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第1章 高强导电铜合金概述1

1.1 引言1

1.2 高强导电铜合金的强化方式2

1.2.1 形变强化2

1.2.2 纤维强化3

1.2.3 颗粒强化4

1.2.4 弥散强化5

1.2.5 细晶强化6

1.2.6 固溶强化7

1.2.7 析出强化7

1.3 高强导电铜合金的制备方法8

1.3.1 粉末冶金法9

1.3.2 快速凝固法9

1.3.3 内氧化法10

1.3.4 机械合金化法12

1.3.5 碳热还原法14

1.3.6 喷射沉积法15

1.3.7 大塑性变形法16

1.4 纳米弥散强化铜合金的研究概述17

1.4.1 国内外弥散强化铜合金的研究现状17

1.4.2 弥散强化相含量对合金性能的影响18

1.4.3 退火对弥散强化铜合金性能的影响18

1.4.4 弥散强化铜合金的高温性能20

1.4.5 制备工艺对弥散强化铜合金性能的影响20

1.5 引线框架铜合金的研究概述23

1.5.1 引线框架材料的分类及其现状23

1.5.2 引线框架铜合金带材的生产25

1.5.3 Cu-Fe（-P）系合金26

1.5.4 Cu-Ni-Si系合金27

1.5.5 Cu-Cr-（Zr）系合金28

1.6 弹性导电铜合金的研究概述30

1.6.1 弹性导电铜合金的分类30

1.6.2 Cu-Ni-Sn系合金31

1.6.3 Cu-Ni-Al（Si）系合金33

参考文献35

第2章 Cu-Fe-P系合金框架带材41

2.1 引言41

2.2 Cu-Fe-P合金的设计思想及主要代表43

2.2.1 合金设计思想43

2.2.2 主要Cu-Fe-P系合金概述46

2.3 Cu-Fe-P合金的铸态及均匀化组织49

2.3.1 合金铸态组织49

2.3.2 合金均匀化组织49

2.3.3 合金均匀化制度52

2.4 Cu-Fe-P合金的热轧及固溶态组织性能53

2.4.1 合金热轧态组织53

2.4.2 合金固溶态组织55

2.4.3 后续时效对合金性能的影响57

2.4.4 合金的析出相及其长大58

2.5 Cu-Fe-P合金的形变热处理61

2.5.1 合金冷轧态组织性能61

2.5.2 淬火制度的影响64

2.5.3 合金的组合时效67

2.6 Cu-Fe-P合金的强化机制与相变机制73

2.6.1 合金的强化机制73

2.6.2 合金的相变机制75

2.7 微量元素对Cu-Fe-P合金性能的影响80

2.7.1 Cr对合金性能的影响80

2.7.2 Mg对合金性能的影响81

2.7.3 Re对合金性能的影响82

2.7.4 P对合金性能的影响83

参考文献88

第3章 Cu-Ni-Si系合金框架带材91

3.1 引言91

3.2 Cu-Ni-Si系合金设计原理及工艺原理92

3.2.1 Cu-Ni-Si系合金的成分设计92

3.2.2 Cu-Ni-Si合金的熔炼与铸造95

3.2.3 Cu-Ni-Si合金的均匀化退火96

3.2.4 Cu-Ni-Si合金带材热轧在线淬火工艺96

3.2.5 Cu-Ni-Si合金的形变热处理107

3.3 Cu-Ni-Si合金强化机制与析出相的结构112

3.3.1 Cu-Ni-Si合金的强化机制112

3.3.2 低含量Cu-Ni-Si合金中的析出相结构115

3.4 引线框架用Cu-Ni-Si系合金产业化生产工艺122

3.4.1 Cu-Ni-Si系合金产业化生产线的装备条件122

3.4.2 Cu-1.5 Ni-0.3 4Si+Mg合金的产业化工艺123

3.4.3 Cu-2.0Ni-0.5 8Si+Mg合金产业化工艺124

3.5 其他铜合金中添加Ni、Si元素后的基本特性132

3.5.1 Cu-Zn合金中添加Ni、Si元素132

3.5.2 Cu-Cr-Zr合金中添加Ni、Si元素136

