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百事3代理总代Fe/P值较低的x52无缝钢管高强高导电

作者:管线管 来源:mystop.cn 点击数: 更新时间:2019年07月22 【字体:

 本文以电气化铁路接触电网和超大规模集成电路引线框架用材为研究对象,Fe/P值较低的x52无缝钢管高强高导电高强高导电x52无缝钢管研究高强高导电x52无缝钢管广泛应用于微电子、交通、航天、航空、冶金和机电制造等行业领域.分别研究开发Cu-Fe-P和Cu-Ni-Si两种高强高导电x52无缝钢管新材料。研究技术路线:采用CA LPHA DCalculofPhaseDiagram技术,对所研究的x52无缝钢管系进行相平衡热力学计算,预测x52无缝钢管中各时效温度下析出强化相的组成和质量分数,以此指导研制x52无缝钢管的化学成分设计;通过对x52无缝钢管的成分和热处理工艺技术进行优化,获得优选的显微组织,以提高x52无缝钢管的综合性能;采用对材料导电率影响小的时效强化、加工硬化和细晶强化复合技术制备x52无缝钢管,通过添加物理化学性质特殊的稀土和硼元素提高x52无缝钢管再结晶开始温度并细化晶粒来实现三种强化手段的叠加。依据上述技术路线,设计和制备了实验x52无缝钢管材料,使用Thermo-Calc软件对Cu-Fe-P和Cu-Ni-Si两个系列的x52无缝钢管进行了相平衡热力学计算。采用光学显微镜、扫描电镜、

百事3代理总代电子探针和透射电镜等结构分析手段和拉伸实验、显微硬度测量、电阻率测量等实验测试手段,系统地研究了x52无缝钢管成分、稀土和硼微量元素、热处理工艺、冷变形对试验x52无缝钢管的显微组织和力学与导电性能的影响规律及作用机制,取得以下主要研究结果:采用CA LPHA D技术,相关研究已有的实验数据基础上,对Cu-Fe-P和Cu-Ni-Six52无缝钢管体系的热力学参数进行了优化,计算了两个体系x52无缝钢管的富铜区等温截面相图。计算结果表明,Cu-Fe-P和Cu-Ni-Si系x52无缝钢管在300-700℃等温截面的富铜区均存在多个二相区和三相区,x52无缝钢管的析出相种类及各相所占的比例分别主要取决于成分中的Fe/PNi/Si比值和温度,因而通过调整的成分和时效温度就可以控制x52无缝钢管中的析出相。本文的相平衡热力学计算结果为Cu-Fe-P和Cu-Ni-Si系高强高导电x52无缝钢管的成分设计及时效工艺的制定提供了重要的理论依据。通过研究添加微量元素对试验x52无缝钢管的组织与性能的影响规律,发现微量的Ce和B元素可以显著地提高Cu-Fe-P和Cu-Ni-Si系x52无缝钢管的再结晶开始温度,使x52无缝钢管的再结晶在时效达到强化峰值后发生,因而x52无缝钢管可获得较佳的加工硬化和时效强化复合的效果,这不仅使x52无缝钢管的强度峰值明显提高,而且使x52无缝钢管的强度峰值与导电率峰值正好对应于相同的时效温度。Ce和B影响试验x52无缝钢管回复与再结晶过程的机制为:B和Ce原子在晶体缺陷及晶界处的偏聚,阻止Cu基体中的点缺陷的迁移、位错的滑移与重排和再结晶界面的迁移,从而推迟x52无缝钢管的回复、抑制再结晶核心的形成和晶体的长大。同时,添加微量的Ce和B元素还起显著的细化晶粒和净化材质的作用。所以,正是由于B和Ce元素的这些作用,使得x52无缝钢管获得了优异的高强度与高导电率综合性能。研究了冷变形对试验x52无缝钢管组织和性能的影响规律,结果表明,增加冷变形量可以大幅度地提高x52无缝钢管的强度,而对导电性影响不大。但当变形率达到50%左右时,继续增加变形量x52无缝钢管强度的上升趋缓。对时效析出与再结晶的交互作用进行了分析研究,理论分析结果表明,如果时效析出先发生,则析出相的钉扎作用强烈抑制再结晶的进行。而再结晶发生后,再结晶界面扫过的析出颗粒将快速粗化,这与试验结果相吻合。因此,x52无缝钢管应避免高温长时间时效。Cu-Fe-Px52无缝钢管的显微组织分析结果表明,对于Fe/P值较低的x52无缝钢管,主要存在Fe_3P和Fe_2P两种析出相。而Fe/P值较高的x52无缝钢管,则存在Fe_3PFe_2P和α-Fe三种析出相。高温时效时,FeP元素含量高的x52无缝钢管在析出Fe_3P和Fe_2P相的同时也会出现一部分α-Fe析出相,这与热力学计算的结果基本吻合;Fe/P比值较低的x52无缝钢管具有更高的强度,但是,降低Fe/P比值会增加基体中固溶的P原子数量,对x52无缝钢管的导电率不利。因此,应根据强度和导电综合性能要求合理地设计x52无缝钢管的Fe/P比值和FeP元素的加入量。研究结果表明,当FeP元素加入总量在0.28wt%左右,Fe/P质量比为3.67左右时,x52无缝钢管成分位于FCC_A 1+Fe_3P二相区,而邻近FCC_A 1+α-Fe+Fe_3P三相区,有利于获得高强度和高导电综合性能。对Cu-Ni-Six52无缝钢管的显微组织分析结果表明,x52无缝钢管成分的Ni/Si质量比为4.2左右的情况下,x52无缝钢管的时效析出相主要是正交晶格的δ-Ni2Si相,同时,存在少量的γ-Ni_5Si_2相,这与热力学计算的结果一致。δ-Ni2Si析出相有利于x52无缝钢管获得高的强度,而又同时保持较好的导电性能。由于实现了对x52无缝钢管成分优化和显微组织的控制,以及加工硬化、时效强化与细晶强化的复合叠加,本文研制的Cu-0.22Fe-0.06P-0.02B-0.05C和Cu-3.2Ni-0.75Si-0.02B-0.05Cwt%x52无缝钢管,拉伸强度分别达到525和755MPa,延伸率分别达到16和13%,导电率分别达到82和43%IA CS两种x52无缝钢管的强度与导电综合性能优异,实用价值较高,具有良好的应用前景。

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