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等径角挤压接触线用Cu-Cr-Zr合金的研究
| 论文题名： | 等径角挤压接触线用Cu-Cr-Zr合金的研究 |
| 关键词： | 合金显微组织;拉伸断裂;等径角挤压;热处理;接触导线 |
| 摘要： | 近年来,我国动车、高铁等新型电气化铁路建设进入了一个大规模快速发展的阶段,与此同时,作为动力支撑核心部件之一的接触导线也面临着新的机遇与挑战,要求其具有更高的抗拉强度(≥550MPa)、更好的导电性(≥80％IACS)、更好的抗软化性(≥500℃)和耐摩擦等性能。等径角挤压技术(ECAP)作为一种新型的塑性加工方法,可以在不改变材料尺寸的情况下使试样获得剧烈塑性变形,从而非常有效地细化晶粒,改善组织分布,最终提高材料的强度、韧性等宏观性能。 本论文选用Cu-0.5Cr-0.16Zr合金作为研究对象,主要采用ECAP大变形技术,并结合热处理,研究了不同EC-AP挤压道次、不同时效温度和时间对合金试样的抗拉强度、显微硬度、相对导电率和软化温度的影响,从中探索出了制备高强高导Cu-CvZr合金的最佳形变热处理工艺。同时,利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和EDS能谱仪观察了EC-AP变形及时效过程中合金显微组织的变化,确定了析出相的种类和拉伸断裂机制等。最后详细分析了Cu-CvZr合金的强化机制、导电机制、抗软化机制,以及ECAP技术在其中所发挥的作用。 Cu-CvZr合金经过8道次Bc方式ECAP变形后,成功获得了超细晶组织,抗拉强度672MPa,显微硬度186HV,相对导电率27.4%IACS。随后将变形合金在不同温度、时间下时效,从中总结出最佳形变热处理工艺(6道次ECAP+450℃/1h时效),此时强度、硬度和导电率均获得了显著提升,分别为903MPa、280HV和73.6%IACS,力学性能与电学性能形成了良好的搭配。同时,软化温度也从0道次的460℃上升至6道次的580℃,有效改善了Cu-CvZr合金的高温抗软化性能。 随着ECAP挤压道次的增多,拉伸试样由典型的韧性断裂转变为沿晶脆性断裂；时效析出相呈细小、弥散分布状,成分主要为Cr单质和Zr富集相。 Cu-0.5Cr-0.16Zr合金经过ECAP大变形及后续热处理后,机械性能和导电性能均得到了显著提高,这是因为:一方面,ECAP多道次挤压不仅可以产生加工硬化效果,而且能够有效细化晶粒,达到细晶强化效果；另一方面,经ECAP加工后的位错、亚晶界等显微缺陷密度大大增加,使得Cr、Zr等硬质相析出所需的扩散通道和形核位置显著增多,故而在后续热处理中第二相在很短的时间内便充分析出,且第二相粒子以等轴细小态弥散地分布于铜基体周围。合金组织中的这些微观变化最终带来了Cu-CvZr合金各种宏观性能的显著提高。 |
| 作者： | 许方山 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 王经涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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