真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

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摘要： 采用真空热压烧结法制备了cuw30复合材料，在Gleeble-1500D热模拟机上对该材料进行等温热压缩模拟试验.研究了温度为650～950 ℃、应变速率为0.01～5 s-1、最大变形量为50%条件下的流变应力行为.结果表明：CuW30复合材料存在明显的动态再结晶特征.材料的稳态流变应力随应变速率的增大而增大，在恒应变速率条件下，合金的真应力水平随温度的升高而降低.热变形过程的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述.在给定的变形条件下，计算的热变形激活能为231.150 kJ/mol.根据试验分析，合金的热加工宜在850～950 ℃范围内进行，应变速率为0.01～0.1 s-1.

关键词： CuW30复合材料； 热压缩变形； 本构方程； 动态再结晶

中图分类号： TB 331文献标志码： A

0前言

钨铜复合材料具有高密度、高强度、高硬度、良好的延展性、好的导电性和导热性等独特性能，被广泛用作电接触器、电加工电极、电子封装材料等功能和结构器件[1-3].钨铜复合材料因其性能好、成本低，被认为是极具发展潜力和应用前景的新型功能材料[4-6].目前大多数应用的钨铜复合材料都以钨为主，钨的质量分数为50%～90%.近年来，根据使用性能的要求和钨铜复合材料的发展，又开发了含铜质量分数为50%～90%的细晶高铜低钨复合材料.因其能够保持较高的强度和导电率，可以代替部分含银触头以降低成本.同时它还有一定的塑性，解决了钨铜复合材料难以加工的困难.另外，可以作为质点强化铜合金，这为解决纯铜在较高温度易软化而应用受限制找到了一个新的途径[7-8].本文利用真空热压烧结法制备了CuW30复合材料，并在Gleeble-1500D热模拟机上，进行了圆柱体轴对称等温压缩试验.研究了其高温压缩变形过程中反映出的真应力真应变关系曲线，以及流变应力与应变速率及变形温度之间的关系，考察了其热流变应力、组织变化与变形温度和变形速率的关系，建立了等温压缩本构方程，计算了热变形条件下的激活能，为优化变形加工条件提供了理论和试验依据.

1试验材料及方法

试验材料为CuW30复合材料，采用真空热压烧结法制得，成分配比（质量分数）为70%Cu和30%W.为了消除混合粉末在试验过程中的硬团聚现象，混粉先采用手工研磨，然后放在QQM/B轻型球磨机上充分混合3～5 h.真空热压烧结工艺为：混粉装炉抽真空升温保温（20 min）加压（10 min后卸压）保温加压（保温的最后50 min开始到保温结束）降温取样.主要的烧结工艺参数：真空度为1×10-2 Pa，烧结温度950 ℃，保温时间为2 h，压制压力为30 MPa，保压总时间为60 min.真空热压烧结为自制模具，在VDBF-250真空热压烧结炉中进行.将锭坯加工成尺寸为8 mm×12 mm的试样，在Gleeble-1500D材料热模拟试验机上进行等温单道次压缩试验.压缩变形前将试样两端涂上石墨粉作为剂.变形温度为650、750、850 和950 ℃；应变速率分别为0.01、0.1、1和5 s-1；总压缩真应变量为0.7（最大变形量50）.升温速度为10 ℃/s，变形前保温3 min，压缩完成水冷至室温.另外，将锭坯制成金相试样，在JSM5610LV型扫描电镜下观察其显微组织.

上海有色金属第34卷

第3期龙永强，等：真空热压烧结CuW30复合材料的热压缩变形特性

2试验结果及分析

2.1CuW30复合材料的显微组织与性能