【摘 要】
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铜及铜合金集强度高、导电导热性能好、塑性强、耐腐蚀等优良性能于一体,常被用作电气化铁路接触导线、集成电路引线框架、高脉冲磁场导体、大功率异步电动机转子及电阻焊电极等,广泛应用于电气电力、交通运输以及机械制造等领域,在现代工业中有着非常重要的地位。随着工业化发展对铜材提出更高的性能要求,研究开发具有更高综合性能的铜材具有重要意义。材料的强度提升一般通过引入缺陷来阻碍位错运动实现,然而引入的缺陷会对电
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铜及铜合金集强度高、导电导热性能好、塑性强、耐腐蚀等优良性能于一体,常被用作电气化铁路接触导线、集成电路引线框架、高脉冲磁场导体、大功率异步电动机转子及电阻焊电极等,广泛应用于电气电力、交通运输以及机械制造等领域,在现代工业中有着非常重要的地位。随着工业化发展对铜材提出更高的性能要求,研究开发具有更高综合性能的铜材具有重要意义。材料的强度提升一般通过引入缺陷来阻碍位错运动实现,然而引入的缺陷会对电导率、塑性和热稳定性产生负面影响,因此如何合理利用强化机理来实现材料综合性能的平衡是研究者们一直以来致力于攻克的难题。本研究采用粉末冶金法制备纳米晶Cu-NbC复合材料和双尺寸结构块体铜材料,利用X射线衍射、金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等分析材料的微观组织结构,通过室温单向拉伸试验、硬度测试、电阻率测试等手段分析材料的力学性能和电学性能,探究材料组织结构和性能之间的内在关系,为实现材料强度、电导率和塑性之间的平衡提供新的思路。主要的研究成果如下:（1）高能球磨法制备具有纳米晶结构的铜粉,利用热机械固结法得到NbC纳米颗粒强化的纳米晶铜基材料具有高强高电导率;（2）在Cu-NbC铜基材料中加入0.1wt.%的铝、钛、锆合金元素通过抑制晶粒和NbC纳米颗粒的长大从可在保持高电导率的同时提升材料的强度及热稳定性;（3）铜粉的氢还原预处理可以有效地除去粉末表面的氧化亚铜薄层从而提升粉末在放电等离子烧结过程的固结程度;（4）在双尺寸晶粒材料的制备中,加入纳米晶材料可以为再结晶过程提供晶界提升形核率降低再结晶后的晶粒尺寸,进而增加材料中的晶界,提升材料的强度;粗晶则可以通过储存位错保持材料的塑性。通过适当调整粗细晶的比例,可以得到综合力学性能较高的块体铜材。
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