C17510加工率與時效工藝研究

張 勇，岳麗娟，焦曉亮

（中色（寧夏）東方集團有限公司西北稀有材料研究院寧夏有限公司稀有金屬特種材料國家重點實驗室，寧夏回族自治區 石嘴山 750003）

C17510（Cu-Ni-Be）合金屬于低鈹合金，是典型的沉淀硬化材料，是目前使用較廣的低鈹合金之一。C17510合金具有高的導電率（是紫銅的一半、高鈹合金[1]的2.5倍、磷青銅的3倍、不銹鋼的10倍以上）、中等的強度（是紫銅的4倍、磷青銅的2倍、高鈹合金的75%、不銹鋼的60%）,因而具有良好的綜合性能。主要用在需要良好散熱和載流的場合。隨著汽車工業等的快速發展，低鈹合金的市場需求量呈現快速增長的態勢[2]。

本文主要對材料施加不同的加工率，再配合時效工藝，研究材料在不同的變形量和不同的時效溫度下的力學性能的變化。以期繪制加工硬化曲線，為工業化生產提供指導意義。

1 材料選擇

1.1 材料化學成分

在C17510低鈹合金中Be含量是QBe2（Be%含量要求1.8～2.0）或者C17200（Be%含量要求1.85～2.0）的1/5，這樣C17510合金的成本低于QBe2或者C17200，對于一些要求中等強度的領域，C17510完全可以替代QBe2或者C17200。

表1 化學成分（%）

1.2 時效前加工率的選擇

考慮到C17510在使用過程中對強度和導電率的需求較高，所以選擇兩個加工硬化比較明顯的加工率進行實驗，這兩個加工率分別是30%和40%。

1.3 材料原始性能對比

材料加工硬化較快，在加工過程中導電率有緩慢的提升，可以說明在加工過程中有析出物析出。

表2 材料原始性能對比表

2 時效工藝的選擇

選取三個溫度（420℃、440℃、460℃）對不同加工率（30%、40%）的材料進行時效，時效時間選擇2h。

2.1 時效后材料性能

C17510時效后力學性能隨著溫度的升高，先升高后下降，隨著溫度的升高，析出量增加，但是析出物過多的存在于晶界又會影響晶界的強度[3]，導致材料性能下降 ，但是過多的析出物有利于導電率的提升。

表3 時效性能

2.2 時效后力學性能對比

（1）由圖1可知，硬度在420℃時硬度最高，隨著時效溫度的增加，硬度呈下降趨勢。

（2）隨著加工率的增加，時效后的硬度有所增加，但是隨著時效溫度的增加，加工率越大，硬度下降的趨勢越大。抗拉強度的變化趨勢與硬度一致。

（3）隨著時效溫度的增加，延伸率增加，時效溫度大于440℃后，延伸率隨著時效溫度的增加，呈下降趨勢。

（4）加工率越大，時效后延伸率的增長程度較大，當溫度大于440℃后，加工率越大，延伸率的下降趨勢越緩慢。

圖1 不同狀態下硬度變化曲線

圖2 不同狀態下抗拉強度變化曲線

圖3 不同狀態下延伸率變化曲線

2.3 時效后導電率對比

圖4 導電率變化曲線

隨著時效溫度的增加，導電率呈直線上升，在同一溫度下，加工率越大，導電率越高，這說明，隨著時效溫度的升高，析出量增加，導致導電率上升。

3 結論與分析

（1）隨著時效溫度的增加，材料硬度和抗拉強度呈下降，延伸率先升高后下降，在440℃×2h的時效工藝下，可以得到綜合性能較好的材料。這說明隨著溫度的增加，晶界析出量在增加，析出量對提高材料的韌性有一定的影響，但隨著溫度升高，析出物過多的附著在晶界，會影響材料力學性能[4]；

（2）隨著時效溫度的增加，材料導電率呈現上升趨勢，說明析出物的增加，會提升材料的導電效果，這樣也為高強度高導電材料時效工藝提供了一定指導意義；

（3）在不同的加工率（30%，40%）下，材料的力學性能、導電率的變化趨勢一樣，但是在40%的加工率下，材料的力學性能、導電率上升或下降的趨勢更大。隨著加工率的增加，材料具有析出強化以及細晶強化兩種強化效果，從而使材料具有更好的力學性能。