摘要
CuCrZr合金由于其同时具备高强高导的性能而在电气电子等领域收到广泛关注。CuCrZr合金的高强度来自对其基体组织的各种强化措施，如细晶强化、形变强化和沉淀强化。而作为该类合金的典型强化方式—沉淀强化的效果受制于初始的凝固组织与后续的热处理工艺。本文运用液态金属冷却法(LMC)定向凝固技术制备了不同凝固速率的Cu-0.67Cr-0.3Zr合金，并进行了固溶时效处理。使用金相显微镜、XRD衍射仪、扫描电子显微镜与透射电子显微镜对不同状态试样的微观组织结构进行了表征，并研究了合金的强度、耐磨性以及导电性能随凝固速率及时效工艺变化规律，得出以下结论： 不同凝固速率下试样的微观结构表征表明:在较慢的5μm/s凝固速率以下，合金以平界面生长；在5-500μm/s的凝固速率范围内，合金为胞晶生长；而在快速凝固的1000μm/s的凝固速率以上呈现枝晶生长。这一结果表明在实际的生产中，合金往往以胞晶的方式凝固。 在胞晶生长的范围内，胞晶间为Cu-Cr棒状共晶组织，且胞晶尺寸与共晶组织间距随凝固速率的增加而逐渐减小。另外，在各凝固速率试样胞晶中均存在密度不同的共格FCC-Cr纳米颗粒。力学性能测试结果表明，随凝固速率的增加，共晶组织的细化及FCC-Cr纳米颗粒密度的增加提升了合金的强度与硬度，合金电导率则因随凝固速率增大导致的溶质含量的增加而降低。 在950℃固溶处理2h后，不同时效温度试样的测试结果表明：在350℃时效6h不能有效提高合金的性能；而在450℃时效后，胞晶内部的FCC富Cr相转变为BCC结构，在提升合金强度（202.36MPa-299.72MPa）的同时净化了基体组织，提高了合金的导电性能（49.88%IACS-84.1%IACS）；时效温度超过450℃时发生过时效现象，在Gibbs-Thomson效应的作用下，BCC-Cr颗粒逐渐长大的同时密度下降，导致强化效果降低。 针对FCC富Cr相与BCC富Cr相的强化机制分析表明：尺寸小于35nm的FCC析出相遵循位错切割机制，而尺寸大于1.4nm的BCC析出相遵循位错绕过（奥罗万）机制。 在450℃时效后的试样的测试结果表明：在时效2小时后强度、导电性能获得明显的提高；随时效时间的延长，强度、导电性能变化不明显。 摩擦磨损实验测试结果表明：主要的磨损机制均为粘着磨损、磨粒磨损与氧化磨损。不同状态试样的磨损量均与强度的变化趋势相反，强度越高，磨损量越低。
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