时效处理对合金组织和性能的影响时效处理是什么 _时效

【时效处理对合金组织和性能的影响时效处理是什么】导读
采用低铍铜Cu-1.7Ni-0.5Be合金为研究对象，研究了时效温度和时效时间对Cu-1.7Ni-0.5Be合金的强度、电导率等性能和组织的影响。结果表明， Cu-1.7Ni-0.5Be合金经920 ℃×1 h固溶+480 ℃×6 h时效处理后的综合性能最佳，电导率为34.278 MS/m ，抗拉强度为758 MPa ，伸长率为21%；在0.25~10 h范围内，时效初期无明显析出相，合金强化主要体现为Be原子聚集区（G.P.区）强化，随着时效时间延长，合金的析出相逐渐形成并弥散分布；时效10 h时， 510 ℃温度下的析出相比480 ℃时的析出相更为粗大。在450~510 ℃的时效温度下，合金抗拉强度整体上均随着时效时间的延长先升后降， 450、480、510 ℃达到峰值的时间分别为8、6、2h ，时效温度越高越早达到峰时效；合金的电导率随着时效时间的增加，逐渐上升且增加速度逐渐变缓。合金在常温拉伸下的主要断裂方式为韧性断裂。
关键词:时效；抗拉强度；伸长率；电导率；析出相
铍青铜合金是一种典型的时效析出强化型合金，经过合理的热处理之后可以使合金具有高强度、高硬度、高导电性、高弹性等一系列优良的综合性能，是理想的高导、高强弹性材料，被广泛应用于电子电器、汽车制造、航空航天、油气钻探、仪器仪表等领域，因此制定合理的热处理参数对其性能的提高有着非常重要的意义。近年来，时效工艺对铍青铜合金组织和性能的影响得到研究者关注。目前国内外对铍铜合金在时效方面的研究多针对高强高铍铜，而对低铍铜相关研究报道较少。本课题选用铍含量较低的Cu-1.7Ni-0.5Be合金，利用导电仪、透射电镜等研究了时效温度和时效时间对Cu-Ni-Be合金的强度、电导率等性能和微观组织的影响，对实际生产提供参考。
1试验材料和方法
试验材料采用φ32 mm合金棒材，经ICP-AES测定，其化学成分（质量分数，下同）为Cu-1.7Ni-0.5Be 。该合金原材料为电解Cu（99.95% ，质量分数，下同）、Cu-3.8Be中间合金、镍板（99.99%）。采用非真空中频感应熔炼炉进行熔炼，浇注温度为1250 ℃ ，随后经过脱模、热锻、固溶、冷拉拔成φ32 mm的试样。合金进行920 ℃×1h固溶处理后快速水冷。将材料预先加工好后采用SX2-5-12型箱式电阻炉进行时效，炉内底部铺好木炭以减少氧化，分别在450、480、510 ℃下进行时效处理，时效时间分别为0.25、0.5、1、2、4、6、8、10 h 。采用D60K数字金属电导率测量仪测量合金的电导率，多次测量取平均值；使用WDW-200D电子万能材料拉伸试验机对合金进行抗拉强度测试，试样拉伸速率为1 mm· min-1 ，试样尺寸见图1；采用Quanta-200型扫描电镜对合金拉伸断口形貌进行观察；透射试样经机械减薄、压片、冲孔后在Gatan691型离子减薄仪上减薄，采用FEI Talos F200X型透射电镜观察合金的微观组织。

文章插图
图1 拉伸试样图
2试验结果与分析
2.1 合金的显微组织
铍青铜作为一种典型的时效析出强化型铜基合金，经固溶处理后得到过饱和α固溶体，在时效初期，不稳定的过饱和固溶体会发生分解形成Be原子聚集区（G.P.区），并随着时效进行， G.P.区范围逐渐扩大并转变成亚稳定的过渡相，最后变成稳定的平衡态CuBe相析出并长大。其过程可表示为:G.P.区→γ''→γ'→稳定γ 。图2为不同时效条件下合金的TEM组织。可以看出， 480 ℃×0.25 h处理后，合金组织中存在大量细小直径约为5 nm的圆盘状G.P.区，均匀分布于基体，呈现显著的明暗交替的衬度对比，时效0.25 h时并未形成明显的析出相；480 ℃时效6h时，晶体内部出现大量条形过渡相（γ''相或γ'相，箭头处），其长约7 nm ，宽约3 nm；在图2c中，过渡相已经长大粗化为γ相，呈椭球形，其长为300~500 nm ，宽约为250 nm 。510 ℃时效10 h时，与图1c相比，合金析出相更接近尺寸为400 nm的圆盘状。

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