銅英文文獻(xiàn)翻譯

通過(guò)退火硬化來(lái)改善燒結(jié)和鑄造Cu-Ag合金的性能S.Nestorovic*,I.RangelovandD.Markovic分別用燒結(jié)方法和粉末冶金方法制得含Ag4%的銅合金。將鑄造和燒結(jié)得到的銅合金進(jìn)行相同的形變和熱處理。在再結(jié)品溫度以上進(jìn)行退火，然后進(jìn)行硬度和電導(dǎo)率的測(cè)量。本次試驗(yàn)顯示，在160-400°C下進(jìn)行退火，由于退火硬化效果，冷變形后的Cu-4%Ag合金的硬度和電導(dǎo)率都增加。研究表明，隨著預(yù)變形程度的增加，強(qiáng)度（由退火硬化造成的）會(huì)增加，并且，燒結(jié)方法制得的Cu-4%Ag合金的增加量大于鑄造Cu-4%Ag的增加量。燒結(jié)合金的電導(dǎo)率隨著冷軋程度的增加而增加，而鑄造合金相反，鑄造合金的電導(dǎo)率隨著冷軋程度的增加而降低。隨著退火過(guò)程的進(jìn)行，兩種合金的電導(dǎo)率都緩慢增加。關(guān)鍵詞:Cu-4Ag關(guān)鍵詞:Cu-4Ag合金，形變熱處理，銅，退火硬化的影響介紹在很多以Cu為基體的合金系中，在再結(jié)品溫度以上進(jìn)行退火，強(qiáng)度性能提高。這種強(qiáng)化作用被稱作退火強(qiáng)化1,2,它主要應(yīng)用于機(jī)電設(shè)備中彈簧材料的生產(chǎn)，這種彈簧材料屬于銅合金。在以這種現(xiàn)象為特征的所有合金系中，有三大主體趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)引起重視：強(qiáng)度增加的量會(huì)隨著預(yù)變形程度的增加而增加；置換元素的濃度增加，則強(qiáng)度增加；強(qiáng)度增加，這造成塑性應(yīng)變功能下降。用于解釋這種硬化效應(yīng)的機(jī)制已經(jīng)被試驗(yàn)過(guò)，試驗(yàn)用的金屬是以銅為基體的合金，這些合金被冷軋，然后又在150-300C范圍內(nèi)進(jìn)行退火。這種效果主要用于銅基合金，并且一些發(fā)現(xiàn)表明，原子排列方式是這種硬化效果的主要原因1。另一方面，在最近的一份關(guān)于Cu-Al合金退火硬化的詳細(xì)的調(diào)查中，得出了一個(gè)結(jié)論，溶質(zhì)的偏析以及位錯(cuò)是產(chǎn)生這種強(qiáng)化效果的主要機(jī)制。銅有很好的導(dǎo)電性，但是容易軟化并且高溫強(qiáng)度低。這就向設(shè)計(jì)電氣設(shè)備的工程師和設(shè)計(jì)師提出了一個(gè)大問(wèn)題。在過(guò)去的幾年里，研究人員付出很多努力，致力于研究改善銅基合金的性能，如導(dǎo)電性，強(qiáng)度以及高溫下強(qiáng)度的穩(wěn)定保持。很多文章顯示出了對(duì)銅基合金的極大的興趣，尤其是在Cu-Al,Cu-Mn,Cu-Sb方面1,2,4-6。作者決定支持研究Cu-Ag系合金電阻率方面的試驗(yàn)。在商業(yè)用途方面，不僅僅電性能重要，機(jī)械性能也是很重要的7,8。目前研究表明，關(guān)于鑄造Cu-Al合金以及粉末冶金Cu-Al合金的研究結(jié)果已經(jīng)出來(lái)了，這兩類合金都通過(guò)退火硬化來(lái)提高其性能，并且與純銅相互比較。實(shí)驗(yàn)過(guò)程用Cu-4%Ag合金進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究退火硬化對(duì)材料性能的影響。用兩種方式分別制備Cu-4%Ag合金：一般的鑄造方法以及類似的熱粉末冶金法。將Cu-4%Ag合金放于實(shí)驗(yàn)室電爐中熔化，鑄造成65*25*180mm規(guī)格的試樣，試樣在粘土砂模中成型并且在空氣中冷卻。原始材料為純度99.99%的電解銅線和純度99.99%金屬銀。試樣被石墨罩保護(hù)，在800°C下均勻化24小時(shí)。從已經(jīng)均勻化的試樣上裁出厚度為7mm的樣品，經(jīng)過(guò)冷軋變?yōu)?mm，3.3mm和2.5mm，加工率為29%，53%和64%。然后進(jìn)行固溶退火（在700C保溫1h，然后水淬），最后對(duì)樣品進(jìn)行冷軋，分別為20%，40%和60%。