多相共析出铜合金恒电流法时效析出行为及强化机理研究

多相共析出铜合金是集成电路工业的关键材料之一，但长期以来在时效析出序列上存在争议。本项目采用恒电流法对合金等温加热和等速（变温）加热时效析出动力学进行研究，通过测试合金在不同温度等温下电阻率与时间或不同加热速度下电阻率与温度的关系，揭示合金多相时效析出动力学规律并同时建立等温加热时效动力学图和连续加热时效动力学图，从理论上分析合金时效析出的关键宏观因素；利用先进分析测试手段，重点对时效过程中析出相的种类、形核机制进行研究；通过上述研究，探索合金多相时效过程的热力学、动力学、形核和长大机制问题，对诠释合金过饱和固溶体在等温时效和变温时效条件下的脱溶序列、多相时效析出机制和时效析出动力学规律及对性能的影响有重要的学术意义。课题的实施有助于拓展和深化其它多相共析出强化合金的研究内涵。

时效强化型Cu-Cr-Zr合金由于具有优良的综合性能，被广泛应用于连铸钢结晶器、集成电路引线框架、列车接触线等领域。目前，对其高温热变形行为研究较少，且对合金的时效析出相也没有统一认识。. 本研究利用Gleeble-1500D型热模拟试验机对Cu-Cr-Zr-RE合金进行等温热压缩变形，研究了其应力-应变曲线，在此基础上计算了合金的热变形激活能，构建了本构方程和热加工图，探讨了合金发生动态再结晶的临界条件；对固溶态合金先进行不同程度的冷变形，而后在250 ℃~400 ℃范围内进行时效处理，研究了冷变形程度和时效温度对合金显微硬度和导电率的影响，分析了合金析出相的种类及形貌。. 结果表明：根据合金在热压缩过程中的应力-应变曲线，可知Cu-Cr-Zr 和Cu-Cr-Zr-Y(Ce)合金的主要软化机制是动态回复和动态再结晶，并根据双曲正弦模型，求出了热变形激活能，构建了本构方程；根据动态材料模型，绘制了合金的热加工图，并结合材料的微观组织，制定了合金的最优热加工工艺；根据加工硬化率-流变应力模型，确立了Cu-Cr-Zr-Y合金发生动态再结晶的临界条件；稀土元素Y 的添加促进了合金动态再结晶的发生；时效温度越高，时效前冷变形程度越大，越有利于合金第二相的析出，合金的综合性能越高，获得最优综合性能的时效时间越短；稀土元素Y和Ce的添加，提高了合金时效后的显微硬度，但合金的导电率略有下降；固溶态Cu-Cr-Zr-Y合金80%冷变形后，经300 ℃时效18小时后，析出相为面心立方的Cr，与Cu基体完全共格，经350 ℃时效8小时后，析出相为体心立方的Cr相和Cu4Zr。