参考文献136

第4章 Cu-Cr-Zr系合金框架带材139

4.1 引言139

4.2 Cu-Cr-Zr系合金热轧在线淬火工艺和组织性能141

4.2.1 Cu-Cr-Zr系合金的铸态组织141

4.2.2 Cu-Cr-Zr系合金的均匀化处理142

4.2.3 Cu-Cr-Zr系合金的固溶处理145

4.2.4 Cu-Cr-Zr系合金的热轧淬火工艺及其优化145

4.2.5 热轧在线淬火态Cu-Cr-Zr系合金的组织148

4.3 Cu-Cr-Zr系合金形变热处理工艺及其组织性能150

4.3.1 Cu-Cr-Zr系合金一次冷轧时效工艺和组织性能150

4.3.2 Cu-Cr-Zr系合金二次冷轧时效工艺和组织性能157

4.3.3 不同工艺下的Cu-Cr-Zr系合金性能的研究161

4.4 Cu-Cr-Zr系合金冷轧过程中的回溶164

4.4.1 峰时效态和过时效态合金二次冷轧后的性能164

4.4.2 峰时效态和过时效态合金的TEM组织164

4.4.3 峰时效态和过时效态合金二次冷轧后的时效性能165

4.4.4 关于冷变形诱发析出相回溶问题的讨论165

4.5 Cu-Cr-Zr系合金的热稳定性168

4.5.1 Cu-Cr-Zr系合金的软化温度测定168

4.5.2 Cu-Cr-Zr系合金退火过程中的组织演变169

4.5.3 Cu-Cr-Zr系合金高温软化机制170

4.6 Cu-Cr-Zr系合金相、相结构以及在时效过程中的演变173

4.6.1 Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金中粗大相的种类、结构和位向关系173

4.6.2 Cu-Cr-Zr系合金时效过程中的相变特征180

4.6.3 Cu-Cr-Zr系合金时效析出相的晶体学讨论188

4.6.4 合金元素对Cu-Cr-Zr系合金中相和时效性能的影响193

参考文献199

第5章 沉淀相变晶体学203

5.1 引言203

5.2 沉淀相变晶体学研究方法概述203

5.2.1 马氏体相变及马氏体晶体学表象理论简介204

5.2.2 O点阵模型207

5.2.3 不变线模型209

5.2.4 O线模型216

5.2.5 结构台阶模型与近重合点阵模型218

5.2.6 边－边匹配模型221

5.3 典型晶体学研究方法在Cu-Ni-Si合金中的应用223

5.3.1 fcc/orthogonal体系中的密排对密排关系223

5.3.2 δ-Ni2Si沉淀相形貌和位向关系的晶体学分析224

5.4 结束语227

参考文献228

第6章 Cu-Al2O3弥散强化铜合金232

6.1 引言232

6.2 内氧化热力学与动力学236

6.2.1 Cu-Al合金内氧化热力学236

6.2.2 Cu-Al合金的内氧化动力学238

6.3 Cu-0.5 4Al2O3弥散强化铜合金的制备及其组织与性能245

6.3.1 合金制备工艺246

6.3.2 热压烧结坯锭的组织与性能246

6.3.3 挤压态弥散强化铜合金的组织与性能247

6.3.4 挤压棒材的冷拉拔加工组织与性能250

6.3.5 氢气退火对冷拉拔弥散强化铜合金组织及性能的影响252

6.3.6 拉伸及断裂行为254

6.3.7 挤压工艺对Cu-0.5 4Al2O3合金组织和性能的影响257

6.3.8 烧氢膨胀及氧含量测定结果260

6.4 Cu-Al2O3弥散强化铜合金高温变形特性263

6.4.1 热压缩条件对弥散强化铜合金真应力－真应变曲线的影响263

6.4.2 压缩条件对峰值应力的影响265

6.4.3 高温变形本构方程的建立267

6.4.4 压缩变形后的合金显微组织研究268

6.4.5 压缩过程中合金开裂行为研究272

6.5 Cu-Al2O3弥散强化铜合金的强化和导电机制275

6.5.1 弥散强化相Al2O3的形状、大小、分布特征275

6.5.2 弥散强化铜合金的强化机制279

