C17510加工率與時(shí)效工藝研究

張 勇，岳麗娟，焦曉亮

（中色（寧夏）東方集團(tuán)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏回族自治區(qū) 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(dǎo)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(qiáng)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(chǎng)合。隨著汽車工業(yè)等的快速發(fā)展，低鈹合金的市場(chǎng)需求量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)[2]。

本文主要對(duì)材料施加不同的加工率，再配合時(shí)效工藝，研究材料在不同的變形量和不同的時(shí)效溫度下的力學(xué)性能的變化。以期繪制加工硬化曲線，為工業(yè)化生產(chǎn)提供指導(dǎo)意義。

1 材料選擇

1.1 材料化學(xué)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(duì)于一些要求中等強(qiáng)度的領(lǐng)域，C17510完全可以替代QBe2或者C17200。

表1 化學(xué)成分（%）

1.2 時(shí)效前加工率的選擇

考慮到C17510在使用過(guò)程中對(duì)強(qiáng)度和導(dǎo)電率的需求較高，所以選擇兩個(gè)加工硬化比較明顯的加工率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這兩個(gè)加工率分別是30%和40%。

1.3 材料原始性能對(duì)比

材料加工硬化較快，在加工過(guò)程中導(dǎo)電率有緩慢的提升，可以說(shuō)明在加工過(guò)程中有析出物析出。

表2 材料原始性能對(duì)比表

2 時(shí)效工藝的選擇

選取三個(gè)溫度（420℃、440℃、460℃）對(duì)不同加工率（30%、40%）的材料進(jìn)行時(shí)效，時(shí)效時(shí)間選擇2h。

2.1 時(shí)效后材料性能

C17510時(shí)效后力學(xué)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(guò)多的存在于晶界又會(huì)影響晶界的強(qiáng)度[3]，導(dǎo)致材料性能下降 ，但是過(guò)多的析出物有利于導(dǎo)電率的提升。

表3 時(shí)效性能

2.2 時(shí)效后力學(xué)性能對(duì)比

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

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

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

（4）加工率越大，時(shí)效后延伸率的增長(zhǎng)程度較大，當(dāng)溫度大于440℃后，加工率越大，延伸率的下降趨勢(shì)越緩慢。

圖1 不同狀態(tài)下硬度變化曲線

圖2 不同狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度變化曲線

圖3 不同狀態(tài)下延伸率變化曲線

2.3 時(shí)效后導(dǎo)電率對(duì)比

圖4 導(dǎo)電率變化曲線

隨著時(shí)效溫度的增加，導(dǎo)電率呈直線上升，在同一溫度下，加工率越大，導(dǎo)電率越高，這說(shuō)明，隨著時(shí)效溫度的升高，析出量增加，導(dǎo)致導(dǎo)電率上升。

3 結(jié)論與分析

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

（2）隨著時(shí)效溫度的增加，材料導(dǎo)電率呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，說(shuō)明析出物的增加，會(huì)提升材料的導(dǎo)電效果，這樣也為高強(qiáng)度高導(dǎo)電材料時(shí)效工藝提供了一定指導(dǎo)意義；

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