Cu

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作者：

王璐

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摘要：

高性能铜合金因具有高强度,高硬度以及良好的抗蚀,耐磨性能,广泛应用于汽车制造,船舶制造,海水淡化系统等方面.本课题研究的超高固溶的Cu-Sn合金,是作为生产超导材料Nb_3Sn的重要材料.Nb_3Sn是一种被广泛应用在基础科学前沿和尖端装备领域的超导材料,目前研究表明,铜锡合金中Sn的固溶度需要要达到14 wt.%以上.根据Cu-Sn二元相图,Sn在Cu中的固溶极限只有13.5 wt.%,当Sn含量大于13.5wt.%时,合金中就会出现金属间化合物,如Cu_3Sn,Cu_3Sn_5等,而且随着Sn含量的升高,金属间化合物的含量也越来越高.因此,本课题在当前研究基础上,采用在Cu-Sn合金中添加合金元素的方法,研究其影响机理,并确定合适的添加量,以达到提高合金性能的目的.另一方面,通过轧制变形结合电脉冲处理对Cu-Sn合金组织和性能进行研究,获得高固溶度,高性能Cu-Sn合金制备工艺.研究结果表明:(1)采用粉末冶金法制备的铜锡合金组织不均匀,有部分富Sn相仍偏析于晶界,基体主要由α相固溶体组成.采用不同Sn含量制备的铜锡合金除了α相以外,还有部分金属间化合物生成.在650-750℃时随烧结温度的升高而逐渐增大,铜锡合金中溶质原子的固溶随着Sn含量的增加而提高,合金的密度,硬度,电导率也随着烧结温度的升高而升高.(2)通过对Cu-Sn合金进行轧制及电脉冲处理,能够有效地促进铜锡合金中溶质Sn原子溶入Cu基体中,形变过程中产生的高能非平衡晶界为Sn原子的扩散提供了有力通道,再结合电脉冲的热效应与非热效应共同作用下,为Sn原子的扩散在热力学与动力学上提供了有利条件,促进固溶体的形成.此外,在电脉冲作用下,促进了金属间化合物的重溶,即形变与电脉冲处理两者共同作用促进Sn固溶.(3)不同Ti含量下的Cu-Sn合金,随着Ti含量的增加,Ti对Cu-Sn合金的初生相细化程度越大,Cu-Sn合金中会出现第二相,合金的密度和致密度,电导率都增大,合金固溶随着Ti含量的增加而提高.(4)不同In含量的Cu-Sn合金表面白色的析出相为弥散相分布,随着In含量的增加,合金组织仍只有α相,无第二相出现,随着In添加的增多,合金密度和致密度,电导率有了明显的提高,固溶随着In含量的增加而提高.

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