第一壁制作工艺对CuCrZr合金性能的影响
熔铸法制备VC_CuCrZr复合材料及其微观组织与性能
２００８ 年 ２ 月
熔铸法制备 ＶＣ ／ ＣｕＣｒ Ｚｒ 复合材料及其微观 组织与性能
张华威， 谢春生， 胡得胜， 翟启明 （江苏科技大学 材料科学与工程学院， 江苏 镇江 ２１２００３）
摘 要： 用熔铸法制备了 ＶＣ 颗粒增强 ＣｕＣｒＺｒ 基复合材料， 并探讨了热处理工艺对材料组织和性能的影响。
ＶＣ 与 Ｃｕ 具有极好的润湿性， 在 １２００℃的空 气介质中 ＶＣ 与铜液的润湿角约为 ４０°， 而在相同 温度的氩气介质中它们的润湿角仅为 ２０°。ＶＣ 不 与 Ｃｕ 发 生 反 应 ， 具 有 较 好 的 界 面 结 合 强 度 ［５］。 ＣｕＣｒＺｒ 系合金因具有良好的导热导电性和较高的 强度， 在集成电路引线框架等方面得到广泛使用［６］。 本文采用相对简便的熔铸法制备了 ＶＣ 颗粒增强 ＣｕＣｒＺｒ 基复合材料， 并通过一定的热处理工艺， 同 时发挥弥散强化和复合强化的增强作用， 最终获得
３．０
３．５
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９０ ４４０ ４５０ ４６０ ４７０ ４８０ ４９０ ５００
７８４４０ ４５０ ４６０ ４７０ ４８０ ４９０ ５００
Ｔｉｍｅ／ｈ
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Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／℃
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图 ５ 复合材料硬度和电导率随时效时间和温度的变化曲线
Ｆｉｇ．５ Ｖａｒｉａｔｉｏｎａｌ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗｉｔｈ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
２ 实验结果及分析
２．１ 铸态组织和性能 图 １ 为 ＶＣ／ＣｕＣｒＺｒ 复 合 材 料 铸 态 的 微 观 组
Cu_Cr_Zr_Ce合金时效特性的研究
Cu-Cr-Zr-Ce合金时效特性的研究李 伟,刘 平,苏娟华,刘 勇,康布熙,田保红(河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003)摘 要:研究了时效参数和变形量对Cu-0.35Cr-0.038Zr-0.055Ce合金性能的影响。
结果表明:合金经920℃×1h 固溶后,在500℃时效2h可获得较高的导电率和硬度;时效前对合金加以冷变形可加速第二相的析出,如合金经60%变形后在500℃时效0.5h时,导电率可达69.0%IA CS,显微硬度达152.8HV,而固溶后直接时效导电率仅为56.3%I-ACS,显微硬度为130HV;微量稀土元素Ce的加入,使合金的显微硬度提高了18～25HV,而导电率略有降低。
关键词:Cu-Cr-Zr合金;稀土;时效;冷变形;导电率;显微硬度中图分类号:T G146.1+1 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2004)06-0003-02Study on Aging Characteristic of Cu-Cr-Zr-Ce AlloyLI We i,LIU P ing,S U Juan-hua,LIU Yo ng,KANG Bu-x i,TIAN Ba o-hong(M ater.S ci.&Eng.Coll.,H enan U niv.of S ci.&T echnol.,L uoy ang471003,China) Abstract:T he effect o f aging para meter and defo rma tio n o n the pr opert y o f Cu-0.35Cr-0.038Zr-0.055Ce alloy af-ter a ging wa s studied.T he r esult show s that,after so lution at920℃fo r1h,t he alloy can o bt ain higher electr ical co n-ductiv ity and micr ohar dness ag ed at500℃fo r2h.T he pr ocess o f pr ecipitatio n o f the secondary phase can be accelerated w ith cold defor mation befor e ag ing,U pon ag ing at500℃fo r0.5h after60%cold defor mation,the values o f elect rical conductiv ity and micro ha rdness ar e69.0%I ACS and152.8HV r espectiv ely,but they ar e only56.3%IA CS and130HV upo n dir ectly ag ing aft er so lutio n.W ith the additio n of a trace o f ra re ear th element Ce,the v alue o f micr ohar dness of Cu-0.35Cr-0.038Zr alloy increases18～25HV,w hile t he v alue o f electr ical conductiv ity dr ops a little.Key words:Cu-Cr-Zr allo y;rar e eart h;ag ing;co ld defor matio n;elect rical conductivity;micro hardness Cu-Cr-Zr合金因具有良好的导热导电性和较高的强度,已在电阻焊电极、集成电路引线框架、电动工具换相器、高速电气机车的架空导线及大型高速涡轮发电机的转子导线等方面得到广泛使用[1～3]。
通过剧烈塑性形变和析出优化Cu–Cr–Zr的强度和韧性
通过剧烈塑性形变和析出优化Cu–Cr–Zr的强度和韧性关键词：等通道转角挤压、有色合金、显微结构、强化摘要研究了剧烈塑性变形后，变形前和变形后均时效硬化处理的铜铬锆合金的显微组织和力学行为。
通过变形产生的位错亚晶结构引起强度的增加和韧性的降低。
形变后温和退火引起轻微亚结构粗化，位错的一些消失，并同时析出，从而增加强度与韧性的一些提高。
在形变前为了析出进行相同的热处理得到更精细的亚结构，剪切降低颗粒尺寸，并导致部分溶解。
根据形变亚结构和析出相颗粒的作用方面分析了强度和韧性。
1.引言Cu-Cr-Zr的合金在电子／微电子工业是有着极大的兴趣，材料之一，因为它们的高强度，耐高温性，良好的成型性和良好的导电性。
