硼元素对高强高导铜合金的影响

微量硼添加对CuNiMnFe合金组织与性能的影响
邹军涛，赵建平，王献辉，梁淑华
(西安理工大学陕西省电工材料与熔渗技术重点实验室，西安710048)
但有关于硼在铜合金中的作用还处于探索阶段[EMPL D, LAPORTE V, VINCENT E, DEWOBROTO N, MORTENSEN A. Improvement of elevated temperature mechanical properties of Cu-Ni-Sn-Pb alloys[J]. Materials Science and Engineering A, 2010,527(16/17): 4326−4333]。

王吉会等[王吉会, 姜晓霞, 李诗卓. 微量硼对70Cu-30Ni 合金组织和性
能的影响[J]. 金属学报, 1995, 31(6): 266−271.王吉会, 姜晓霞, 李诗卓. 加硼铝青铜的组织和性能[J]. 金属学报, 1996, 32(10): 1038−1042.]研究了硼对铜合金晶粒尺寸、硬度、拉伸性能等影响，如微量硼的加入导致强度提高，塑性略有下降，耐蚀性有一定程度的改善，耐磨性能明显提高。

微量硼对HPb59-1 具有很强的变质细化作用，能够大程度上消除柱状晶[章爱生, 徐鹏, 严明明, 安德刚. 微量硼在HPb59-1 黄铜中
的细化变质作用[J]. 热加工艺, 2005(7): 22−25.]。

对于锡黄铜，硼的含量在0.01%~0.07%范围内耐蚀性最好，其强度和硬度及耐磨蚀性能也有所提高[黄政权. 铈和硼对HSn70-1 合金耐蚀性能影响的研究[D]. 长沙: 中南大学, 2006.]。

研究发现，硼在铜合金中起了变质剂的作用，由于在凝固过程或凝固前形成针状相及块状相，部分地起到了均质形核的作用。

同时，硼在铜中的固溶度很小，易在晶界处偏聚，阻碍晶粒长大并降低界面能，也起到细化晶粒的作用。

此外，硼偏聚于晶界，还能改变界面能量，有利于改变晶界上第二相的形态，使之更易于球化，提高晶界强度[许裕生, 江焕宏, 钱敏, 金宗明, 王耀荣, 仇国阳, 马荣兵, 薛青.少量硼对Fe-Cu 纳米粉粒固溶度的影响[J]. 金属学报, 1997, 33(8): 807−813.陆德平, 王俊, 陆磊, 刘勇, 谢仕芳, 孙宝德. 硼和铈对Cu-Fe-P 合金显微组织和性能的影响[J]. 中国稀土学报, 2006, 24(4): 475−479.]。

基于上述研究现状，本文作者研究在CuNiMnFe合金中添加不同量的硼元素对合金组织、物相分布及性能的影响.
1) 在CuNiMnFe多元合金的熔炼过程中添加微量硼，可以使合金组织中树枝晶细化，且当硼的添加量为0.10%时，树枝晶细化效果最好，二次晶臂间距最小。

2) 元素硼对CuNiMnFe合金进行变质处理后，合金的力学性能得到明显的改善，铸态合金的硬度最高值为HB 139；时效处理后，合金的最大硬度为HB 380，增幅达到173%，同时，该合金抗拉强度最高可达到1130 MPa。

高强高导微硼铜合金时效处理及组织性能的研究（中南大学硕士论文，张之岭）
室温下在铜中的固溶度为O．06wt％，极限固溶度为0．53wt％，可以以间隙形式或置换方式存在于铜基体中，对合金净化及晶粒细化贡献较明显，并且添加微量B至铜合金中，可明显提升其机械性能、改善其耐蚀性能；为充分发挥、利用我国稀有金属资源优势，近来对Te元素在铜及其合金中的作用也逐渐展开了研究，并指出Te元素经时效后可以Cu2Te、Cu4Te等形式析出【27‘2引，此析出相对导电性影响很小，Cu．0．5Te合金导电性能可保持在94％．98％IACS，其对导电性能的影响甚至低于Ag元素；同时还可改善铜合金强度性能、提升其切削性能、耐蚀性能，在接触线应用上还具有良好的灭弧作用，是一种很有应用前景的合金化元素。