在實(shí)驗(yàn)的第二個(gè)階段，用粉末冶金工藝制備Cu-4%Ag合金。用電解銅粉和銀分作為原始材料，電解銅粉的純度為99.7%，電解銀粉的純度為99.9%。銀粉在混合物中的含量為4%。粉末混合物壓坯高度為6-7mm，寬度為12mm，長(zhǎng)度為30mm，擠壓機(jī)液壓為300MPa，擠壓壓坯。壓塊在水平放置在管式爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為790C，氣氛為高純度的十燥氫氣氣氛，時(shí)間為1h。燒結(jié)完成后，樣品最終被冷軋，冷軋量為20%、40%和60%。每一次軋制后都測(cè)量維氏硬度，顯微硬度以及電導(dǎo)率。下一階段兩套樣品（鑄造Cu-4%Ag合金以及燒結(jié)Cu-4%合金）均在150-600C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火30min。每次退火都測(cè)量維氏硬度（加載載荷50N）和電導(dǎo)率。每種樣品都測(cè)量五次不同的電導(dǎo)率和硬度，以減小誤差。對(duì)這些測(cè)量結(jié)果取平均值，并且作為單獨(dú)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，它們?cè)诤线m的誤差標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，其中硬度+-0.1%，電導(dǎo)率+-0.2%。為了比較一些性能，制備一個(gè)鑄造純銅錠（OFHC質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)）和一個(gè)燒結(jié)銅錠，讓它們進(jìn)行相同的處理。結(jié)果分析預(yù)加工由于加工硬化作用，隨著預(yù)變形程度增加，IMCu樣品和PMCu-4%Ag合金樣品的硬度和顯微硬度都增加（圖1和圖2）。銅合金的硬度比純銅的硬度要高些。圖3表示，在預(yù)冷軋之后，IMCu樣品和IMCu-4%Ag樣品的電導(dǎo)率的變化。從圖中可以看出，隨著變形程度增加，孔隙度降低，導(dǎo)電性緩慢增加?？紫妒窃跐沧⑦^(guò)程中產(chǎn)生的。終軋由于加工硬化，隨著最終冷變形程度增加，所有樣品的硬度和顯微硬度都增加（圖4和圖5）。經(jīng)過(guò)相同變形程度的冷軋以后，Cu-4%Ag合金的硬度值比純銅的硬度值要高。經(jīng)過(guò)60%變形后，IMCu-4%Ag、PMCu-4Ag、IMCu和PMCu的最高硬度值分別170HV、156HV、124HV、115HV。盡管經(jīng)過(guò)冷塑性加工后的PMCu樣品和Cu-4Ag樣品的硬度比IM樣品的對(duì)應(yīng)的硬度值更低，但PM樣品的硬度值增加更為明顯劇烈，這是因?yàn)榧庸び不涂紫断瑫r(shí)進(jìn)行。圖6表示最終冷加工后的IMCu、PMCu、IMCu-4Ag、PMCu-4Ag樣品的電導(dǎo)率的變化。從圖中可以看出，Cu的電導(dǎo)率比Cu-4Ag的電導(dǎo)率稍微高一些，這是因?yàn)楹辖鹬秀y元素比其他金屬元素對(duì)導(dǎo)電率的影響更小11。從圖6中可可以看出，隨著加工率的增加，PMCu和PMCu-4Ag的電導(dǎo)率是增加的，而IMCu和IMCu-Ag的電導(dǎo)率是下降的。這是兩種相反的結(jié)果12。冷軋過(guò)程中樣品孔隙的減少會(huì)造成電導(dǎo)率的增加（影響1）12-15。然而，眾所周知，變形程度的增加會(huì)使得導(dǎo)電率下降（影響2）%用粉末冶金方式制得的樣品中，第一種影響比第二種影響的作用更為強(qiáng)烈，所以電導(dǎo)率是增加的。另一反面，用鑄造的方法制得的樣品中，第二種影響比第一種影響作用更強(qiáng)烈，結(jié)果就導(dǎo)致電導(dǎo)率的下降。退火硬化效應(yīng)冷軋后的樣品的高度下降20%、40%和60%，所有樣品都在160至600°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火處理。圖7表示，粉末冶金樣品及鑄造樣品經(jīng)過(guò)冷軋以后的硬度隨退火溫度的變化規(guī)律。從圖中可以看出，對(duì)于各種變形程度的樣品來(lái)說(shuō)，再結(jié)品溫度都超過(guò)400C，與純銅相比，合金元素Ag造成了再結(jié)品溫度的提高。