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高强高导Cu-Cr-RE合金工艺及性能的优化

郭守晖  
【摘要】:铜及铜合金由于具有优异的导电、导热性,良好的强度,耐疲劳性能,杰出的耐腐蚀性及容易生产制造而得到广泛应用。但随着电子工业的发展对铜基导电材料的综合性能提出了更高的要求,例如超大规模集成电路引线框架材料理想的性能指标为:抗拉强度σ_b>600MPa,显微硬度Hv>180,导电率>80%IACS。因而开发出高强高导铜合金材料是非常必要的。 本文采用真空中频感应炉熔炼,制备了Cu-0.8Cr-0.05Y与Cu-0.8Cr-0.05Nd合金。然后对铸造Cu-0.8Cr-0.05Y与Cu-0.8Cr-0.05Nd合金采用了两种处理工艺:工艺A:铸态+冷轧+时效;工艺B:铸态+固溶处理+冷轧+时效。通过对合金的导电率测试、硬度、拉伸强度、软化温度测试、金相分析、XRD、SEM、TEM等方法,研究了不同热处理工艺对上诉合金导电性能、力学性能及其组织结构的影响和变化规律,从理论上进行了分析和解释。结果表明: 1、Cu-0.8Cr-0.05Y、Cu-0.8Cr-0.05Nd合金是典型的时效强化型合金。在本论文采用的热处理制度下,经工艺A处理的合金在95%变形480℃X30min下电学和力学性能可达到:导电率90.7~93.2%IACS、拉伸强度490~525MP_a、软化。温度(535~545)±5℃、延伸率14.0~17.5%,优于经工艺B处理的合金性能。 2、两种工艺条件下合金的强化机制都包括固溶强化、加工硬化及析出强化。形变热处理工艺可大大提高合金时效后的最终性能。冷变形+时效过程中受到析出和再结晶过程交互作用的影响,尤其是变形量较大的情况下。析出的第二相粒子使得合金强度及导电率升高,但再结晶过程又使得强度又有不同程度的降低。 3、本文认为经两种工艺处理造成合金性能上的差异,主要原因是:经工艺B处理的试样增加了Cr在铜基体中的固溶度,淬火过程使得体系储存了更多的能量,促进了析出颗粒的聚集长大及粗化,加速了再结晶过程,使得再结晶提前,先于第二相析出、长大,弱化了析出强化对合金强度的贡献。使得经工艺A处理的试样具有更好、更稳定的综合性能。


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