冷轧+400℃×4 h时效,Cu-Cr-Zr-Mg合金的硬度、导电率和 R/t 值分别为 175.4HV、75.0%IACS、1.0(GW)和 2.0(BW)。