張 健

（沈陽有色金屬加工有限公司，遼寧 沈陽 110000）

CuCrZr合金為高強高導電銅合金，隨著超大規(guī)模和極大規(guī)模集成電路引線框架時代的到來，人們對CuCrZr系合金的要求也越來越高[1]。盡管之前有學者對CuCrZr系合金的導電性能、力學性能進行過研究，但研究不同的冷變形和時效處理工藝的鮮有報道?；诖耍疚闹饕接懖煌渥冃魏蜁r效對Cu0.6Cr0.25Zr合金組織和性能的影響。

1 實驗材料與方法

試驗采用50Kg真空感應(yīng)爐熔煉制備CuCrZr合金，其成分組成為Cu0.6Cr0.25Zr，并使用鐵模澆鑄成鑄錠，車床銑掉表面鑄造缺陷，后在電阻爐中加熱950℃×1h，在二輥熱軋機上熱軋開坯，經(jīng)多道次熱軋至8mm，并在電阻爐內(nèi)進行970℃×1h固溶處理，經(jīng)淬火后分別進行50%、75%和95%的冷變形，然后進行時效，工藝為420℃、450℃和480℃，保溫均為4h。

試樣金相顯微組織采用尼康NIKON LV150金相顯微鏡進行觀察，能譜掃描采用日本電子JSM-IT300型掃描電鏡進行觀察，TEM顯微組織采用JEM-2800型號投射電鏡進行觀察[2]。

2 實驗結(jié)果與分析

2.1 冷變形量對組織影響

圖1為50%、75%、95%的冷變形狀態(tài)下合金板材金相照片。由圖可知，變形量為50%時，晶粒明顯被拉長，隨著變形量增加，晶粒被越拉長。在此過程合金未產(chǎn)生析出相，會產(chǎn)生大量的晶體缺陷和一定的變形儲能，為后續(xù)的時效提供部分能量。通過比較，75%的冷變形已足以使得在后續(xù)的時效條件下可不斷析出大量均勻彌散的納米級粒子，在此狀態(tài)下合金在時效后的強度可達到最大值。

2.2 時效工藝對組織影響

采用75%冷變形量的合金板材分別進行420℃、450℃和480℃下保溫4h的時效，見圖2所示。由圖2結(jié)果可知，時效后合金組織中晶粒的形態(tài)并未發(fā)生明顯變化，說明都沒有發(fā)生再結(jié)晶，只是大量析出相的生成，三種時效溫度下合金晶界上的析出相多為富鋯相，而在晶內(nèi)多為Cr的析出相，且在基體中Cr的分布也較為彌散。

通過投射電鏡分析，見圖3所示，可看出析出相在不同時效溫度下的形態(tài)。420℃時析出相細小彌散，析出相為小顆粒；450℃時，出現(xiàn)棒條狀的析出相和顆粒狀共存；而480℃時，僅有顆粒狀的析出相，棒狀消失，且與420℃時的情況相比，顆粒尺寸明顯長大。

圖1 冷軋不同變形量的金相照片（a）50%、（b）75%、（c）95%

圖2 冷軋后420℃、450℃和480℃時效的SEM照片

分析可知，時效前大部分的溶質(zhì)仍在基體中，在420℃時效時，因溫度不高，析出相形成能相對小，只出現(xiàn)細小彌散相，且會有少量粗大的顆粒開始分解，會觀察到亞穩(wěn)相生成。當450℃時效時，因外界給予能量增加，析出相的形成和大顆粒的分解的驅(qū)動力加大，因此出現(xiàn)棒狀的析出物，對合金的綜合性能較為有利。而在480℃時效時，因棒狀析出相消失，僅有顆粒狀的析出相。綜合考慮，可認為450℃×4h的時效條件是最為有利的。

圖3 冷軋后不同時效溫度的TEM照片（a）420℃、（b）450℃、（c）480℃

2.3 冷變形、時效工藝與組織性能的關(guān)系

圖4 不同時效溫度與抗拉強度、延伸率和導電率關(guān)系

圖4 是不同時效溫度與合金板材抗拉強度、延伸率和導電率之間的關(guān)系。從圖可知，時效后合金的抗拉強度隨著時效溫度的升高先升后降，延伸率隨溫度上升而逐漸增加。時效溫度對合金導電率的影響較大，合金的導電率隨著時效溫度的升高逐漸增加。綜合分析可知，在420℃時效時，合金的導電率不高。隨著合金時效溫度提高到450℃，合金中析出相增多，使合金的抗拉強度增加，延伸率和導電率也都升高。隨著時效溫度的進一步升高，析出相為尺寸相對較大的顆粒，減弱強化效果，強度降低，而顆粒的長大會使合金基體軟化，因此合金的延伸率升高。綜合可知，在970℃×1h固溶處理+75%的冷變形+450℃×4h的時效處理工藝是最佳。

3 結(jié)論

（1）經(jīng)75%冷變形和450℃×4h時效后，可顯著提升Cu0.6Cr0.25Zr的抗拉強度和導電率，其抗拉強度590MPa、導電率為80%IACS、延伸率為8.3%，綜合性能最佳。

（2）Cu0.6Cr0.25Zr的合金經(jīng)75%冷變形和450℃×4h時效，析出的細小棒狀析出相是提升合金綜合性能的主要因素。