这种特性也使得这些合金在核聚变反应堆几个组件上使用很有趣[1]。
这些材料是通过冷加工，以及由Cr和复杂的Cu-Zr相析出来强化[1,2]。
这些合金里析出和强化是众所周知的[1,2]，在几十年里相当多的工作研究了较前的塑性变形对析出和强化的作用，以及在Cu-Cr和Cu-Cr-Zr的基础上进一步的添加的合金元素的作用，包括添加如磷，镁[3,4]。
剧烈塑性变形，经常通过等通道转角挤压（ECAP）得到，已经有十多年在很宽的范围的韧性金属和合金里已被广泛研究过[5,6]，包括纯Cu[7,8]和Cu-Cr[9-11]和Cu-Cr-Zr的[12]合金。
当在高的应变变形时，微观结构细化到约100-200纳米等轴亚晶/晶粒的尺寸，同时强度显著增加。
在低应变下形成小角度晶界，在较高应变下逐步转化为高角度晶界[8,9]。
强化的实现被解释为位错强化[8]或位错胞壁硬化[7]，从低到高的角度亚晶/晶界的转变即在高应变[9-11]霍尔佩奇晶粒尺寸硬化就变得很重要。
同时对于这样严重变形铜合金的韧性仍旧良好.有几项研究已经研究过在等通道转角挤压前[10]或[11,12]后进行析出时效的Cu-Cr和Cu–Cr–Zr合金的力学行为。
在等通道转角挤压后，与固溶材料相比较，时效[9,12]导致加速析出，在所有情况下[10-12]强度和韧性都观察到一个很有趣的增加，类似于先前报道的辊压接合Cu-Cr-Zr 合金[13] 和一些等通道转角挤压加工的铝合金[5,14,15]析出后有相似的增加。
Cu-Zr基金属玻璃的形成能力及力学性能研究
Cu-Zr基金属玻璃的形成能力及力学性能研究樊振军;郝会颖;郑志远;高华;王明阳【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2012(029)008【摘要】用铜模吸注方法制备了不同直径的Cu47.5Zr47.5 Nb5金属玻璃,并用X-Ray对制备的金属玻璃进行了结构测定,同时对金属玻璃进行了压缩实验及断口分析.实验结果表明,Cu-Zr基金属玻璃的形成能力受到Nb的加入和吸铸直径的影响:相对于直径为2 mm的金属玻璃,直径为3 mm及5 mm的金属玻璃的塑性和压缩强度都有明显的降低,其综合性能明显下降,表明直径对合金性能的影响相当大.【总页数】4页(P40-42,54)【作者】樊振军;郝会颖;郑志远;高华;王明阳【作者单位】中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083;中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083;中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083;中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083;中国地质大学(北京)数理学院,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TB331【相关文献】1.ZrCuAlNi系大块金属玻璃的非晶形成能力、热学和力学性能 [J],C.E.BORJA;I.A.FIGUEROA;O.LOZADA-FLORES;M.ESTRADA;RA-RODRÍGUEZ;J.A.VERDUZCO2.含Nb的Cu-Zr-Al基大块金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能 [J], M ABBASI;R GHOLAMIPOUR;F SHAHRI3.添加微量Fe对Zr55Al10Ni5Cu30块体金属玻璃非晶形成能力和力学性能的影响 [J], 刘广桥;寇生中;李春燕;赵燕春;索红莉4.含Nb的Cu-Zr-Al基大块金属玻璃的玻璃形成能力和力学性能 [J],M.ABBASI;R.GHOLAMIPOUR;F.SHAHRI;;;;;;;;;;;;;;;;;;;5.ZrCuAlNi系大块金属玻璃的非晶形成能力、热学和力学性能 [J],C.E.BORJA;I.A.FIGUEROA;O.LOZADA-FLORES;M.ESTRADA;RA-RODRIGUEZ;J.A.VERDUZCO;;;;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
浅谈对CuCr合制备工艺
ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ1512012 03经验交流E xperience浅谈ＣｕＣｒ合金制备工艺文/许福兰铜铬（CuCr）系合金是指以Cu为基体，加入Cr和其他微量合金元素形成的一系列合金。
因其热处理后具有较高的强度和硬度，具有良好的导电导热性及抗腐蚀性，在很多行业都得到了广泛的应用。
其中，用量较大的是低铬含量的CuCr合金，而高铬含量的Cu Cr合金长期以来一直没有得到实际应用。
直到1980年以后，这种新材料才被大规模地应用于电接触材料。
在CuCr合金中，Cu组元具有较低的熔点、高的导热导电性和良好的塑性；第二组元Cr具有较高的熔点和高的机械强度。
Cu、Cr组元的各自特性给铜铬合金的制备带来了较为严重的困难。
固态时，面心立方的的Cu和体心立方的Cr几乎不互溶，共晶点的含Cr量为1.5%，Cr在Cu中的最大固溶度（0.7%）出现在共晶温度1 076℃，600℃以下则几乎不容，而Cu不溶于Cr中。
合金凝固时，Cr有共晶化的倾向，易造成成分偏析；Cr熔点较高，在高温时与普通熔炉材料发生反应剧烈，且在熔点温度下有较高的蒸汽压。
另外，Cr和O、N、C的亲和力大，易吸气和产生不易还原的化合物，从而影响材料的性质，也难以制备低含气量的合金。
因此，研究者广开思路，设计出多种工艺方法，以求获得高性能的CuCr合金。
目前，CuCr合金的制备工艺主要有常规熔炼技术、熔渗技术、等离子体技术、粉末冶金技术、快速凝固技术、自蔓延合成技术、激光表面合金化技术等。
对低Cr含量的合金，大多数采用常规熔炼技术和快速凝固技术；对于高Cr含量的合金，多采用其他几种方法。
一、常规熔炼技术对于低Cr含量的CuCr合金，即铬青铜，一般采用普通熔铸法制备。
Cr组元以纯Cr或以中间合金的形式加入。
原材料采用电解铜、铜铬中间合金或铬颗粒，一般采用石墨坩埚，含碳覆盖剂。
先将坩埚预热至暗红色，加入经预热的电解铜炉料，以快速熔炼；待电解铜基本熔化后，加入约占1.5%的长效复合覆盖剂，用钟罩压入坩埚中部；继续熔炼升温至1250℃左右时，加入中间合金或铬颗粒，再熔炼10－15min，并用石墨棒对合金液搅拌使成分均匀，稍后即可出炉。
热处理对Cu_Cr_Zr合金抗拉强度的影响
