cuagzr合金组织偏析形貌与形成机制研究(附件)【字数：11514】
Cu-Ag-Zr alloy’s segregation morphology and formation mechanismCu-Ag-Zr alloy’s segregation morphology and formation mechanism随着我国航空航天技术的发展，探索外太空的步伐逐渐加快。这就不断要求火箭发动机性能的提升，而火箭燃烧室是火箭发动机的核心组成，其性能好坏是决定发动机性能的关键。而在燃烧室中的材料要经受高温高压的双重考验，铜合金正是其主要应用材料，研究其组织缺陷对其研制和开发有着重要意义。本课题中主要对火箭燃烧室的铜银锆合金进行偏析缺陷的观察与研究。通过对铸造好的试样进行切割后，用蔡司显微镜和扫描电镜对其微观组织进行观察，寻找偏析组织，并对其元素含量进行能谱分析，都出偏析的主要成分与微观形貌；同时利用显微硬度计对合金测试显微硬度，重点比对偏析组织与正常组织的硬度关系，分析其对合金综合性能的影响；结合铜银、铜锆、银锆二元相图和铜银锆三元相图分析偏析可能的形成原因，并提出适当的解决方法。 试验表明铜银锆合金的偏析组织分布广泛，偏析元素为银和锆；偏析沿晶界产生，并伴随疏松等缺陷，偏析组织形貌为空洞状的结构和细小的裂缝状组织，偏析使合金性能下降；锆与银产生银锆化合物是偏析的主要组成。探讨了主要解决方法热处理和采用先进的快速凝固技术和粉末冶金技术。关键词: 铜银锆合金；偏析；偏析形貌；形成机制Abstract
Key Words: CuAgZr alloy;Segregation;Segregation morphology;Formation mechanism 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题的理论意义和实用价值 1
1.2.1高强高导铜合金定义 1
1.2.2 火箭燃烧室材料的性能要求 2
1.3 本课题国内外研究现状与发展趋势 3
1.3.1 国内外研究现状 3
1.3.2 发展趋势 4
1.4 高强高导铜合金的开发与制备 5
1.4.1 高强高导铜合金的开发 5
1.4.2 合金化法 6
1.4.3 复合材料法 9
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.4.4 常见的开发方法 9
1.4.5 高强高导铜合金的制备 10
第二章 试验装置与试验内容 12
2.1试验装置 12
2.1.1 带锯 12
2.1.2 试验打磨、抛光装置 12
2.1.3 蔡司显微镜 13
2.1.4 扫描电子显微镜 13
2.1.5 显微硬度计 13
2.2试验内容 14
2.2.1 材料准备 14
2.2.2 金相试样制作 14
2.2.3 金相观察 14
2.2.4 常规性能测试显微硬度测试 15
第三章 铜银锆合金的偏析相分析 16
3.1 金相分析 16
3.2 扫描电镜与能谱分析 17
3.3 显微硬度测试 20
3.4 本章小结 21
第四章 铜银锆合金的偏析形成机制分析 22
4.1 引言 22
4.2 偏析形成机制分析 22
4.3 偏析消除方法讨论 24
4.4本章小结 24
第五章 结论 26
致谢 27
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 引言
铜合金是在纯铜中加入一种或多种元素所构成的合金，它是人类历史上应用最早的金属，也是应用最广泛的金属材料之一。纯铜呈紫红色，其密度为8.96，熔点为1083℃。铜及铜合金具有杰出的导电性、导热性、延展性和良好的耐腐蚀性能。因其优良的物理和化学性能，铜合金在众多方面有着不可或缺的作用，如制作发电机﹑电缆﹑开关﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材[1]。
铜合金主要分为黄铜、青铜、白铜三类。本课题使用的铜银锆合金就属于广义上青铜的一种，这主要是因最早的铜锡合金呈青黑色。
铜银锆合金是我国目前处于开发中的一种高强高导铜合金的代表，其主要是为火箭发动机燃烧室所设计的一种耐高温高压的新型材料。其主要模仿美国的NarloyZ合金，该合金理论上可以应对目前我国火箭燃烧室1亿度的高温于真空环境的高压要求。虽然目前有学者在寻找可以替换铜合金的优秀材料，但在目前的科技水平上，想完全替代铜合金作用的材料几乎是不存在的。所以，对铜银锆合金进行研究对我国航空航天的发展与建立有自主知识产权的铜合金生产体系有着重要的战略和现实意义。
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.2.1高强高导铜合金定义
高强高导铜合金，是指屈服强度(δb)为铜的2~l0倍(360~1900MPa)，导电率为铜的45％~96％的铜合金。目前该合金理论上δb可以达到600~ 800 MPa，导电性在80IACS％以上[2]。它通常被设计为功能结构材料，其具有良好的物理和化学性能。高强高导铜合金作为一类新兴材料，是因为它既拥有传统合金材料强度高塑形好的特点，还同时具备抗氧化性、抗应力松弛、抗蠕变、抗应力腐蚀能力好、疲劳性能好、无氢脆性等优异的性能特点。其中，铜银锆合金为目前国外在该领域的研究前沿。目前研究较多的高强高导铜合金如下表11。
