C17510加工率与时效工艺研究

张 勇，岳丽娟，焦晓亮

（中色（宁夏）东方集团有限公司西北稀有材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室，宁夏回族自治区 石嘴山 750003）

C17510（Cu-Ni-Be）合金属于低铍合金，是典型的沉淀硬化材料，是目前使用较广的低铍合金之一。C17510合金具有高的导电率（是紫铜的一半、高铍合金[1]的2.5倍、磷青铜的3倍、不锈钢的10倍以上）、中等的强度（是紫铜的4倍、磷青铜的2倍、高铍合金的75%、不锈钢的60%）,因而具有良好的综合性能。主要用在需要良好散热和载流的场合。随着汽车工业等的快速发展，低铍合金的市场需求量呈现快速增长的态势[2]。

本文主要对材料施加不同的加工率，再配合时效工艺，研究材料在不同的变形量和不同的时效温度下的力学性能的变化。以期绘制加工硬化曲线，为工业化生产提供指导意义。

1 材料选择

1.1 材料化学成分

在C17510低铍合金中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，这样C17510合金的成本低于QBe2或者C17200，对于一些要求中等强度的领域，C17510完全可以替代QBe2或者C17200。

表1 化学成分（%）

1.2 时效前加工率的选择

考虑到C17510在使用过程中对强度和导电率的需求较高，所以选择两个加工硬化比较明显的加工率进行实验，这两个加工率分别是30%和40%。

1.3 材料原始性能对比

材料加工硬化较快，在加工过程中导电率有缓慢的提升，可以说明在加工过程中有析出物析出。

表2 材料原始性能对比表

2 时效工艺的选择

选取三个温度（420℃、440℃、460℃）对不同加工率（30%、40%）的材料进行时效，时效时间选择2h。

2.1 时效后材料性能

C17510时效后力学性能随着温度的升高，先升高后下降，随着温度的升高，析出量增加，但是析出物过多的存在于晶界又会影响晶界的强度[3]，导致材料性能下降 ，但是过多的析出物有利于导电率的提升。

表3 时效性能

2.2 时效后力学性能对比

（1）由图1可知，硬度在420℃时硬度最高，随着时效温度的增加，硬度呈下降趋势。

（2）随着加工率的增加，时效后的硬度有所增加，但是随着时效温度的增加，加工率越大，硬度下降的趋势越大。抗拉强度的变化趋势与硬度一致。

（3）随着时效温度的增加，延伸率增加，时效温度大于440℃后，延伸率随着时效温度的增加，呈下降趋势。

（4）加工率越大，时效后延伸率的增长程度较大，当温度大于440℃后，加工率越大，延伸率的下降趋势越缓慢。

图1 不同状态下硬度变化曲线

图2 不同状态下抗拉强度变化曲线

图3 不同状态下延伸率变化曲线

2.3 时效后导电率对比

图4 导电率变化曲线

随着时效温度的增加，导电率呈直线上升，在同一温度下，加工率越大，导电率越高，这说明，随着时效温度的升高，析出量增加，导致导电率上升。

3 结论与分析

（1）随着时效温度的增加，材料硬度和抗拉强度呈下降，延伸率先升高后下降，在440℃×2h的时效工艺下，可以得到综合性能较好的材料。这说明随着温度的增加，晶界析出量在增加，析出量对提高材料的韧性有一定的影响，但随着温度升高，析出物过多的附着在晶界，会影响材料力学性能[4]；

（2）随着时效温度的增加，材料导电率呈现上升趋势，说明析出物的增加，会提升材料的导电效果，这样也为高强度高导电材料时效工艺提供了一定指导意义；

（3）在不同的加工率（30%，40%）下，材料的力学性能、导电率的变化趋势一样，但是在40%的加工率下，材料的力学性能、导电率上升或下降的趋势更大。随着加工率的增加，材料具有析出强化以及细晶强化两种强化效果，从而使材料具有更好的力学性能。