电脉冲时效对Cu_Ni_Si合金组织和性能的影响.docx

第 24 卷 第 3期2003年9 月河 南 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版)Journal of Henan University of Science and Technology (Natural Science)Vol. 24 No.3Sept.2003文章编号 :1000 - 5080 (2003) 03 - 0004 -03电脉冲时效对 Cu2Ni2Si合金组织和性能的影响刘素芹 ,黄金亮,刘平,董企铭(河南科技大学 材料科学与工程学院 ,河南 洛阳471003)摘要:采用微秒级高密度脉冲电流对Cu23. 2Ni20. 75Si合金进行时效处理,系统研究了不同的电脉冲工艺对合金的显微硬度、电导率及微观组织的影响。结果表明,电脉冲可以实现Cu23.2Ni20.75Si合金的快速时效;并且在一定的电脉冲时效工艺下 ,合金形成类调幅组织 ,使合金的硬度有很大程度的提高 ;同时,合金元素沿电脉冲冲击 方向的有序偏聚 ,使其电导率恢复 ,从而实现二者较理想的配合。关键词 :时效 ;显微硬度 ;电导率;铜镍合金中图分类号 : TG146.11文献标识码:A0前言电脉冲作为新的材料处理技术,已在材料科学领域得到广泛应用[1～3],我们曾将其用于国产铜合金引 线框架材料Cu2Fe2P合金的快速时效,取得明显效果[4]。Cu2Ni2Si合金也是一种重要的铜合金引线框架材料 ,此类合金固溶处理后需经时效处理提高其电导率和强度以达到使用要求 。Cu2Ni2Si合金的常规时效 国内外许多文献已经详述[5～9],但用高密度脉冲电流时效却还没有报道。本文对Cu23.2Ni20.75Si合金进行高密度短时电脉冲处理,系统研究了合金经不同电脉冲时效工艺(改变脉冲电流密度、脉冲频率、脉冲宽 度 、时效时间) 时效后显微硬度和电导率的变化规律 ,优选出了最佳电脉冲时效工艺 ,并借助 TEM对电脉冲时效后合金的微观组织进行了观察与分析。1试验方法试验材料为 8mm 厚的 Cu23. 2Ni20. 75Si 合金板材 ,加工成厚 0. 32mm 的带材后机械减薄至 0. 24mm,再 剪切成宽 4mm、长约 170mm 的试样 。在 SRJ K23212 型电阻炉中氩气保护下对试样进行固溶处理 ,工艺为900 ℃1h 水淬 。固溶后的预形变采用自制手动轧机冷轧 ,变形量为 60 %。电脉冲时效选用 TH260A脉冲/ 直流电源 ,脉冲频率 1Hz～10kHz ,直流电流 0～60A ,脉冲持续时间 1～500μs ,脉冲波形为矩形。电源经小 电阻分流后接连试样 。设备输出的脉冲波形及脉冲电流用 Agilent 54622D 数字示波器进行标定和测量。 显微硬度在 HVS21000 型显微硬度计上测量 ,载荷 2N ,加载时间 30s。显微硬度试样从时效及形变处理后 的试样上剪取 ,尺寸为 5mm ×5mm。电阻测量用 ZY9987 型数字式微欧计 ,试样尺寸为 100mm ×3mm,测量 长度为 90mm。测试前均用 25 %的 H2SO4 溶液酸洗 。电脉冲时效处理后的显微组织在 H2800 型及PhilipCM200 透射电子显微镜上进行观察和分析。2试验结果及分析2.1电脉冲时效对固溶态 Cu23. 2Ni20. 75 Si合金性能的影响不同电脉冲时效工艺参数对固溶态 Cu23. 2Ni20. 75Si 合金时效后性能的影响见图 1 。由图可知,当脉 冲频率 f = 1kHz ,单个脉冲持续时间 tp = 100μs ,电流密度 j = 1. 4 ×104A/ cm2 时 ,随脉冲作用总时间 tn的增 加 ,合金的电导率和硬度迅速升高并分别在 360s 和 540s 时达到峰值 ,然后略有降低 ;当 f = 1kHz 、tn =60s时 ,随 tp 增加 ,硬度呈单调上升趋势 ,电导率先升后降 ,在 tp = 120μs 时达到峰值 ;当 f = 1kHz 、tn = 500s、tp= 120μs 时 ,随 j 升高 ,合金的硬度和电导率均先升高后下降 ,在 j = 1. 34 ×104A/ cm2 时同时达到峰值,性能 达到最佳配合 ; tp = 120μs 、tn = 500s 、j= 1. 34 ×104A/ cm2 时 ,在 f = 1kHz 时 ,性能配合较佳 ,当 f > 1kHz 后,基金项目:国家自然科学基金资助项目作者简介 :刘素芹(1966 - ) ,女 ,河南焦作人 ,讲师,硕士.收稿日期 :2003 - 05 -20第 3期刘素芹等 :电脉冲时效对 Cu2Ni2Si合金组织和性能的影响·5 ·电导率和硬度都单调降低