陳剛 段為樑 吳旭升

摘要：在Gleeble3500D熱模擬試驗(yàn)機(jī)上，對(duì)擠壓態(tài)CuCr25合金在應(yīng)變速率為0.01～10 s-1，變形溫度為750～900 ℃的條件下進(jìn)行恒溫壓縮模擬實(shí)驗(yàn).結(jié)果表明：擠壓態(tài) CuCr25合金在熱變形過(guò)程中流變應(yīng)力隨變形溫度升高和應(yīng)變速率降低而減?。豢捎秒p曲正弦模型來(lái)描述合金的流變行為，其平均激活能為383.4 kJ/mol；基于動(dòng)態(tài)材料模型獲得了擠壓態(tài) CuCr25合金的熱加工圖，并結(jié)合金相顯微組織分析得到了該合金在實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)較優(yōu)的熱加工工藝參數(shù)范圍：加工溫度830～900 ℃，應(yīng)變速率為0.01～0.1 s-1.

關(guān)鍵詞：擠壓態(tài) CuCr25合金；熱壓縮變形；變形激活能；加工圖

中圖分類號(hào)：TG301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

CuCr合金具有強(qiáng)度和硬度高、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性好以及抗腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于制備電阻電極、觸頭材料、集成電路引框架、電車及電力火車架空導(dǎo)線、電動(dòng)工具的轉(zhuǎn)向器、大型高速渦輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)線、電工開(kāi)關(guān)以及電動(dòng)機(jī)集電環(huán)等要求高導(dǎo)電率高強(qiáng)度的產(chǎn)品，尤其是在大功率高中壓真空開(kāi)關(guān)中CuCr合金顯示出其廣闊的應(yīng)用前景[1-3].目前，關(guān)于銅鉻材料的研究，主要集中在制備工藝方面，而關(guān)于銅鉻合金材料高溫?zé)嶙冃蔚难芯浚r有報(bào)道.

熱加工是合金材料制備的關(guān)鍵工序，在熱變形加工中，材料由于熱力作用其組織性能發(fā)生復(fù)雜的冶金學(xué)變化，宏觀上的熱流變應(yīng)力是表征合金在熱變形過(guò)程中材料塑性變形性能的一個(gè)最基本量，研究熱變形過(guò)程中的熱流變應(yīng)力對(duì)金屬塑性變形理論的研究以及制定合理的熱加工工藝具有重要的作用.熱加工圖是基于動(dòng)態(tài)材料模型（DMM）的能量圖和失穩(wěn)圖的疊加，在合金熱加工過(guò)程的優(yōu)化以及新材料加工參數(shù)的設(shè)置中得到廣泛應(yīng)用[4-7].目前，對(duì)銅合金的熱變形行為和加工圖已有較多的研究報(bào)道，張輝等[8]對(duì)KFC銅合金熱壓縮變形流變應(yīng)力進(jìn)行了分析；張良等[9]對(duì)Cu8.0Ni1.8Si0.15Mg合金熱變形行為進(jìn)行了研究；劉勇等[10]對(duì)鎢含量不同的WCu復(fù)合材料高溫變形行為進(jìn)行了研究；肖艷紅[11]等對(duì)H62黃銅流變行為建立了本構(gòu)模型；Gronostajsk[12]根據(jù)鋁青銅的熱壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線作出熱加工圖并對(duì)其熱變形行為進(jìn)行了分析.本文在Gleeble3500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上，對(duì)擠壓態(tài)CuCr25合金在不同溫度、不同變形速度下進(jìn)行圓柱體高溫單道次軸對(duì)稱壓縮試驗(yàn)，得到該合金的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線，通過(guò)對(duì)合金熱壓縮變形流變應(yīng)力、應(yīng)變速率以及變形溫度之間的關(guān)系的研究，計(jì)算出該合金的熱變形激活能，建立擠壓態(tài)CuCr25合金高溫流變應(yīng)力本構(gòu)方程及熱加工圖，為該合金后續(xù)軋制熱加工工藝的制定和優(yōu)化提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù).

1實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)用原材料為直徑為43 mm的CuCr25合金熱擠壓棒材，將原始棒材加工成尺寸為Φ10 mm×15 mm的壓縮試樣，熱壓縮試驗(yàn)在Gleeble3500熱模擬機(jī)上進(jìn)行.壓縮過(guò)程中，在圓柱體試樣兩端的槽內(nèi)填充75%石墨+20%機(jī)油+5%硝酸三甲苯脂，以減小變形過(guò)程中摩擦力對(duì)流變應(yīng)力的影響.變形溫度范圍為750～900 ℃，應(yīng)變速率為0.01～10 s-1，總壓縮真應(yīng)變?yōu)?.6，熱模擬實(shí)驗(yàn)的升溫速度為10 ℃/s，保溫時(shí)間為5 min.壓縮完成后立即水冷到室溫，以保留變形后的組織.采用線切割方法將變形試樣沿軸向中心剖開(kāi)，利用NEOPHOT32 金相顯微鏡觀察熱壓縮后的顯微組織.

3結(jié)論

1）擠壓態(tài)CuCr25合金在變形溫度為750～900 ℃，應(yīng)變速率為0.01～10 s-1時(shí)，發(fā)生明顯的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶；在相同的變形溫度下，流變應(yīng)力隨著變形速率的增加而升高，在相同的應(yīng)變速率下，真應(yīng)力水平隨溫度的升高明顯下降.

2）擠壓態(tài)CuCr25合金流變應(yīng)力行為滿足雙曲正弦模型，合金的平均激活能Q為383.4 kJ/mol，流變應(yīng)力方程為

=1.546 59×1017[sinh （0.010 37σ）]7.353 22×

exp （-383 4008.314T）

3） 擠壓態(tài)CuCr25合金在變形溫度為830～900 ℃，應(yīng)變速率大于1 s-1時(shí)材料會(huì)發(fā)生流變失穩(wěn)，在指定熱加工參數(shù)時(shí)應(yīng)避免；該合金的最佳熱變形工藝參數(shù)：變形溫度為830～900 ℃，應(yīng)變速率0.01～0.1 s-1.

參考文獻(xiàn)

[1]冼愛(ài)平， 朱耀宵.CuCr觸頭合金制備技術(shù)的發(fā)展[J]. 金屬學(xué)報(bào)， 2003， 9（3）： 225-233.

XIAN Aiping， ZHU Yaoxiao. The development of manufacture processing for CuCr contact alloy[J]. Acta Metallurgica Sinca， 2003，9（3）：225-233.（In Chinese）

[2]WANG Xinjian，DONG Xianping，WU Jiansheng. Effects of Cr dopant on the microstructure and electromigration performance of Cu interconnects [J].Applied Surface Science，2009，225（30）：9273-9278.

[3]李曉燕， 王順興， 田保紅. CuCr觸頭材料的制備方法及進(jìn)展[J]. 有色金屬加工， 2007， 36（4）： 10-15.

LI Xiaoyan， WANG Shunxing， TIAN Baohong. Present status and development of CuCr contact materials[J].Nonferrous Metals Processing，2007，36（4）： 10-15. （In Chinese）