第23卷第5期2005年9月物理测试P hysics Examination and T estingV ol.23,No.5Sep.2005作者简介:王 艳(1960 ),女,大学专科,工程师; E mail:w an gyan@ys ; 修订日期:2005 05 30热处理对Cu Cr Zr 合金抗拉强度的影响王 艳, 王明家(燕山大学材料学院亚稳材料制备技术与科学重点实验室,秦皇岛066004)摘 要:研究了固溶和时效热处理对Cu Cr Zr 合金抗拉强度的影响。
结果表明:热处理对Cu Cr Zr 合金抗拉强度有较大的影响,当CuCr Zr 合金经1040 固溶处理后再经480 保温4h 时效处理可获得较高的抗拉强度。
关键词:CuCrZr 合金;固溶;时效;抗拉强度中图分类号:T G151.1 文献标识码:A 文章编号:1001 0777(2005)05 0008 02Effect of Heat Treatment on Tensile Strength of Cu Cr Zr AlloyWANG Yan, WANG M ing jia(Y anshan U niversit y,Qing huangdao 066004,China)Abstract:T he effect of so lutio n and ag ing heat tr eatment o n the tensile strengt h o f Cu Cr Zr alloy wer e investig a ted.T he r esult s show that the t ensile str eng th o f Cu C Zr alloy can be influenced by so lutio n and aging heat tr eat ment.T ensile str eng th of the alloy appears a peak after so lutio n heattreatment at 1040 and aging heat teat ment at 480 .Key words:Cu Cr Zr allo y;so lutio n;aging ;T ensile st rengthCu Cr Zr 合金具有高的强度和良好的导电、导热性能及抗氧化性,可作为电阻焊电极和结晶器等材料在电工、电力及航空行业得到广泛的应用[1,2]。
爆炸焊接对 ITER 级 CuCrZr 合金性能的影响
【中图分类】TG456.6
国际热核聚变反应堆(international thermonuclear experimental reactor,ITER)屏蔽包层第一壁(Firstwall,FW)模块由金属铍(Be)、CuCrZr合金和316L(N)不锈钢等材料复合而成[1～3]。其中，CuCrZr合金与316L(N)不锈钢的连接采用爆炸焊接法，连接后的构件再通过热等静压(hot isostatic pressing,HIP)法与金属铍(Be)焊接在一起。对于316L(N)不锈钢/CuCrZr爆炸复合件，要求其结合界面强度高于母材，且CuCrZr合金保持其原有的组织结构。
固溶处理驱动了结合界面附近区域CuCrZr合金内的形变储能，使其发生再结晶行为，新晶粒开始形成。由爆炸载荷冲击造成的晶格扭曲、畸变的现象逐渐恢复，组织恢复均匀，阻遏位错运动的能力开始减弱，导致材料的硬度值呈迅速降低的趋势。
随着固溶温度的升高，CuCrZr合金中的铬、锆等合金元素在铜基体中的溶解度增大，溶入基体中的合金元素增多，在980 ℃时，基体趋近饱和，形成过饱和固溶体。过饱和固溶体的形成，造成了晶格的畸变，使得材料硬度得到提高。继续升温，溶入基体中的合金元素含量增加并不明显，温度过高，则晶粒粗化，性能恶化，导致硬度下降。
爆炸焊接对 ITER 级 CuCrZr 合金性能的影响
马锐;王耀华;吴继红;谌继明
【摘 要】To study the effect of explosive welding on the properties of ITER-grade CuCrZr alloy,the differ-ent solution annealing (SA)processes were used to make explosive welding CuCrZr/31 6L (N)panel for international thermonuclear experimental reactor (ITER )firstwall (FM) module.Optical microscopy (OM),scanning electron microscopy (SEM)and transmission electron microscope (TEM)were utilized to analyze the microstructure of CuCrZr alloy through the whole process.Its hardness and tensile property were tested and evaluated.With reference to Gerold,the tensile strength increment scope of CuCrZr alloy was calculated at the over-aging state.According to the results,SA treatment can effectively repair the structure deformation of CuCrZr alloy caused by explosive blast.After SA (980 ℃,30 min)and hot iso-static pressing (HIP)(580 ℃,145 MPa,2 h)treatments,the CuCrZr side of joint will be finely undula-ted with the hardness of 120 HV and the tensile strength of 380 MPa.The CuCrZr alloy has isoaxial crystal structure in side,with fine and uniform crystalline grains whose average size is 98 μm,and meets the inter-national thermonuclear experimental reactor(ITER)standard in term of the overall performance indexes.%为了研究爆炸焊接对 ITER 级 CuCrZr 合金性能的影响,针对爆炸焊接法制备的 ITER 屏蔽包层第一壁模块 CuCrZr/316L(N)复合板,采用不同的固溶工艺进行处理。综合利用光学显微镜、场扫描电子显微镜和透射电镜,对整个工艺过程中 CuCrZr 合金的微观结构进行观察与分析,测试并评估了 CuCrZr合金的硬度和拉伸性能。结合 Gerold 公式,计算了过时效状态下 CuCrZr 合金抗拉强度增量的范围。结果表明,固溶处理可以有效修复因爆炸荷载冲击造成的合金组织变形,经过固溶(980℃,30 min)和热等静压(580℃,145 MPa,2 h)处理后,结合界面 CuCrZr 一侧的硬度达到120 HV,抗拉强度大于380 MPa,显微组织呈现晶粒均匀细小等轴晶组织形态,平均晶粒尺寸直径为98μm,综合性能达到 ITER 标准。
