納米Ag纖維相強(qiáng)化Cu-Ag合金具有較高強(qiáng)度可抵抗強(qiáng)磁場(chǎng)Lorentz力并兼有較高電導(dǎo)率可避免大電流產(chǎn)生高Joule熱。因此，這種合金目前在強(qiáng)磁場(chǎng)線圈繞組中作為導(dǎo)體材料具有重要的應(yīng)用前景。
在這種合金的原始組織中，除基體外還存在富Ag或者Cu-Ag共晶體。經(jīng)過(guò)較大冷應(yīng)變后，這些組織組成物可演變成為納米纖維強(qiáng)化相，合金便成為具有纖維相增強(qiáng)的微復(fù)合體，能夠比一般組織形態(tài)的導(dǎo)體合金表現(xiàn)出更為優(yōu)良的強(qiáng)度及導(dǎo)電性能。在形成纖維相的應(yīng)變過(guò)程中，導(dǎo)電性能一般會(huì)隨應(yīng)變程度的增加而下降，其變化規(guī)律與顯微組織有密切關(guān)系。分析了應(yīng)變影響Cu-24%Ag合金導(dǎo)電性能的因素，認(rèn)為在冷變形過(guò)程中纖維相直徑減小到納米級(jí)別而接近電子平均自由程時(shí)會(huì)對(duì)傳導(dǎo)電子產(chǎn)生更強(qiáng)烈的散射作用而嚴(yán)重?fù)p害導(dǎo)電性能。研究發(fā)現(xiàn)，溶質(zhì)原子在冷變形過(guò)程中由于溶解度變化會(huì)重新溶入基體，也會(huì)因點(diǎn)缺陷散射效應(yīng)的變化導(dǎo)致合金導(dǎo)電性能發(fā)生變化。已有的研究表明，合金中Ag含量及第三組元不同，在強(qiáng)應(yīng)變纖維組織形成過(guò)程中導(dǎo)電性能的變化規(guī)律也相應(yīng)地不同。然而，已有研究主要針對(duì)具有原始組織基本不存在共晶體或存在連續(xù)共晶體的合金，導(dǎo)電機(jī)制研究局限于一般Cu/Ag界面的散射作用。
1.實(shí)驗(yàn)方法
用給定配比的電解銅、高純銀在真空感應(yīng)爐中熔煉成分為Cu-12%Ag的合金，氬氣保護(hù)下在銅模中澆注成直徑為23.0mm的棒狀鑄錠，分別于700及720℃均勻化退火2h。對(duì)鑄錠表面進(jìn)行車(chē)削加工后在室溫下經(jīng)多道次拉拔。
2.結(jié)果
由于共晶體數(shù)量較少并難以分辨出兩相層疊結(jié)構(gòu)，因而基本表現(xiàn)為離異共晶形態(tài)。在均勻化退火時(shí)，不平衡組織的溶解和團(tuán)聚導(dǎo)致了共晶體的離散化，先共晶基體中的過(guò)飽和Ag也得以析出，并形成一些彌散分布的次生相顆粒。
冷變形過(guò)程中，基體、共晶體及富Ag次生相均沿拉伸方向變形，共晶組織演變成寬約1um的帶狀。Cu和Ag兩相的協(xié)同變形可使合金在橫截面上始終保持加工前Cu相基體包圍島狀共晶體的形態(tài)。在更大變形程度下，共晶條帶演變成纖維束，直徑和間距均隨變形程度增大而減小。
共晶體內(nèi)部包含若干更緊密排列的纖維，直徑大約為5～20nm，其中出現(xiàn)清晰平直的Moire條紋，表明內(nèi)部位錯(cuò)很少。這說(shuō)明強(qiáng)烈應(yīng)變導(dǎo)致纖維晶體的直徑和間距小于胞狀位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定存在的臨界尺寸，使得位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而被比表面積迅速增大的晶界和相界吸收。
3.結(jié)論
(1)Cu-12%Ag合金共晶體在強(qiáng)烈冷拉拔應(yīng)變過(guò)程中演變?yōu)槔w維束結(jié)構(gòu)，合金主要依賴(lài)共晶體纖維束之間的Cu基體導(dǎo)電。
(2)隨變形程度增加，共晶體纖維束間距減小，導(dǎo)致合金電導(dǎo)率下降，尤其當(dāng)變形程度較大時(shí)，電導(dǎo)率下降更為顯著。
(3)應(yīng)變過(guò)程中共晶體纖維束與Cu基體界面間距減小或比表面積增大是合金電導(dǎo)率下降的主要因素，根據(jù)界面散射模型建立的電阻率與應(yīng)變量之間的定量關(guān)系，可以反映拉拔變形引起的組織纖維化過(guò)程對(duì)合金導(dǎo)電性能的影響規(guī)律。(圖/文www.n9955.com)