6.5.3 弥散强化铜合金的导电机制282

参考文献284

第7章 Cu-TiB2弥散强化铜合金288

7.1 引言288

7.2 束熔体原位反应法制备Cu-TiB2合金热力学与动力学289

7.2.1 Cu-Ti和Cu-B双束熔体原位反应热力学289

7.2.2 Cu-Ti和Cu-B双束熔体原位反应动力学291

7.3 双束熔体原位反应－快速凝固联合装置原型的设计297

7.3.1 高频感应线圈的优化设计298

7.3.2 反应器优化设计300

7.3.3 射流熔体的紊动特性300

7.3.4 快速冷凝系统的优化设计310

7.4 制备过程参数对Cu-TiB2合金组织和性能的影响313

7.4.1 扁型喷嘴反应器喷制Cu-TiB2合金313

7.4.2 圆孔型喷嘴反应器喷制Cu-TiB2合金326

7.4.3 几种原位反应过程模型的建立331

7.5 机械合金化法制备Cu-TiB2合金335

7.5.1 机械合金化对组织的影响335

7.5.2 机械合金化对硬度的影响337

7.5.3 原位反应动力学分析337

7.5.4 热处理对原位反应的影响339

7.5.5 原位反应机制340

参考文献342

第8章 Cu-Nb纳米弥散强化铜合金345

8.1 引言345

8.2 机械合金化法制备Cu-Nb合金粉末347

8.2.1 Cu-Nb粉末机械合金化工艺参数347

8.2.2 Cu-Nb粉末机械合金化过程研究347

8.2.3 过饱和Cu-Nb纳米晶粉末的形成机制354

8.3 Cu-Nb纳米晶粉末的热稳定性364

8.3.1 Cu-Nb粉末在退火中的结构与性能变化364

8.3.2 退火过程中Nb粒子的长大动力学369

8.3.3 影响Cu-Nb合金热稳定性的因素371

8.4 Cu-Nb合金的热压烧结及其组织性能373

8.4.1 热压烧结工艺对锭坯致密度的影响373

8.4.2 热压烧结工艺对合金微观结构的影响374

8.4.3 热压烧结工艺对合金力学与电学性能的影响377

8.5 Cu-Nb合金中纳米结构及相关基础问题384

8.5.1 纳米Nb颗粒的同素异构转变384

8.5.2 纳米尺寸效应与形变孪生389

参考文献397

第9章 Cu-Ni-X系弹性导电铜合金400

9.1 引言400

9.2 Cu-Ni-X合金成分设计原则及工艺流程401

9.2.1 成分设计原则及制备流程概述401

9.2.2 熔炼403

9.2.3 铸造403

9.2.4 热轧404

9.2.5 固溶404

9.2.6 冷轧404

9.2.7 时效404

9.2.8 表面清洗404

9.3 Cu-Ni-Al系合金405

9.3.1 Cu-Ni-Al合金的铸态组织405

9.3.2 Cu-Ni-Al合金的热加工性能406

9.3.3 Cu-Ni-Al合金的固溶组织412

9.3.4 Cu-Ni-Al合金的冷变形组织413

9.3.5 Cu-Ni-Al合金的淬火敏感性414

9.3.6 Cu-Ni-Al合金的相变及析出贯序421

9.3.7 Cu-Ni-Al合金的形变热处理427

9.3.8 Cu-Ni-Al合金的抗应力松弛性能437

9.3.9 设计的其他成分Cu-Ni-Al系合金的性能438

9.4 Cu-Ni-Si系合金439

9.4.1 Cu-Ni-Si合金的显微组织439

9.4.2 Cu-Ni-Si合金的沉淀析出行为445

9.4.3 Cu-Ni-Si合金的形变热处理449

9.4.4 Cu-Ni-Si合金的抗应力松弛性能451

9.4.5 设计的其他成分Cu-Ni-Si系合金的性能452

9.5 Cu-Ni-Sn系合金453

9.5.1 Cu-Ni-Sn合金微观组织分析453

9.5.2 Cu-Ni-Sn合金的相变455

9.5.3 Cu-Ni-Sn合金的TTT图462

9.5.4 Cu-Ni-Sn合金的性能465

参考文献468