Cu_Cr_Zr合金铸锭铸造缺陷产生原因与防止措施
·1206 ·
FOUNDR Y TEC HNOLO GY
Vol. 27 No . 11 Nov. 2006
移带的折皱群 ,如图 1b 所示 。气孔周围的塑性变化很 大 ,从断口形貌观察 ,气孔周围有脆断也有韧断 ,这可 能与气孔内表面的富集成分以及氧化程度有关 ,从韧 窝分布可以观察到 ,越临近气孔塑性越差 ,如图 1c 所 示。
图 1 铸锭拉伸试样断口 SEM 照片
Fig. 1 SEM p hoto s of elo ngeel ingot sample
图 2 Cu2Cr2Zr 合金三元相图富 Cu 角的垂直截面图 Fig. 2 Vertical sections of Cu2rich co rner in t he Cu2Cr2Zr ternary p hase diagram
本试验使用的合金在真空感应炉中熔炼 ,浇注前 使用氩气保护 ,基本避免了氧化 。原料铜是电解铜或 无氧铜 ,氧含量较低 ,不需要添加专门的精炼剂 ,为了 消除残留氧分以及细化晶粒 ,添加了微量的 Mg (含量 在 0. 01wt %～0. 05wt %之间) 。
的导 电 性 , 本 试 样 的 导 电 率 分 布 范 围 为 : 29. 2 %～ 600～620 M Pa ,导电率为 80～85 %IACS。
55. 4 % IACS。气孔 较多 的铸 锭平 均导 电 率 < 30 % 1. 2 缩孔和气孔的消除
IACS ,铸造质量良好的铸锭平均导电率为 45 %IACS。
深冷处理参数对点焊CuCrZr合金电极的耐磨性能影响
ｏｕＩ＿ｒＢｐ∞一２鲁∞孓ｏ＾ｌ葛１９Ｚ
图１ Ｃｕ ｃｒ＿ｚｒ合金耐磨性与深冷处理温度的关系 Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｕ－Ｃｒ－Ｚｒ
ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
表２ 不同温度（保温２ｈ）深冷处理后合金耐磨性测试结果
ｔｕｒｅ ｆａｌｌ ｔｏ一１５０℃．Ｗｈｅｎ ｗａｒｍｉｎｇ ｔｉｍｅｉｓ １ａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ２ｈ，ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｌｌｏｙ ｂｅｃｏｍｅ
ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｉｎｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｐ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ；Ｃｒ—Ｚｒ—Ｃｕ ａｌｌｏｙ；ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
时间增加基本趋于稳定的特点。
关键词：深冷处理；Ｃｕ—Ｃｒ－Ｚｒ合金；耐磨性
中图分类号：ＴＧｌ４６．１＋１
文献标识码：Ａ
文章编号：１００１—４３８１（２００７）０３—００４２—０４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｏ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｒ Ｚｒ—Ｃｕ ａｌｌｏｙ，ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｒ——Ｚｒ——Ｃｕ ａｌｌｏｙ ｔｏ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａ—— ｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｄｅｅｐ ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔＷＯ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｗａｓ ｏｂｖｉｏｕｓ．Ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｌｌｏｙ ａｓｃｅｎｔ ｔｏ ａ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ，ｗｈｅｎ ｔｅｍｐｅｒａ—
Cu_Cr_Zr合金的研究进展
, 而 Z r的熔点为 1 865 , 且 Z r极易被氧化, 再加上 二者的密度都比 Cu 小, 在合金熔炼时悬浮于 Cu液表 面, 烧损量很大, 难以进入铜基体当中, 因此在大气中熔 炼 Cu-Cr-Z r合金有一定难度。李明茂等 [ 11 ] 采用 Cu包 覆 C r置于炉底再倒入 Cu液的方式进行熔炼, Zr采用 中间合金的形式加入并采用包内冲熔, 大大提高了 C r、 Z r元素的回收率。
1 Cu-C r-Zr合金在大气环境下的熔炼铸造
含 C r、Zr元素的铜合金的工业化生产的首要问题 是熔炼。由于 C r、Z r元素与氧的亲和力较大, 因此在熔
炼 Cu-Cr-Z r合金时必须解决合金元素的烧损问题, 采 用真空熔炼方法对于实际生产成本太高。国外的研究 生产一般设备投入较大, 对含 Cr、Zr的铜合金熔炼, 一 般采用真空熔炼铸造, 而国内生产企业面临资金短缺, 生产成本压力较大, 解决 Cu-Cr-Zr合金的大气熔炼问 题, 是许多研究机构, 尤其是铜合金生产企业的研究方 向之一。
3 Cu-C r-Zr合金的形变和热处理工艺
为了进一步提高 Cu、C r、Z r合金的综合性能, 必须 对其进行适当的形变和热处理。如何使合金在保持高 强度、高硬度的同时具有高的电导率, 一直是广大学者 研究的热点, 对于 Cu-C r-Zr合金的形变和热处理工艺 当前已经比较完善 [ 18, 19, 21~ 29] 。
成果。综述了 Cu-Cr-Zr合金在大气环境下的熔炼铸造工艺及铬、锆 Z r元 素对纯铜 Cu组织 和性能的 影响, 阐述了 Cu-Cr-Zr
Cr、Zr含量对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响
Cr、Zr含量对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响发布时间：2021-03-08T10:52:36.467Z 来源：《基层建设》2020年第28期作者：赵美王晓民赵春实[导读] 摘要：在铜合金中，电导率和强度是一对矛盾，很难调和，从而严重阻碍了Cu-C-Zr合金性能的提升。
