摘要
Cu-Cr-Zr系合金具有优异的综合性能，其强度可以达到600MPa以上，电导率可以达到80%IACS以上，因此被广泛应用于高铁接触线、热交换装置、集成电路引线框架材料等。目前对于Cu-Cr-Zr系合金的研究主要阐明了合金成分、加工工艺和析出相对合金组织性能的影响规律，并且探究了合金的强化因素和强化机制。 为了进一步深入探索合金中析出相对合金强化作用的机理，本研究通过真空熔炼铁模浇铸Cu-0.55wt%Cr-0.05wt%Zr合金，对合金进行固溶时效处理后，借助光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)、室温拉伸性能、硬度和电导率测试等手段表征了合金经过一系列等时时效后组织、性能和析出相的变化。进一步利用原位拉伸试验重点观察了合金中析出相与位错的交互作用，深入探究了强化机制。并且基于电导率变化建立了合金的电导率方程和相变动力学方程。研究结果表明： 固溶处理后的Cu-0.55wt%Cr-0.05wt%Zr合金在时效过程中会有大量纳米Cr第二相从基体析出。随着时效温度的升高，Cr析出相形态发生改变，在500℃时效条件下为具有花瓣状应变衬度的共格析出相，而800℃下则为粗化的长棒状析出相，其晶体结构也从面心立方(FCC)转变为体心立方(BCC)。且统计析出相尺寸变化，其平均尺寸由500℃时效1h时的约1.9nm增大至800℃时效1h时的约150.7nm。析出过程中，析出相与基体的界面关系经历了“共格→半共格→非共格”的转变过程。 对不同时效条件下的样品进行原位拉伸试验，发现在500和600℃时效处理样品中，位错能够切过析出相，且两者的交互作用呈现出多种特征：析出相在应力场作用下存在衬度上的明显变化；不同位错在通过同一粒子时存在切过临界角不断减小，临界切应力不断增大的特点；同一位错在运动过程中存在不断受到不同粒子的反复钉扎和脱钉现象，导致位错滑移出现跳跃性和不连续性。 比较固溶态、700及800℃时效下位错与析出相的交互作用，研究其特征规律。发现700℃时效条件下，析出相对于位错的钉扎作用使其呈现分段运动特征；而800℃时效条件下，由于析出相尺寸过大，位错运动受到极大的阻碍作用且位错塞积在析出相前端。固溶态下几乎没有析出相的存在，位错运动受到的阻碍作用相对较小。 基于电导率变化建立了合金在不同等温时效温度下的电导率方程和相变动力学方程，研究其等温时效析出行为。合金的电导率方程可以用η=η0+k[1 exp(-btn)]进行表达，相变动力学方程可以用f=1 exp(-btn)进行表达，并且得到400、450、500、550℃下k值分别为48.4、55.6、59.5及56.5；b值分别为0.00138、0.01972、0.01768及0.00122；n值分别为1.52677、1.01106、1.35668及1.79804；各时效温度下η0值均为27.2。根据所建立的方程进行相应计算，绘制得到合金的等温转变动力学(TTT)曲线。
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