合金纤维相的冷拉拔分析

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纳米Ag纤维相强化Cu-Ag合金具有较高强度可抵抗强磁场Lorentz力并兼有较高电导率可避免大电流产生高Joule热。因此，这种合金目前在强磁场线圈绕组中作为导体材料具有重要的应用前景。 在这种合金的原始组织中，除基体外还存在富Ag或者Cu-Ag共晶体。经过较大冷应变后，这些组织组成物可演变成为纳米纤维强化相，合金便成为具有纤维相增强的微复合体，能够比一般组织形态的导体合金表现出更为优良的强度及导电性能。在形成纤维相的应变过程中，导电性能一般会随应变程度的增加而下降，其变化规律与显微组织有密切关系。分析了应变影响Cu-24%Ag合金导电性能的因素，认为在冷变形过程中纤维相直径减小到纳米级别而接近电子平均自由程时会对传导电子产生更强烈的散射作用而严重损害导电性能。研究发现，溶质原子在冷变形过程中由于溶解度变化会重新溶入基体，也会因点缺陷散射效应的变化导致合金导电性能发生变化。已有的研究表明，合金中Ag含量及第三组元不同，在强应变纤维组织形成过程中导电性能的变化规律也相应地不同。然而，已有研究主要针对具有原始组织基本不存在共晶体或存在连续共晶体的合金，导电机制研究局限于一般Cu/Ag界面的散射作用。 1.实验方法 用给定配比的电解铜、高纯银在真空感应炉中熔炼成分为Cu-12%Ag的合金，氩气保护下在铜模中浇注成直径为23.0mm的棒状铸锭，分别于700及720℃均匀化退火2h。对铸锭表面进行车削加工后在室温下经多道次拉拔。 2.结果 由于共晶体数量较少并难以分辨出两相层叠结构，因而基本表现为离异共晶形态。在均匀化退火时，不平衡组织的溶解和团聚导致了共晶体的离散化，先共晶基体中的过饱和Ag也得以析出，并形成一些弥散分布的次生相颗粒。 冷变形过程中，基体、共晶体及富Ag次生相均沿拉伸方向变形，共晶组织演变成宽约1um的带状。Cu和Ag两相的协同变形可使合金在横截面上始终保持加工前Cu相基体包围岛状共晶体的形态。在更大变形程度下，共晶条带演变成纤维束，直径和间距均随变形程度增大而减小。 共晶体内部包含若干更紧密排列的纤维，直径大约为5～20nm，其中出现清晰平直的Moire条纹，表明内部位错很少。这说明强烈应变导致纤维晶体的直径和间距小于胞状位错亚结构稳定存在的临界尺寸，使得位错亚结构失稳而被比表面积迅速增大的晶界和相界吸收。 3.结论 (1)Cu-12%Ag合金共晶体在强烈冷拉拔应变过程中演变为纤维束结构，合金主要依赖共晶体纤维束之间的Cu基体导电。 (2)随变形程度增加，共晶体纤维束间距减小，导致合金电导率下降，尤其当变形程度较大时，电导率下降更为显著。 (3)应变过程中共晶体纤维束与Cu基体界面间距减小或比表面积增大是合金电导率下降的主要因素，根据界面散射模型建立的电阻率与应变量之间的定量关系，可以反映拉拔变形引起的组织纤维化过程对合金导电性能的影响规律。(图/文www.wxlgjx.cn)

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