超高强导电弹性钛青铜的组织与性能研究

作     者：崔振山 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄岚;雷前

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Cu-Ti合金 显微组织 时效处理 力学性能 应力松弛 摩擦磨损 

摘      要：Cu-Ti系合金具有优异的力学性能、良好的抗应力松弛性能和弹性性能,因此被广泛应用于制备各类导电弹性元器件。本文系统的研究了添加Al和Fe对Cu Ti Cr Mg合金组织和性能的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪研究了合金时效过程中的组织结构演变;利用拉伸试验机、应力松弛试验装置和摩擦磨损试验机测试了合金的力学性能、应力松弛性能和摩擦磨损性能。通过以上研究,得到如下主要结论:(1)Cu Ti Cr Mg-Fe合金在固溶过程中生成了C14型Laves相(Fe,Cr)Ti,(Fe,Cr)Ti相限制晶界的迁移,因此添加Fe使固溶态Cu Ti Cr Mg-Fe合金拥有较细的晶粒。(2)Cu Ti Cr Mg合金经450℃/1 min时效后析出亚稳相β’-CuTi,析出相与基体呈[100]//[011]位相关系,时效30 min后,亚稳相发生胞状反应在晶界处生成稳定相β-CuTi,析出相与基体呈[100]//[100]β位相关系。(3)Cu Ti Cr Mg合金经60%冷轧+450℃/30 min时效后的硬度、导电率、抗拉强度和伸长率分别为394 HV、10.7%IACS、1144 MPa和1.6%。添加Al和Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的塑形,Cu Ti Cr Mg-Fe合金经60%冷轧+450℃/30 min时效后的伸长率为10.0%,较Cu Ti Cr Mg合金提高了5倍。添加Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的高温力学性能,350℃下,60%冷轧态Cu Ti Cr Mg-Fe合金经450℃/30 min时效后的抗拉强度和伸长率分别为992 MPa和9.4%。(4)Cu-Ti合金的应力松弛过程主要分为两个阶段:位错反应阶段;位错与粒子的相互作用阶段。Cu Ti Cr Mg-Fe合金经94%冷轧+450℃/5 min时效后表现出良好的抗应力松弛性能,20℃、100℃和200℃下加载100 h后Cu Ti Cr Mg-Fe合金的应力松弛率分别为0.25%、1.06%和14.71%。(5)在低转速和低载荷的条件下,Cu-Ti合金的磨损机制主要为磨粒磨损。随着转速和载荷的提高,合金的磨损机制逐渐从磨粒磨损+粘着磨损转变为氧化磨损+粘着磨损+磨粒磨损。添加Fe提高了Cu Ti Cr Mg合金的耐磨损性能。图58幅,表3个,参考文献89篇