P 对Cu-Co 合金组织与性能的影响
2023-09-21冯亚雷陈小红周洪雷付少利
冯亚雷, 刘 平, 陈小红, 周洪雷, 付少利
(上海理工大学 材料与化学学院, 上海 200093)
纯铜导电性高,但强度偏低,不能广泛应用于多数导电器件。铜合金具有优异的导电性、导热性和耐腐蚀性[1],主要用于工业机械制造和触头材料等领域。目前已开发出的铜基引线框架材料[2]主要有Cu-Ni 系[3]、Cu-Fe 系、Cu-Cr 系[4]、Cu-Ag 系和Cu-Co 系等,其中Cu-Ag 系合金强度和耐热性能不佳,Cu-Mg 合金导电性能[5]略差,Cu-Sn 合金难以实现大规模生产[6]。在Cu-Cr 合金熔炼过程中,Cr 元素极其易烧损氧化[7]。Cu-Co 基合金综合了Cu 和Co 的性能,不但具有高导电性和高导热性,且耐高温、耐腐蚀和耐磨耗性能佳,因此经常被用来做触头材料[8]和巨磁材料。随着工业的发展,二元合金已经不能满足当前的发展要求,为了同时提高合金的强度和导电率,有研究者[9]尝试以Cu-Co 系二元合金为基础,通过添加微量第3 种元素来获得更好的性能。
根据研究,Be 的加入可以使得Cu-Co-Be 合金有更好的时效强化效果[10],但目前使用的Cu-Co-Be 合金[11]绝大多数局限于Be 高含量合金,生产成本高价格昂贵,且Be 对人体有一定的危害性,其开发和应用受到了极大限制。
P 成本较低,虽然有降低铜合金导电性和导热性的特点[12],但是P 的存在可以提高熔体的流动性[13],同时也能够提高合金的抗软化程度[14],这对铜合金的力学性能特别是焊接性能有着非常良好的影响,所以P 是铜合金的宝贵添加元素[13]。
本文通过真空高频感应熔炼技术制备含不同质量分数P 的Cu-Co-P 合金,结合固溶—冷轧—时效处理工艺,研究其对Cu-Co-P 合金组织与性能的影响,获得导电率、维氏硬度等综合性能良好匹配的合金,同时也能保持合金的抗拉强度,为材料的大规模工业量产提供技术支撑。……