在Cu-Cr-Zr系列合金中，Cr、Zr元素对铜合金的性能具有显著影响。
本文通过对不同成分Cu-Cr-Zr合金的组织和性能的分析，得出：Cr元素的添加可以增加铜合金的硬度和抗拉强度，并且细化铜合金的晶粒尺寸，随着Cr含量增加时，铜合金的电导率降低。
Zr元素可以抑制Cr析出相变大，使得合金的强度增强，而营口理工学院材料科学与工程学院辽宁营口 115000摘要：在铜合金中，电导率和强度是一对矛盾，很难调和，从而严重阻碍了Cu-C-Zr合金性能的提升。
在Cu-Cr-Zr系列合金中，Cr、Zr元素对铜合金的性能具有显著影响。
本文通过对不同成分Cu-Cr-Zr合金的组织和性能的分析，得出：Cr元素的添加可以增加铜合金的硬度和抗拉强度，并且细化铜合金的晶粒尺寸，随着Cr含量增加时，铜合金的电导率降低。
Zr元素可以抑制Cr析出相变大，使得合金的强度增强，而且微量的Zr（<0.1wt％）对合金的高电导率影响非常小。
关键词：Cu-Cr-Zr合金；Cr、Zr含量；显微组织；性能引言作为世界第二大金属消耗品，纯铜因其出色的导电性、导热性、可塑性，耐磨性和金属光泽而广泛用于电气工业、仪表工业，造船工业和机械制造工业等领域。
然而，由于纯铜材质的柔软性，其不能满足许多场合的使用要求。
因此，根据实际使用条件，人们研究制备了具有高强度和高导电性能的铜合金。
在Cu-Cr-Zr合金中，由于元素之间原子半径的差异，添加的元素进入铜基质后，基质会产生晶格畸变，从而干扰自由电子在基质中的定向运动并影响铜合金的电导率。
根据Suzuki等人[]的研究可知，在Cu-Cr-Zr合金中，Cr和Zr的相互作用会引起析出相尺寸更加细小，有利于合金强度的提高,本文通过对铸态Cu-xCr-Zr（x=0.8，1.0，1.2，1.5）合金和铸态Cu-Cr-xZr（x=0.1，0.15，0.2，0.25）合金的显微组织和性能的研究，探讨Cr、Zr 含量对Cu-Cr-Zr合金组织和性能的影响。
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》范文
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着工业技术的不断发展，双相耐候钢因其优良的耐腐蚀性和机械性能，在桥梁、建筑、船舶等工程领域得到了广泛应用。
Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢作为其中的一种重要类型，其焊接性能的优劣直接关系到结构的安全性和使用寿命。
然而，在焊接过程中，由于高温作用，焊接热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）的组织和性能会发生显著变化，这将对钢的耐腐蚀性和机械性能产生重要影响。
因此，研究原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响，对于优化焊接工艺、提高钢的耐候性能具有重要意义。
二、原始组织对焊接热影响区的影响1. 原始组织特性Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的原始组织主要由铁素体和珠光体组成，此外还含有铜、磷、铬、镍、钼等合金元素。
这些元素的存在对钢的组织和性能具有重要影响。
2. 热循环过程及热影响区的形成在焊接过程中，焊缝附近经历了复杂的高温循环，使得该区域的组织发生显著变化，形成热影响区。
热影响区大致可分为熔化区、半熔化区以及局部相变区等。
3. 原始组织对热影响区的影响原始组织的晶粒大小、元素分布、相组成等都会对焊接热影响区的组织和性能产生影响。
例如，晶粒细小的原始组织在焊接过程中能更好地抵抗热循环带来的组织变化，从而使得热影响区的组织和性能更加均匀。
此外，合金元素的分布也会影响热影响区的相变行为和力学性能。
三、实验方法与结果分析1. 实验材料与方法选用不同原始组织特性的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢进行焊接实验，通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等手段观察和分析热影响区的组织和性能变化。
2. 结果分析（1）晶粒变化：原始组织中晶粒细小的钢种在焊接热影响区中晶粒长大程度较小，而晶粒粗大的钢种则晶粒长大程度较大。
这表明原始组织的晶粒大小对热影响区的晶粒变化具有重要影响。
（2）相组成变化：焊接过程中，热影响区的相组成会发生显著变化。
《2024年原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》范文
《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着工业技术的不断发展，Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢作为一种高强度、耐腐蚀性的工程材料，其应用越来越广泛。
然而，在焊接过程中，焊接热影响区（Heat Affected Zone，简称HAZ）的组织与性能变化对钢的耐候性能和力学性能具有重要影响。
原始组织作为钢的基本结构，对焊接过程中的相变、晶粒长大等行为具有决定性作用。
本文旨在探讨原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响。
二、Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的原始组织Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的原始组织主要由铁素体和珠光体组成。
铁素体是钢中的主要基体，具有良好的塑性和韧性；珠光体则是由铁素体和渗碳体组成的层状结构，具有较高的硬度。
这两种组织的比例和分布状态对钢的性能具有重要影响。
三、焊接过程中的热影响区在焊接过程中，由于局部的高温作用，钢的原始组织会发生相变、晶粒长大等行为，形成焊接热影响区。
该区域的组织和性能与原始组织密切相关。
热影响区主要分为熔合区、粗晶区、细晶区和部分熔化区等。
其中，粗晶区和细晶区的组织和性能变化对钢的耐候性和力学性能具有重要影响。
四、原始组织对焊接热影响区的影响（一）原始组织对相变的影响原始组织中的铁素体和珠光体比例对焊接过程中的相变行为具有重要影响。
当铁素体比例较高时，钢的相变温度较低，相变过程中晶粒长大速度较快，导致热影响区的组织和性能发生变化。
而珠光体比例较高的钢，其相变温度较高，相变过程中晶粒长大速度较慢，有利于保持热影响区的组织和性能稳定。
（二）原始组织对晶粒长大的影响原始组织的晶粒大小和分布状态对焊接过程中的晶粒长大行为具有重要影响。
细小的原始晶粒可以有效地阻碍晶粒长大过程，使热影响区的晶粒保持较小的尺寸。
