高硬导电Cu-Ni-Si系铜合金强化相成分设计

Cu-Ni-Si系铜合金有良好的导电、导热和机械性能,被广泛用于电子元器件等领域.设计Cu-Ni-Si系铜合金成分时,析出相成分的确定是关键.本文利用团簇加连接原子模型方法按"析出相"设计Cu-Ni-Si系铜合金的成分.依据团簇选取准则,选定d-Ni_2Si,γ-Ni_5Si_2和β-Ni_3Si相团簇式分别为[Ni-Ni_8Si_5]Ni,[Si-Ni_(10)]Si_3和[Si-Ni_(12)]Si_3;在基体Cu含量原子分数为93.75%,95%,95.83%,96.7%和97.5%的每一成分点处,分别按析出相δ-Ni_2Si,γ-Ni_5Si_2和β-Ni3Si设计了系列Cu-Ni-Si合金的成分.合金原料在充满氩气的真空电弧炉中熔炼成合金锭,经950°C/1 h固溶水淬和450°C/4 h时效水淬处理.当合金的导电性成为成分设计的主因时,基体Cu含量分别在90%—95.63%和95.63%—97.5%成分区间时,析出相分别按d-Ni_2Si和γ-Ni_5Si_2设计;基体Cu含量大于97.5%,按d-Ni_2Si,γ-Ni_5Si_2或β-Ni3Si中任一相设计均可,导电性基本没有差别.如果合金的强度是成分设计的主因,基体Cu含量分别在90%—93.93%,93.93%—94.34%,94.34%—95.63%和95.63%—96.12%成分区间时,析出相对应于上述成分区间分别按d-Ni_2Si,γ-Ni_5Si_2,β-Ni_3Si和γ-Ni_5Si_2设计;基体Cu含量一旦大于96.12%,析出相按d-Ni_2Si,γ-Ni_5Si_2或β-Ni_3Si中任一相设计均可.