高强高导铍青铜合金线材拉拔热处理过程中的组织和性能研究

来源 :沈阳工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shizhijian
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铍青铜因同时兼具高的强度、优异的传导性能、无磁性、高的弹性极限且弹性滞后小、抗火花、耐磨损、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车、电力电子、计算机等高新科技领域。目前,国内外主要的研究大多集中在铍含量为1.6~2.0 wt.%的高强铍青铜的铸造工艺、热处理工艺和性能等方面,对铍含量为0.2~0.6 wt.%的高导铍青铜经大变形量冷拉拔加工和强塑性变形后再进行热处理的组织和性能的变化研究还不够系统,而拉拔成形是获得高质量铍青铜丝线材产品的重要加工手段,对开发具有优异综合性能的高强高导铍青铜具有重要意义。本文采用连续定向凝固方法制备了具有连续柱状晶组织的纯铜、Cu-0.2Be合金和Cu-0.2Be-0.3Co-0.08Mg合金杆坯,通过小变形量多道次冷拉拔成形工艺,获得不同直径的纯铜和铍青铜线材,并重点对Cu-0.2Be合金进行了不同温度和时间条件下的热处理。研究合金在室温强塑性变形和热处理过程中微观组织和织构、力–电学性能以及形变储能的变化规律,探明其内在机制和影响机理,为开发铍青铜线材制备加工新工艺提供实验依据和理论基础,本文获得的主要研究结果如下:随着拉拔变形量的增加,纯铜和铍青铜的晶粒数量及微观组织的畸变程度都在逐渐增加,晶粒的裂化与碎化以及变形的不均匀贯穿整个拉拔过程,硬度和抗拉强度逐渐上升,塑性逐渐下降,导电率略有降低。变形量0~99%的Cu-0.2Be-0.3Co-0.08Mg合金硬度由69 HV增加至182 HV,抗拉强度由203 MPa增加至574 MPa,断后伸长率由43%下降至1%,导电率由40.3%IACS下降至37.1%IACS。连续柱状多晶纯铜和铍青铜均具有<001>原始择优取向,且随着拉拔变形量的增加,变形晶粒逐渐向着远离<001>方向、靠<111>方向的趋势转变,最后形成大量<111>取向+少量<001>取向纤维织构,<111>形变织构发展缓慢,而<001>形变织构的含量较高。铍青铜中的小角度晶界比例从94%下降了40%,大角度晶界显著增加,最大占比可达48%。冷拉拔变形量为0%时,横截面由大量Cube织构+少量S织构组成,纵截面主要由大量Cube织构+Goss织构组成。随着变形量的增加,横截面Cube织构逐渐减少,S织构和Copper织构逐渐增加,纵截面Cube织构和Goss逐渐向Brass织构、Copper织构和S织构转变,五种织构沿拉拔方向呈散漫分布。Cu-0.2Be合金在950℃×1 h固溶后,拉拔时形成的变形组织已经完全被再结晶组织取代,且部分再结晶晶粒中出现了“穿晶型”孪晶。小角度界面取向几乎全部转化成~60°的大角度界面取向,拉拔态<001>+<111>取向织构逐渐向<111>取向转化,且织构强度显著降低。固溶态Cu-0.2Be合金在460~480℃时效4 h可获得较大的硬度,480~500℃时效4 h可获得较大的导电率,时效工艺条件为480℃×4 h时,硬度和导电率分别达到77.8 HV和73.5%IACS。
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