圖7表明，在160-400C范圍內(nèi)，無(wú)論是粉末法制得的合金還是鑄造法制得的合金，隨著變形程度增加，硬度值是增加的。這種結(jié)果主要存在于含少量其他元素的銅合金中，比如Al,Au,Ga,Pd,Rh,Ni和Zni,2。這種結(jié)果支持一種解釋退火硬化現(xiàn)象的假設(shè)，溶質(zhì)分離形成位錯(cuò)，好像間隙固溶體中形成的Cottrel環(huán)境一樣1,2?；诒敬卧囼?yàn)，冷變形后IM和PMCu-4Ag合金進(jìn)行160-400°c范圍的退火，可以注意到，退火硬化效應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是溶質(zhì)銀偏析到位錯(cuò)上而造成的硬度增加。圖7表明，同樣的變形程度下(20%,40%,60%)，在所有退火溫度下，IMCu-4Ag的硬度均比PMCu-4Ag的硬度值高。與經(jīng)過(guò)冷變形的PMCu-4Ag合金的初始硬度值比較，經(jīng)過(guò)冷變形的IMCu-4Ag合金的初始硬度值更高。然而，與IMCu-4Ag合金相比，PMCu-4Ag合金的退火強(qiáng)化效果更為密集強(qiáng)烈。粉末冶金過(guò)程中產(chǎn)生了較為細(xì)小的晶粒顯微組織和大量的缺陷，與鑄造的微觀結(jié)構(gòu)相比較，粉末法制得的合金更容易實(shí)現(xiàn)退火硬化效應(yīng)。對(duì)于IMCu-4Ag，在變形20%時(shí)候硬度提高最多，為22HV，而此時(shí)PMCu-4Ag為24HV。IMCu-4Ag合金經(jīng)過(guò)40%變形后退火，硬度最大提高了23HV，而此時(shí)的PMCu-4Ag為28HV。由于退火硬化效應(yīng)，硬度最大值提高，在IMCu-4Ag和PMCu-4Ag合金經(jīng)過(guò)60%變形后，大約為27HV和31HV。早前的數(shù)據(jù)被文獻(xiàn)所證實(shí)1,2,4,5,12,17,18,伴隨著退火硬化效應(yīng)，強(qiáng)度會(huì)有所提高，預(yù)變形程度增加，導(dǎo)致大量的缺陷，導(dǎo)致更加密集的部分脫位重組，導(dǎo)致退火過(guò)程中溶質(zhì)原子與晶格缺陷相互作用。冷變形IMCu和PMCu樣品在退火過(guò)程中的行為是相似的。在240-260C左右，硬度顯著下降，這是因?yàn)榘l(fā)生了再結(jié)品。對(duì)于IMCu和PMCu而言，最強(qiáng)烈的退火硬化效應(yīng)發(fā)生在260C。然而，在相同溫度下，IMCu和PMCu的硬度顯著降低，這是因?yàn)榛貜?fù)和再結(jié)品。圖8表示電導(dǎo)率隨退火溫度的變化規(guī)律。在160-400C范圍內(nèi)退火，IMCu-4Ag和PMCu-4Ag的電導(dǎo)率慢慢上升，此時(shí)退火硬化效應(yīng)出現(xiàn)，因?yàn)槠龅你y原子離開位錯(cuò)是的固溶效果減弱。純態(tài)的銅原子半徑為128pm19,20，而純態(tài)的銀原子半徑為144pm20。這表明，銀原子溶入銅原子品格中，銅的晶格參數(shù)會(huì)增加。因此，銀發(fā)生偏析時(shí)，銅品格將會(huì)變得類似于純銅品格，此時(shí)導(dǎo)電性就提高了21。進(jìn)一步退火則由于恢復(fù)和再結(jié)品，兩種合金的電導(dǎo)率都會(huì)增加。最佳的硬度和電導(dǎo)率的組合是經(jīng)過(guò)60%變形后再經(jīng)過(guò)260C退火的Cu-4Ag合金。結(jié)論1在粉末法和鑄造法制得的Cu-Ag合金中，銀元素對(duì)于提高再結(jié)品溫度有顯著效果。對(duì)于Cu-Ag合金，在150-400°C退火溫度范圍內(nèi)有退火硬化效應(yīng)，硬度與預(yù)變形程度有關(guān)。在強(qiáng)化粉末法制得的Cu-4Ag和鑄造法制得的Cu-4Ag中，退火硬化效應(yīng)扮演了重要角色，退火硬化效應(yīng)作用于PMCu-4Ag的效果大于IMCu-4Ag。Cu-Ag合金中的退火硬化效應(yīng)可應(yīng)用于電插頭的生產(chǎn)。鳴謝作者感謝塞爾維亞共和國(guó)科學(xué)部的財(cái)政支持，項(xiàng)目TR19018.0 102030405060 70Refinaldeformationdegree/%0 102030405060 70Refinaldeformationdegree/%>T/W爵1.鑄造樣品的維氏硬度隨預(yù)變形程度變化規(guī)律Refinaldeformationdegree/%2.鑄造樣品顯微硬度隨預(yù)變形程度變化規(guī)律

