【摘 要】
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Cu-Fe合金具备较高的强度、弹性性能、良好的导电性、耐磨性及软磁性,其板带材可运用于5G手机散热板、屏蔽罩、大尺寸OLED背板材料;线材可用于高强度磁场导线、电磁屏蔽线、高保真耳机线等。本文以低氧铜杆、纯铁和纯铟为原料,通过“模铸”法制备了Cu-6.5Fe-x In(x=0、0.2、0.4、0.6 wt.%)合金铸锭,研究了In元素添加量对Cu-6.5Fe合金的微观组织结构、力学性能和导电性能的
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Cu-Fe合金具备较高的强度、弹性性能、良好的导电性、耐磨性及软磁性,其板带材可运用于5G手机散热板、屏蔽罩、大尺寸OLED背板材料;线材可用于高强度磁场导线、电磁屏蔽线、高保真耳机线等。本文以低氧铜杆、纯铁和纯铟为原料,通过“模铸”法制备了Cu-6.5Fe-x In(x=0、0.2、0.4、0.6 wt.%)合金铸锭,研究了In元素添加量对Cu-6.5Fe合金的微观组织结构、力学性能和导电性能的影响,重点分析了Cu-6.5Fe-x In合金在形变热处理过程中的组织演变与强化机理。采用“上引连铸”法制备了Cu-6.5Fe-0.4In合金杆材,探究了形变热处理工艺对上引连铸Cu-6.5Fe-0.4In合金组织与性能的影响规律,揭示了CuFe-In合金加工工艺-微观组织-性能之间的联系。研究结果如下:(1)In元素能够细化Cu-6.5Fe合金的初生Fe相。当In元素添加量为0、0.2、0.4、0.6 wt.%时,“模铸”法制备Cu-6.5Fe-x In合金中初生Fe相平均尺寸分别为7.4、5.4、4.3、5.8μm。通过Cu-Fe-(In)合金相图计算,发现In元素的添加降低了Fe元素在Cu中的固溶度,提高了γ-Fe相的形核温度,对γ-Fe的形核具有促进作用。(2)In元素的添加减小了拉拔态Cu-6.5Fe合金中Fe纤维间距。经多道次形变热处理后,Cu-6.5Fe-0.4In合金具有优异的综合性能,其抗拉强度和导电率分别可达901 MPa、50.8%IACS,抗拉强度较Cu-6.5Fe合金提高了近200 MPa,而导电率减少了4.4%IACS。通过Hall-Petch模型计算了拉拔态Cu-6.5Fe-x In合金强度,发现合金强度主要取决于Fe纤维间距。(3)通过“上引连铸”工艺制备了成分稳定,组织均匀的Cu-6.5Fe-(0.4In)合金杆材。在“上引连铸”工艺下,In元素对Cu-6.5Fe合金初生Fe相同样具有细化作用,In元素的添加使初生Fe相尺寸由Cu-6.5Fe合金的200μm减小至Cu-6.5Fe-0.4In合金的20μm。(4)研究了不同形变热处理工艺对“上引连铸”Cu-6.5Fe-0.4In合金组织及性能的影响。经“均匀化—拉拔”处理后,合金中Fe相的纤维化程度最高,其抗拉强度和导电率分别可达980 MPa、57.4%IACS;而“铸态—拉拔”、“固溶态—拉拔”合金中Fe相纤维化程度低,其强度较低,分别为756、727 MPa。对中间退火工艺进行优化后,“均匀化态—拉拔”合金强度、导电率分别可达964 MPa、60.3%IACS。
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