冷变形及热处理对Cu-12%Fe合金组织与性能的影响

xin0624

本文采用强烈冷拉拔结合预备热处理工艺制备了双相纤维复合Cu-12％Fe合金，研究了合金在不同变形量下预备热处理、中间热处理和最终热处理工艺以及稀土元素对Cu-12％Fe合金组织与性能的影响。
　　 铸态Cu-12％Fe合金组织由Cu基体及树枝状的Fe晶粒组成。铸态Cu-12％Fe合金经固溶时效或均匀化处理后，初生树枝状Fe晶粒分布趋于弥散，Cu基体枝晶偏析得到有效消除，内应力下降，同时促进了次生Fe相的析出。
　　 合金经拉拔变形后，Cu基体及Fe枝晶逐渐转为沿拉拔的轴向排列，并拉长变形成纤维状，Fe相发生卷曲成为薄片状的纤维组织。随着冷变形的进行，Cu纤维和Fe纤维在线拉方向和径向方向形成不同的择优取向。Fe纤维的厚度，宽度和间距均随变形量的增加呈指数降低，Cu/Fe相界面密度随Fe纤维宽厚比的增加而呈指数增加。在变形量小于6.0时，Fe相应变随变形量线性增加，而变形量大于6.0时，Fe相应变则偏离这种线性关系。
　　 Cu-12％Fe合金的抗拉强度与硬度均随变形量的增加而升高，强度和硬度与Fe纤维间距之间均满足Hall—Petch关系。Cu-12％Fe合金的室温相对电导率随着变形量增加而减小，合金的相界面散射为合金电阻率增加的主要因素。
　　 预备热处理工艺对合金铸态组织的细化使合金在冷变形过程中纤维细化更加充分，变形更加均匀，排列也更加紧密。在冷拉拔变形前引入合适的预备热处理工艺能够有效地提高合金的强度水平和电导率。经中间热处理的Cu-12％Fe相对于未经中间热处理的合金，Fe相变形较为均匀，抗拉强度和电导率也处于较高水平。但经中间热处理的合金电导率的下降速率高于未经中间热处理的合金，以至于在剧烈冷变形后经中间热处理的合金电导率反而较低。对大变形量的Cu-12％Fe合金进行不同温度的退火，随着退火温度的升高，合金的强度、硬度和弹性模量逐渐降低，而电导率和塑性变形能力逐渐上升。
　　 在Cu-12％Fe合金中添加0.1％的稀土元素可以细化初生Fe枝晶，稀土元素能提高合金的弹性模量，但是会降低合金的抗拉强度和电导率。经过中间热处理后Cu-12％Fe-0.1％RE合金电导率得到显著的提高。