Cu-24%Ag合金板材微观组织与织构演变规律及其对性能的影响

Cu-24%Ag合金板材微观组织与织构演变规律及其对性能的影响高强磁场等诸多领域对导电材料的强度和导电性要求越来越高,原位复合方法制备的Cu-Ag合金具有优良的强度和导电性匹配关系。

通过拉拔变形制备的
Cu-Ag合金线材已有大量的研究,但关于Cu-Ag合金板材的研究很少。

本文通过冷轧和时效工艺制备大变形的Cu-24%Ag合金板材,系统地研究了冷轧和时效过程中微观组织结构和性能的演变规律,探讨了合金力学性能和导电性与组织变化之间的关系,同时研究了冷轧和时效对合金板材各向异性与取向分
布规律的影响。

经过剧烈冷轧变形,Cu-24%Ag合金组织逐渐演变为致密的双相层状复合结构。

组织主要包括层状Cu基体、层状Ag相、(Cu+Ag)共晶体和Cu基体内的Ag 析出相纤维。

冷轧过程中合金纵截面组织逐渐发生弯曲并产生剪切带。

Cu基体和Ag相中均出现纳米尺度的孪晶,变形量增大,孪晶数量增多,宽度减小。

冷轧后低于250℃时效时,Cu-24%Ag合金主要发生回复过程,组织没有明显变化,与冷轧态相比,力学性能变化较小。

高于300℃时效时,合金组织中出现再结晶和局部球化,温度升高,再结晶和球化区域增多,再结晶晶粒和球化颗粒增大,层状组织逐渐遭到破坏,力学性能显著下降。

时效过程中Cu基体中会有纳米尺寸的Ag相析出,并与基体保持共格关系,从而产生时效强化作用提高合金的力学性能,并降低固溶原子散射改善导电性。

经过三次时效工艺冷轧变形为98.9%的合金板材强度达到1043 MPa,电导率达到75%~80%IACS;一次中间时效工艺冷轧变形为98%的合金板材强度高于900 MPa,电导率大于80%IACS;一次中间时效工艺冷轧变形98%的合金板材进行250℃
×0.5 h的最终热处理,强度达到850 MPa,电导率达到90%IACS。

冷轧变形不断细化合金组织,减小相界面间距,变形99%时,Cu基体和Ag层的平均厚度分别减小至96 nm和38 nm左右,共晶体片层厚度至10 nm以下,Ag片状纤维的厚度减小
至1.5 nm左右。

Cu-24%Ag合金板材的大冷轧变形下的高强度主要来自于强烈轧制变形后尺
寸和间距均达到纳米级别的Ag层、Ag析出相片状纤维和(Cu+Ag)共晶体。

冷轧变形后,合金板材Cu相和Ag相取向分布很接近,均主要形成了强的
{110}<113>织构和较强的Goss织构,Cu相比Ag相的织构强度更大。

450℃时效之后,Cu相和Ag相的最强取向均发生小幅度的偏移,时效0.5~3 h,α取向线上峰取向偏移至φ1=30°,随时间延长,合金板材两相的织构强度增大;时效至8 h,峰取向位置沿α取向线向高φ1值方向移动,两相的织构强度均显著下降;时效至12 h,峰取向位置向低φ1值方向移动。

与冷轧态相比,450℃时效之后,Cu相和Ag相的Goss织构显著降低。

Cu-24%Ag合金板材力学性能的各向异性是Cu相和Ag相的织构、具有明显
方向性的两相层状组织和Ag析出相纤维共同作用的结果。