60?IMCu—■—IMCu-4Agr t nr60?IMCu—■—IMCu-4Agr t nr1020 30405060 70Reffnaldeformationdegree/%3.鑄造樣品電導(dǎo)率隨預(yù)變形程度的變化規(guī)律4.樣品IM和樣品PM的硬度隨總變形程度變化規(guī)律OOOOOOOOOOO086420864224!14—1—4—'60，50,40-30-20*O70Deformationdegree/%5.樣品IM和樣品PM的顯微硬度隨總變形程度的變化規(guī)律

TE罷、wmonpuoo-E(J_」ua)_TE罷、wmonpuoo-E(J_」ua)_山60S0如3020們——a—PMCuMAg-.-IMCu…■…IMClMAq1020 30 40 50 60 70奐formationdegree/%6.樣品IM和樣品PM的電導(dǎo)率隨總變形程度的變化規(guī)律NCu￡=60%PMCib4Ag￡=40%PMCuK%FMCuq%■ -NCu￡=60%PMCib4Ag￡=40%PMCuK%FMCuq%■ -IMQl-4Age=20%—?—PMCi>4Agef2Q%―*—PMCu-4AqrfO%一-：一FMCuW飾50 100150200250300350400450500550600T&mpfiraturfi/^C7.冷軋IMCu和PMCu和Cu-4%Ag合金的硬度隨退火溫度變化規(guī)律_?—WiCu-4A^￡=20% —B—ElCu-4Ajq￡==40%* 「■，PM34Aqs=60% PMCu點(diǎn)％35' ——PMCu€=^IU% '—x—FMCu￡=60%--IMCu-^Age=20% ?*■*-IMCu-4Aq€f4O%--a--IMCu-i5Ag￡=6O% ■---IMCurfu%-*lh/1Cus=40% * -IMCue=60%"l' ' ■ l - ' " ' 4 ' ■ '0 50 1001SD200^0300350400450500550600Terrperature/°C8.冷軋IMCu和PMCu和Cu-4%Ag合金的電導(dǎo)率隨退火溫度變化規(guī)律參考文獻(xiàn)M.Bader,G.T.EldisandH.Warlimont:Metall.Trans.A,1976,7A,249-255.J.M.VitekandH.Warlimont:Metall.Trans.A,1979,10A,1889-1892.S.J.Lee,S.W.Lee,K.H.Kim,J.H.HahnandJ.C.Lee:ScriptaMater.,2007,56,457-460.A.VarchavskyandE.Donoso:Mater.Lett.,1997,31,239-245.A.VarchavskyandE.Donoso:J.Therm.Anal.Calorim.,1999,57,607-622.J.Groza:J.Mater.Eng.Perform.,1992,1,113-121.S.Strehle,S.Menzel,H.Wendrock,J.Acker,T.GemmingandK.Wetzig:Microelectron.Eng.,2004,76,205-211./13th_papers/docs/EML021.pdfJ.B.Liu,L.MengandZ.Y.Weng:Mater.Sci.Eng.A,2006,A435-436,237-244.F.Lenel:‘Powdermetallurgyprinciplesandapplications’，160TOC\o"1-5"\h\z204;1980,Princeton,MetalPowderIndustriesFederation.S. L.Zhang,J. M.E. Harper andF.M. Heurle:J. Electron.Mater.,2001,30,11-15.S. Nestorovic'andD. Markovic':Mater. Trans.Jim,1999, 40, 22-0224.S. Nestorovic': Bull. Mater. Sc