而粗大的原始晶粒则容易导致晶粒在焊接过程中迅速长大，使热影响区的组织和性能发生变化。
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《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着现代工业的飞速发展，Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢因其优良的耐腐蚀性和机械性能被广泛应用于各种极端环境中。
然而，在焊接过程中，焊接热影响区（HAZ）的微观组织和性能会受到极大的影响，进而影响其整体性能和使用寿命。
原始组织的形态和结构对这种影响起着至关重要的作用。
本文旨在探讨原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响，以期为该类型钢的焊接工艺优化提供理论支持。
二、材料与方法1. 材料准备本实验所使用的Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢来自同一批次、相同热处理状态的材料，分别进行原始组织和焊接热影响区的组织结构观察与性能分析。
2. 实验方法首先，对原始材料进行金相显微镜和扫描电镜（SEM）观察，分析其微观组织结构。
然后，将材料进行焊接处理，观察不同热循环条件下的焊接热影响区（HAZ）的微观组织变化。
通过X射线衍射（XRD）和硬度测试等手段，分析其相组成和硬度变化。
三、结果与讨论1. 原始组织的影响原始组织的形态和结构对焊接热影响区的形成起着决定性作用。
当原始组织中存在大量的硬质相和夹杂物时，这些区域在焊接过程中更容易形成脆性区域，降低材料的整体性能。
而当原始组织中硬质相和夹杂物分布均匀且细小，其在焊接过程中对HAZ 的影响相对较小。
2. 焊接热影响区的微观组织变化在焊接过程中，由于温度梯度的存在，HAZ的微观组织会发生显著变化。
随着温度的升高，部分区域会发生相变，形成新的相结构。
这些新形成的相结构和晶粒尺寸的变化会对材料的力学性能产生影响。
3. 硬度和相组成的变化随着焊接温度的升高和时间的延长，材料的硬度会发生变化。
在HAZ的不同区域，硬度的变化趋势不同。
同时，通过XRD分析发现，不同区域的相组成也会发生变化，这进一步影响了材料的整体性能。
四、结论本文通过实验研究了原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响。
国际热核实验堆第一壁材料CuCrZr合金及其与不锈钢焊接接头的力学性能
国际热核实验堆第一壁材料CuCrZr合金及其与不锈钢焊接接头的力学性能刘丹华;谌继明;吴继红;闫得胜【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2009(033)003【摘要】将经过真空熔炼、铸造、热轧后的国际热核实验堆(ITER)第一壁中所使用的CuCrZr合金进行960～1040℃固溶处理后,分别在475℃和580℃进行时效处理;对CuCrZr合金的力学性能进行测试,对显微组织进行观察;将CuCrZr合金与316L不锈钢进行热等静压(HIP)焊接,对焊接接头组织与性能进行了研究.结果表明:该合金经时效处理后硬度和强度较固溶态都有明显的提高,尤其是475℃保温3 h 的时效强化效果最为明显,但合金晶粒发生了明显的长大,伸长率也明显降低.CuCrZr合金和316L不锈钢焊接接头性能良好,但在界面附近的晶粒尺寸差别较大,同时还有脆性相析出.【总页数】4页(P46-49)【作者】刘丹华;谌继明;吴继红;闫得胜【作者单位】核工业西南物理研究院聚变所,四川,成都,610041;核工业西南物理研究院聚变所,四川,成都,610041;核工业西南物理研究院聚变所,四川,成都,610041;中国科学院金属研究所,辽宁,沈阳,110016【正文语种】中文【中图分类】TG146.1【相关文献】1.国际热核试验堆第一壁材料的研究进展 [J], 丁孝禹;李浩;罗来马;黄丽枚;罗广南;昝祥;朱晓勇;吴玉程2.国际热核实验堆的建造与聚变堆材料研究 [J], 许增裕3.国际热核实验堆的建造与聚变堆材料研究 [J], 许增裕4.磁约束可控热核聚变堆中的第一壁材料钨的研究状况和面临的若干问题 [J], 丁文艺;何海燕;潘必才5.全国人民代表大会常务委员会关于批准《联合实施国际热核聚变实验堆计划建立国际聚变能组织的协定》、《联合实施国际热核聚变实验堆计划国际聚变能组织特权和豁免协定》的决定 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CuCrZr性能研究
第5章CuCrZr-IG合金的组织和性能5.1 概述和原理5.1.1 应用概述具有时效硬化的CuCrZr合金具有优异的耐热性能和电/热输运性能，在焊接、有色金属冶金及热能等领域有着广泛的应用[1]。
较氧化铝颗粒弥散强化铜（通常用内氧化法制备[2~5]），CuCrZr合金可以由冶炼方法制备，因此成本相对较低。
CuCrZr合金在ITER第一壁/偏滤器/加热系统等部件中也被广泛采用。
商用的CuCrZr合金的元素成分在欧洲标准（EN 12167: 1998和EN12165:1998）中有较为严格的规定，材料代号为CW106C[6]。
而在铜开发协会（CDA，Copper Development Association）和统一编号系统（UNS, United Numbering System）中，CuCrZr合金的代号则为C18150[7]。
两类标准对主元素的含量要求都相对较为宽松。
而在ITER应用中，化学成分的要求则进一步严格化，以便于：一方面确保材料在部件制备过程中达到设计要求，另一方面减少材料性能的波动。
ITER应用中，CuCrZr材料的设计代号为CuCrZr-IG[8, 9]，IG为ITER Grade的首字母缩写。
C18150和CuCrZr-IG的成分对比在表5-1中列出，可以看出，CuCrZr-IG的成分要求在标准成分范围之内。
由于在ITER中的应用不同以及不同部件的制备工艺不同，CuCrZr-IG的热/塑性加工可以分为如下三种[9]：1.固溶处理（980~1000℃，30~60 min）+冷加工（40~70%）+时效处理（450~470℃，2~4 h）（SAcwA工艺）；2.固溶处理（980~1000℃，30~60 min）+时效处理（460~500℃，2~4 h）（SAA 工艺）；3.固溶处理（980~1000℃，30~60 min）+过时效处理（由于大尺寸工程部件制备的特殊要求，时效温度不处在最优条件）（SAoverA工艺）。
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《原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响》篇一一、引言随着工业技术的不断发展，耐候钢作为一种重要的工程材料，其性能和应用的领域日益扩大。
Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢，由于含有多种合金元素，具有优异的耐腐蚀性、高强度和良好的焊接性，广泛应用于桥梁、建筑、车辆等工程领域。
然而，在焊接过程中，焊接热影响区（HAZ）的组织和性能会受到原始组织的影响，进而影响整个结构的性能。
因此，研究原始组织对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢焊接热影响区的影响具有重要的理论和实践意义。
二、Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢及其原始组织Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢主要由铁素体和珠光体组成。
其原始组织主要受到合金元素含量、冷却速度、热处理工艺等因素的影响。
其中，铜（Cu）和磷（P）的加入可以改善钢的耐腐蚀性；铬（Cr）可以增加材料的抗氧化性；镍（Ni）可以提高材料的韧性和抗冲击性能；钼（Mo）则可以增强钢的力学性能。
这些元素的含量及比例将直接影响钢的原始组织和其焊接后的性能。
三、原始组织对焊接热影响区的影响1. 原始组织的晶粒大小对焊接热影响区的影响原始组织的晶粒大小将直接影响到焊接过程中HAZ的晶粒变化和晶界分布。
粗大的晶粒会导致HAZ的热循环敏感性和组织变化程度加剧，进而影响焊接接头的性能。
而细小的晶粒则有助于提高焊接接头的力学性能和耐腐蚀性。
2. 合金元素对焊接热影响区的影响合金元素的含量和分布对HAZ的微观结构和性能有着重要影响。
例如，铬（Cr）元素能够增加焊接过程中形成的氧化物层的稳定性，从而提高耐腐蚀性。
镍（Ni）元素可以稳定晶格结构，提高焊接接头的韧性。
钼（Mo）元素则能够强化基体组织，提高焊接接头的强度和硬度。
这些元素在焊接过程中会通过不同的方式影响HAZ的组织和性能。
3. 原始组织的相组成对焊接热影响区的影响原始组织的相组成将决定HAZ在焊接过程中的相变行为和相分布。
形变与热处理对CuCr合金中Cr相形貌及合金性能的影响
形变与热处理对CuCr合金中Cr相形貌及合金性能的影响常立民;肖莹;郝文光
【期刊名称】《稀有金属材料与工程》
【年(卷),期】2005(34)12
【摘要】研究了CuCr合金在不同形变与热处理制度下,组织中Cr相形貌、合金力学性能及导电性能的变化。
结果表明：当变形量达到70％时,合金中的Cr粒子产生严重的变形,且有开裂现象。
在随后高温热处理过程中开裂的Cr粒子发生熔断和球化。
适当的形变与热处理能改善CuCr合金的力学性能与导电性能,并从微观组织方面对其原因进行了分析。
【总页数】5页(P1952-1956)
【关键词】CuCr合金;形变与热处理;Cr相;力学性能;导电性能
【作者】常立民;肖莹;郝文光
【作者单位】吉林师范大学;燕山大学;北京电力设备总厂
【正文语种】中文
【中图分类】TM201.44
【相关文献】
1.形变热处理对低浓度CuCr合金性能的影响 [J], 夏承东;汪明朴;徐根应;贾延琳;李周;龚深;虞红春
2.热处理对β相区形变热处理TC21钛合金锻件组织性能的影响 [J], 王晓晨;郭鸿镇;王涛;王彦伟;高艳华;姚泽坤;赵张龙
3.形变热处理对Cu-11Zn-0.5Cr合金时效组织和性能的影响 [J], 王霖倩;王日初;王小锋;彭建;邓敏
4.形变热处理对用微量Cr合金化的Cu-Zn合金组织性能的影响 [J], 戴姣燕;尹志民;宋练鹏;张生龙;李雪;孙伟
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文章编号:1006-4079(2008)02-0012-04第一壁制作工艺对CuCrZr 合金性能的影响Ξ叶林森1,张鹏程1,谌继明2,鲜晓斌1,王锡胜1,谢东华1,沈军1(1中国工程物理研究院绵阳621700;2核工业西南物理研究院成都610041)摘要:采用屏蔽包层第一壁制作工艺对不同状态的CuCrZr 合金进行处理,通过室温力学性能和微观组织的分析,获得了适合ITER 结构设计的CuCrZr 合金。
结果显示:经1040℃/150MPaHIP 后合金强度降低,热处理后性能得到恢复;580℃/145MPaHIP 代替时效处理过程,合金强度下降不大,锻造态EU-Cu 晶粒细小,而热轧态SY-Cu 晶粒显得异常粗大,能实现时效效果的同时恢复铜合金的硬度,最终表明了锻造态EU-Cu 较适合用来在580℃/150MPaHIP 进行扩散连接。
关键词:热等静压;CuCrZr 合金;力学性能;金相组织中图分类号:TG146.2;TG166.2 文献标识码:AEffectofthefirstwallmanufacturin gonthepropertiesofCuCrZrallo ysYELin 2sen 1,ZHANGPen g 2cheng 1,CHENJi 2ming 2,XIANXiao 2bin 1,WANGXi 2sheng 1,XIEDon g 2hua 1,SHENJun1(1China Academ y of En gineerin g and Physics ,Mian yan g ,612900;2SouthwesternInstitute of Physics ,Chen gdu 610041)Abst ract:Thevariationofthemicrostructureandmechanical propert yofChineseCuCrZrandEuropeanCu 2CrZrallo ysdurin gmanufacturin goftheITERFirstWallisinvestigated.TheCuCrZralloy,besuitedtotheITERFirstWall,isobtained.Theresultsshowthatthestren gthofCuCrZrallo yisreducedafter1040℃/150MPahotisostatic pressin gdiffusionbondin g (HIP ),butrecoveredafterheattreatments.After 580℃/150MPaHIP,beinsteadoftheageingheattreatment,thestrengthisafewdescended.Thegrainofthefor gedEU-Cuallo yisfined,butthehotrolledSY-Cuallo yhasabnormal gain growthcoarsenin g.HardnessoftheCuCrZrallo yisrestoreddurin gthe processofa gingtreatmentorHIP.So,thefor gedEU -Cuallo yismoresuitabletohotisostatic pressin gdiffusionbondin gat580℃/145MPa.Ke ywords:hotisostatic pressin g (HIP );CuCrZrallo y;mechanical propert y;metallur gicalstructure引 言在国际热核聚变反应堆(ITER )结构设计中,屏蔽包层第一壁(Firstwall,FW )面对等离子体元件由铍(如S65C )、Cu-Al 2O 3(DS-Cu )或CuCrZr (PH-Cu )热沉材料、316L (N )不锈钢背板等材料构成[1-3]。
