銅鈮復(fù)合線材的微觀組織演變和熱性能研究.pdf

1、Cu-Nb復(fù)合線材因具有高強(qiáng)高導(dǎo)的綜合性能而作為強(qiáng)磁場(chǎng)用導(dǎo)線材料,然而目前對(duì)線材制備過(guò)程中的微觀結(jié)構(gòu)的演變和線材的熱性能及熱穩(wěn)定性研究還不完善。所以本課題實(shí)驗(yàn)選用不同應(yīng)變量的集束拉拔Cu-Nb復(fù)合材料為研究對(duì)象,通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子背散射衍射(EBSD)、差熱分析(DSC)以及熱膨脹儀等分析手段,觀察分析了不同應(yīng)變量Cu-Nb復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)的演變和力學(xué)性能的變化,并通過(guò)熱性能測(cè)試技術(shù)表征線材的熱性

2、能及熱穩(wěn)定性,進(jìn)一步探究材料內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和殘余應(yīng)力隨溫度的演變,進(jìn)而揭示材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和熱性能及熱穩(wěn)定性的變化規(guī)律。本文的主要研究結(jié)果如下:
　　①經(jīng)集束拉拔后,Cu-Nb線材的Cu基體具有從微米到納米量級(jí)的多尺度特征,形變后 Cu基體形成平行于拉拔方向<111>絲織構(gòu);而Nb絲形成平行拉拔方向的纖維組織,織構(gòu)取向?yàn)槠叫杏诶畏较虻?110>絲織構(gòu)。經(jīng)過(guò)拉拔后,基體Cu內(nèi)部存在殘余拉應(yīng)力,而Nb絲存在殘余壓應(yīng)力。

3、>　　②對(duì)于應(yīng)變量分別為9.6、14.4、17.7、24.8的Cu-Nb線材,基體Cu的再結(jié)晶溫度區(qū)間為150℃-190℃,Nb絲的再結(jié)晶發(fā)生在600℃左右,而且不隨著應(yīng)變量的增加而發(fā)生變化。Cu-Nb線材在加熱過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)不同程度的熱收縮,隨著應(yīng)變量的增加,出現(xiàn)熱收縮的臨界溫度明顯呈逐漸遞減趨勢(shì),而熱收縮量逐漸增加。
　?、蹖?duì)于應(yīng)變量為24.8的Cu-Nb線材在185℃至250℃溫度區(qū)間出現(xiàn)急劇熱收縮現(xiàn)象,這主要是由基體Cu發(fā)

4、生了回復(fù)再結(jié)晶軟化,而導(dǎo)致熱殘余應(yīng)力的釋放產(chǎn)生的,即基體Cu內(nèi)部的殘余拉應(yīng)力和Nb絲的殘余壓應(yīng)力得到釋放。隨著退火溫度的增加,線材的硬度不斷減小,但由于在200℃至300℃溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生大量熱塑性變形,即出現(xiàn)熱收縮,所以硬度值降低較為緩慢,而300℃之后硬度減小速度較快。
　?、茈S著退火溫度的增加,應(yīng)變量為24.8的Cu-Nb線材的Cu基體織構(gòu)組分由<111>纖維織構(gòu)主導(dǎo)逐漸轉(zhuǎn)向<111>織構(gòu)和<100>織構(gòu),而在200℃至330

5、℃溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生<111>纖維織構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向<100>織構(gòu);Nb絲的織構(gòu)隨著溫度的升高一直保持穩(wěn)定的平行于拉拔方向的<110>纖維織構(gòu)。
　?、輰?duì)于應(yīng)變量為24.8的Cu-Nb線材,在較低溫?zé)崽幚硐聴l件下,Nb相依舊保持拉拔態(tài)下的纖維狀;然而當(dāng)線材經(jīng)過(guò)400℃退火后,Nb絲的邊界變得凹凸不平,并且有些部分出現(xiàn)熱蝕溝以及發(fā)生了球化現(xiàn)象;當(dāng)經(jīng)過(guò)600℃、700℃退火后,Nb絲的邊界出現(xiàn)了嚴(yán)重的熱蝕溝現(xiàn)象,導(dǎo)致部分Nb絲斷裂,芯絲發(fā)生圓柱