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Ni含量对Cu-Ni-Ag合金固溶强化行为的影响

2021-07-22王靖瑛吕信群陈仕奇高阳刘咏

粉末冶金材料科学与工程 2021年3期

王靖瑛,吕信群,陈仕奇,高阳,刘咏

(中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083)

铜及铜合金由于具有良好的塑性变形能力和优异的导热、导电性能,在电力、化学工程、冶金和航空航天等领域得到了广泛的应用[1−2]。随着工业的快速发展,在电气、集成电路、高铁、核物理等领域对Cu合金的强度和导电性有了更高的要求[3−5],同时对高强、高导Cu合金的需求量也越来越大。Cu-Ag合金具备良好的导电性能,但相较于其它Cu合金强度较低。目前针对高导Cu合金的强化方式主要为两种:一种为通过形成析出相进行强化,如Cu-Ni-Si[6−9]及Cu-Cr[10−11]等合金体系;另一种为添加合金元素进行固溶强化,如Cu-Sn[12]、Cu-Mg[13]、Cu-Ag[14−15]等。RAJU等[16]的研究表明,过饱和的Ag在晶界处析出,可以起到阻碍基体再结晶和晶粒长大的作用,提高了Cu合金的热稳定性。添加Ag元素被认为可以增加Cu固溶体中位错和亚晶界的临界浓度[17],但Ag在Cu合金中固溶度较低,强化效果有限。将Cu-Ag合金冷变形处理,通过位错强化和固溶强化耦合,可获得高强度[4,18−19]。但经冷变形的Cu-Ag合金强度仍然不够高,还需通过添加其他固溶元素进一步强化。Ni元素与Cu可以无限互溶,是Cu合金的常用固溶元素,而Ni和Ag则几乎不固溶。目前对于Cu-Ni-Ag合金的研究主要集中在Ag对合金氧化膜结构的影响,而对其力学性能和导电性能的研究很少[20−21]。此外,Ag析出相的数量、形貌和分布将直接影响Cu-Ag合金的强度和电导率,添加Ni元素后除固溶强化Cu基体外也可能会影响富Ag析出相的析出行为。因此,本文拟通过粉末冶金方法制备不同成分的Cu-Ag-Ni合金,探索Ni含量对Cu-Ag合金的组织及力学性能的影响,旨在开发高强度、高导电的Cu-Ag系合金。……

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