由于CuCrZr 合金在物理和机械上存在较好的连接特性,而且还具有较强的抗蠕变和热强性,且兼备有抗高温氧化等优点,因此被认为是在ITER 结构设计中最适合用来做中间层[4-5]。
目前,热等静压扩散连接(hotisostatic pressing21Ξ收稿日期3作者简介叶林森(),男,四川绵阳人,工程师,硕士,从事粉末冶金及热等静压技术研究。
四川有色金属SichuanNonferr ousMetals2008年6月:2008-0-20:1977-diffusionbondin g)是实现以上几种材料连接的主要方法之一[6]。
在模块制作过程中,需将CuCrZr 和不锈钢在1040℃进行HIP连接,Be和CuCrZr 在580℃进行HIP连接,但Be与CuCrZr合金扩散连接后不宜再通过时效处理来恢复合金的性能,因此通常以HIP扩散连接工艺来代替CuCrZr 合金的时效处理过程。
本文通过采用屏蔽包层第一壁制作工艺对不同CuCrZr合金性能影响进行了较详细的讨论,研究了CuCrZr合金在模块加工过程中的性能变化,获得了适合ITER结构设计中热等静压扩散连接的CuCrZr合金。
1 实验1.1 样品制备试验材料分别选用了国产沈阳(SY)和欧洲(EU)的CuCrZr合金,成分见表1,其中SY铜合金为热轧态,EU铜合金分别为出厂态和锻造态。
表1CuCrZr合金化学成分ID Chemicalcom position(inmass%) Cr Zr OEU-Cuallo y0.70.120.03SY-Cuall o y0.830.140.008 不同状态铜合金经加工成80mm×75mm×15mm的板块,封入不锈钢包套后抽真空,再夹封焊接抽气管后在QIH16型热等静压机中进行部分热等静压(HIP)处理。
实验采用屏蔽包层第一壁制作工艺对铜合金进行处理,即(A)HIP1 (1040℃,150MPa/2h);(B)HIP1(1040℃, 150MPa/2h)+固溶处理(980℃/1h/WC)+时效处理(580℃/2h);(C)HIP1(1040℃,150MPa/2h) +固溶处理(980℃/1h/WC)+HIP2(580℃/ 150MPa/2h)+退火处理(400℃/2h)。
随后切割包套,取样进行加工成测试样。
1.2 测试分析INSTRON1196型万能材料试验机上进行室温拉伸力学性能测试,测试使用引伸计且夹头加载速率为0.5mm/min;采用光学显微镜(OM)对合金的微观组织进行观察分析;用硬度计测试其维氏硬度(V),其中载荷为5N5S,硬度值为3次测试结果的平均值。
2 结果与讨论2.1 室温力学性能图1为三种状态的铜合金经不同方式处理后室温拉伸的强度和塑性。
从图中可以看出,铜合金经过A方式处理后与原始态相比,强度大幅度降低,但三种合金的强度性能相差不大,而锻造态EU-铜合金显示出较好的塑性,延伸率为39. 1%,处理过程主要为热变形,没有形成过饱和固溶体。
B处理后,明显的可以看出三种状态的铜合金强度得到提高,延伸率不同程度的降低。
热轧态SY-Cu合金和出厂态EU-Cu合金的拉伸性能相近,但经锻造后的EU-Cu合金性能提高得更多,σb、σ0.2分别为353MPa、210MPa,主要是由于一方面根据Cu-Zr二元平衡相图可知:Zr 在铜中的最大固溶度在共晶温度965℃时为0. 11%,由成分可知合金存在α+Cu3Zr共晶组织, 图1 不同处理条件的铜合金拉伸强度和塑性而Cr的存在还可形成Cu2Zr,这些在热处理后均析出稳定而细小的沉淀强化相,另一方面对合金锻造变形导致组织中空位、位错等缺陷密度增多,为随后的时效处理过程中Z和3Z的析出提供了更多的形核位置,有利于其从固溶体中析出,强化了基体,因而表现出较高强度。
采用31 第2期叶林森等:第一壁制作工艺对CuCrZr合金性能的影响H0/1Cu2r Cu rC方式处理,即580℃二次热等静压代替时效处理后,三种状态合金的拉伸性能也相差不大,但与B 方式比较,强度均有降低且以锻造态EU-Cu 较为明显,这可能是作用时间过长导致铜合金晶粒逐渐长大,故强度呈下降趋势。
根据IO 标准即扩散连接后铜合金室温的σ0.2>175MPa,σb>285MPa,δ>15%,由图中的结果可以初步获得,出厂态EU-Cu 经两次HIP 处理后σ0.2为171.4MPa,而热轧态SY-Cu 合金和锻造态EU-Cu 合金经B 或C 方式处理后的室温拉伸性能基本符合要求。
2.2 金相组织对符合拉伸性能要求的热轧态SY-Cu和锻造态EU-Cu 合金进行微观组织观察。
图2显示了不同处理工艺的铜合金金相组织特征。
在A 方式处理后,两种合金都显示出α单相晶粒的晶界,且还观察到EU-Cu 经过锻造后有些晶粒被破坏的现象;在固溶处理和时效处理(B 方式)后,SY-Cu在α相的基体上可以观察到固溶于铜中的Zr 脱溶而形成次生的Cu3Zr 相,并沿α相的特定择优方向呈棒状,EU-Cu晶粒明显变得细小,A B Ca )沈阳(SY )铜合金A B C )欧洲(U )锻造态铜合金图 不同状态铜合金金相组织存在少量α相的孪晶组织,因而更能表现出较高的强度、塑性和韧性性能。
采用580℃HIP 来代替时效处理过程(C 方式),SY-Cu 经处理后,出现再结晶温度偏高导致晶粒明显异常长大。
EU -Cu 金相组织中孪晶不明显,晶粒有长大的趋势,但晶粒大小尚属均匀,且满足晶粒<500um 的标准要求。
2.3 合金硬度图3是分别经三种处理方式后热轧态SY-Cu 和锻造态EU-Cu的硬度。
从图中可以获得,在固溶和时效处理后两种状态合金的硬度均得到大幅度提高,而通过使用580℃HIP 代替时效处理过程,其硬度与直接时效处理后的相比变化不大。
热处理能提高硬度主要是由于经固溶处理后CuCrZr 合金基体中固溶着过饱和的Cr 和Zr 原子,在时效处理过程中,形成的Cu2Zr 和Cu3Zr 微粒从固溶体中弥散析出,而细小的粒子起到弥散强化作用[7],导致了合金硬度的提高。
图3 不同处理方式后的铜硬度3 结论(1)铜合金在1040℃HIP 后进行热处理强度均提高,而以580℃HIP 工艺代替时效处理后,锻造态EU-Cu 的合金强度降低,其余变化不大。
(2)通过对室温拉伸性能进一步比较,可以初步获得热轧态SY-Cu和锻造态EU-Cu可以在580℃HIP 进行扩散连接且性能均满足设计要求。
(3)经580℃HIP 后,锻造态EU-Cu 晶粒细小,符合ITER 结构设计的晶粒大小要求,而热轧态SY 晶粒变得异常粗大。