2019年4月16日，中科院二区TOP期刊《Materials Science & Engineering A以研究论文（Research article）形式在线发表了我校材料冶金化学学部2016级硕士研究生陈金水的研究成果。

论文题目：

《Contribution of Zr to strength and grain refinement in Cu-Cr-Zr alloy》Cu-Cr-Zr合金中Zr元素对强度和晶粒细化的贡献

通讯作者及第一作者：

论文的第一作者为我校材料冶金化学学部2016级硕士研究生陈金水，学部杨斌教授为论文通讯作者，肖翔鹏副教授为论文的共同通讯作者。

引言：

随着高铁技术和电子信息产业的快速发展，高强高导铜合金的强化机理一直是研究的热点问题之一。目前研究人员已通过各种方式来获得更加优异的合金组织和性能，如添加微合金元素增加析出强化效果；采用等通道转角挤压、多向锻造、高压扭转等大变形量塑性变形方法来提高应变强化和细晶强化的作用。但在形变热处理过程中，Cu-Cr-Zr合金中Zr元素对组织和性能的影响尚未完全明确，析出强化、细晶强化、应变强化、固溶强化等强化方式所占的比例也还不明确。近日，江西理工大学研究人员选取不同Zr元素含量的Cu-Cr-Zr合金为研究对象，系统的研究了该合金中Zr元素对组织和性能的影响规律，重点分析了Zr元素对Cu-Cr-Zr合金在形变热处理过程中晶粒大小和强度差值增量的贡献。

成果简介：

该工作采用上引连续铸造方法制备了四组不同Zr元素含量的Cu-Cr-Zr合金，经过拉拔及固溶处理后再进行应变量分别为0.96、1.47、2.39和4.10的拉拔，最后进行450 ℃的时效热处理。利用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等检测手段，测定了其各个阶段的组织和性能演变规律。研究分析了上引连铸形变热处理Cu-Cr-Zr合金“成分-工艺-组织-性能”之间的构效关系。

研究人员通过对四组经过形变热处理的Cu-Cr-Zr合金在不同应变下的屈服强度进行对比，发现随着应变的增加，屈服强度的差值也随之增大。对四组不同Zr元素含量的Cu-Cr-Zr合金在固溶后及拉拔时效后显微组织的进行比较，发现Zr元素含量高的Cu-Cr-Zr合金在形变热处理后晶粒更加细小，再结晶比例提高，而位错密度、析出相尺寸和体积分数无明显差异。利用Orowan和Hall-Petch强化机理分别计算了析出相和晶粒细化对屈服强度差值的贡献率，得到上引连铸Cu-Cr-Zr合金在冷拉拔变形过程中屈服强度的差值随着变形量的增加而变大，差值从30.4 MPa增加到62.6 MPa，这主要是由于Zr含量高的Cu-Cr-Zr合金经过形变热处理后晶粒更加细小，再结晶组织比例更高，起到了细晶强化的效果，细晶强化对强度差值增加的贡献率约占70%，而析出相对强度差值增加的贡献率仅为10%左右的结论。

图文导读：

江西理工大学校长、教授、博士生导师杨斌长期从事高强高导铜合金的开发应用与研究，特别是国家发展重大需求的相关材料。

本课题来源于国家重点研发计划项目（2016YFB0301400）和国家自然科学基金（51561008），该项研究成果也是该项目的重要成果之一。