表11 常见高强高导铜合金
组成成分
%
抗拉强度
（MPa）
电导率
（％IACS）
99.60Cu10ppmO2
372
101
99.60Cu0.1Ag10ppmO2
372
99
Cu0.2Ag
350~400
96
Cu0.4Ag0.05~0.25Mg
400
75
Cu0.15Zr
470
90
Cu0.3Zr
420
92
Cu0.4Zr
450~500
85
Cu0.5Zr
482
83
Cu0.5Cr
450~500
80~85
Cu0.8Cr
430
85
Key Words: CuAgZr alloy;Segregation;Segregation morphology;Formation mechanism 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 选题的理论意义和实用价值 1
1.2.1高强高导铜合金定义 1
1.2.2 火箭燃烧室材料的性能要求 2
1.3 本课题国内外研究现状与发展趋势 3
1.3.1 国内外研究现状 3
1.3.2 发展趋势 4
1.4 高强高导铜合金的开发与制备 5
1.4.1 高强高导铜合金的开发 5
1.4.2 合金化法 6
1.4.3 复合材料法 9
1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
.4.4 常见的开发方法 9
1.4.5 高强高导铜合金的制备 10
第二章 试验装置与试验内容 12
2.1试验装置 12
2.1.1 带锯 12
2.1.2 试验打磨、抛光装置 12
2.1.3 蔡司显微镜 13
2.1.4 扫描电子显微镜 13
2.1.5 显微硬度计 13
2.2试验内容 14
2.2.1 材料准备 14
2.2.2 金相试样制作 14
2.2.3 金相观察 14
2.2.4 常规性能测试显微硬度测试 15
第三章 铜银锆合金的偏析相分析 16
3.1 金相分析 16
3.2 扫描电镜与能谱分析 17
3.3 显微硬度测试 20
3.4 本章小结 21
第四章 铜银锆合金的偏析形成机制分析 22
4.1 引言 22
4.2 偏析形成机制分析 22
4.3 偏析消除方法讨论 24
4.4本章小结 24
第五章 结论 26
致谢 27
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 引言
铜合金是在纯铜中加入一种或多种元素所构成的合金，它是人类历史上应用最早的金属，也是应用最广泛的金属材料之一。纯铜呈紫红色，其密度为8.96，熔点为1083℃。铜及铜合金具有杰出的导电性、导热性、延展性和良好的耐腐蚀性能。因其优良的物理和化学性能，铜合金在众多方面有着不可或缺的作用，如制作发电机﹑电缆﹑开关﹑变压器等电工器材和热交换器﹑管道﹑太阳能加热装置的平板集热器等导热器材[1]。
铜合金主要分为黄铜、青铜、白铜三类。本课题使用的铜银锆合金就属于广义上青铜的一种，这主要是因最早的铜锡合金呈青黑色。
铜银锆合金是我国目前处于开发中的一种高强高导铜合金的代表，其主要是为火箭发动机燃烧室所设计的一种耐高温高压的新型材料。其主要模仿美国的NarloyZ合金，该合金理论上可以应对目前我国火箭燃烧室1亿度的高温于真空环境的高压要求。虽然目前有学者在寻找可以替换铜合金的优秀材料，但在目前的科技水平上，想完全替代铜合金作用的材料几乎是不存在的。所以，对铜银锆合金进行研究对我国航空航天的发展与建立有自主知识产权的铜合金生产体系有着重要的战略和现实意义。
1.2 选题的理论意义和实用价值
1.2.1高强高导铜合金定义
高强高导铜合金，是指屈服强度(δb)为铜的2~l0倍(360~1900MPa)，导电率为铜的45％~96％的铜合金。目前该合金理论上δb可以达到600~ 800 MPa，导电性在80IACS％以上[2]。它通常被设计为功能结构材料，其具有良好的物理和化学性能。高强高导铜合金作为一类新兴材料，是因为它既拥有传统合金材料强度高塑形好的特点，还同时具备抗氧化性、抗应力松弛、抗蠕变、抗应力腐蚀能力好、疲劳性能好、无氢脆性等优异的性能特点。其中，铜银锆合金为目前国外在该领域的研究前沿。目前研究较多的高强高导铜合金如下表11。
表11 常见高强高导铜合金
组成成分
%
抗拉强度
（MPa）
电导率
（％IACS）
99.60Cu10ppmO2
372
101
99.60Cu0.1Ag10ppmO2
372
99
Cu0.2Ag
350~400
96
Cu0.4Ag0.05~0.25Mg
400
75
Cu0.15Zr
470
90
Cu0.3Zr
420
92
Cu0.4Zr
450~500
85
Cu0.5Zr
482
83
Cu0.5Cr
450~500
80~85
Cu0.8Cr
430
85
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