Cu-Sn合金的高温热模拟压缩晶界组织分析

《죈볓릤릤틕》2019쓪3퓂뗚48뻭뗚6웚

Cu-Sn뫏뷰뗄룟컂죈쒣쓢톹쯵뺧뷧ퟩ횯럖컶십붨잿,뫪캰,췴퇳,풬량(훐놱듳톧믺킵릤돌톧풺,즽컷첫풭030051)

햪튪：뛔Cu-Sn뫏뷰뷸탐룟컂뗈컂톹쯵쪵퇩，죈톹쯵펦뇤쯙싊캪0.01s-1、죈뇤탎컂뛈캪500～700℃。샻폃EBSD벼쫵럖컶쇋룃뫏뷰뗄룟컂뇤탎벰ퟩ횯쳘헷。뷡맻뇭쏷：죈톹쯵헦펦솦-헦펦뇤쟺쿟랴펳쇋볓릤펲뮯폫뚯첬믘뢴폫퓙뷡뺧뗄뛔뾹맽돌，뻟폐쏷쿔뗄죭뮯쟷쫆，쮵쏷Cu-Sn뫏뷰쫇죈쏴룐탍뫏뷰。쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，Cu-Sn뫏뷰뇤탎뾹솦훰붥복킡，쯦ퟅ펦뇤솿뗄퓶볓，룷뇤탎쳵볾쿂뚼듦퓚늻춬돌뛈뗄볓릤펲뮯쿖쿳。퓚500～550℃Σ（CSL）뺧뷧훰늽쿲Σ3뺧뷧힪뮯；춬쪱，튻킩뻟폐쳘쫢캻쿲닮뗄듳뷇뛈뺧뷧쓜솿뇈웤쯼죎틢캻쿲닮뗄듳뷇뛈뺧뷧쓜솿뗍，틗랢짺뺧뷧뗄잨틆폫뮬뚯。

맘볼듊：Cu-Sn뫏뷰；EBSD；뚯첬퓙뷡뺧；좡쿲닮DOI:10.14158/j.cnki.1001-3814.2019.06.013

훐춼럖샠뫅：TG146.1+1；TG113.12 컄쿗뇪쪶싫：A 컄헂뇠뫅：1001-3814(2019)06-0055-03

AnalysisonGrainBoundaryMicrostructureofHighTemperatureThermalSimulationCompressionofCu-SnAlloyMAJianqiang,YANHongwei,WANGYang,YUANFei

(SchoolofMechanicalEngineering,NorthUniversityofChina,Taiyuan030051,China)

Abstract：Cu-Snalloywassubjectedtohigh-temperatureisothermalcompressiontestwithhotcompressivestrainrateof0.01s-1andthermaldeformationtemperatureof500-700℃.EBSDtechniquewasusedtoanalyzethehightemperaturedeformationandmicrostructurecharacteristicsofthealloy.Theresultsshowthatthethermalcompressionturestress-turestraincurvereflectstheconfrontationprocessofworkhardeninganddynamicrecoveryandrecrystallization.Ithasadistinctsofteningtendency,indicatingthattheCu-Snalloyisaheat-sensitivealloy.Withtheincreaseoftemperature,thedeformationresistanceofCu-Snalloygraduallydecreases.Withtheincreaseofthestrain,therearedifferentdegreesofworkhardeningphenomenonundervariousdeformationconditions.ThegrainboundaryofΣ(CSL)graduallytransformsintotheΣ3grainboundaryat500-550℃.Atthesametime,theenergiesofsomehigh-anglegrainboundarieswithspecialorientationdifferencesarelowerthanthatofotherhigh-anglegrainboundary,andthegrainboundarymigrationandslippingarepronetooccur.

Keywords：Cu-Snalloy;EBSD;dynamicrecrystallization;misorientation

Cu-Sn뫏뷰쫇죋샠컄쏷쪷짏쪹폃ퟮ퓧뗄튻훖춭뫏뷰。쿖듺릤튵훐쪹폃뗄컽쟠춭훐뮹볓죫쇋P、Zn、Ni뗈뫏뷰풪쯘，쪹뗃컽쟠춭뻟폐쇋뷏룟뗄쓍쒥탔、쓍쪴탔，틔벰뷏룟뗄잿뛈뫍뫜뫃뗄쯜탔[1-4]。틲듋，뎣폃웤살훆퓬랢뚯믺짏뗄훡돐、도쳗뗈[5-6]。

도쳗Cu-Sn뫏뷰퓚랢뚯믺훐웰떽쇋횧독、복헰뫍놣뮤솬룋뗄ퟷ폃[7]。쯦ퟅ랢뚯믺쪹폃뮷뺳뢴퓓뮯、듳릦싊뮯뫍뎬듳릦싊뮯，뛔룃샠컽쟠춭뗄탔쓜튪쟳풽살풽룟。틲듋，도쳗컽쟠춭쒿잰돉캪퇐뺿뗄튻룶쓑

쫕룥죕웚:2018-05-17믹뷰쿮쒿:즽컷쪡훘뗣퇐랢볆뮮짧믡랢햹퟊훺쿮쒿(201603D321117)ퟷ헟볲뷩:십붨잿(1992-),쓐,즽컷첫풭죋,쮶쪿,훷튪퇐뺿랽쿲:캣쿕풴

뷩훊킹슩뗄펦벱뒦샭뒦훃벼쫵;뗧뮰

E-mail:939295865@

뗣。Miura뗈[7]랢쿖퓚Cu-Sn-P뫏뷰뗄죈뇤탎맽돌훐，뚯첬퓙뷡뺧뺧솣폅쿈퓚뺧뷧뒦탎뇤，떫쯦ퟅ펦뇤싊뗄붵뗍，헢훖쟷쫆뇤뗃룼볓쿔훸，뷸튻늽춨맽뺧뷧잨틆뛸쪹뚯첬퓙뷡뺧뺧솣뎤듳，펦뇤쯙싊풽뗍，뺧뷧잨틆풽죝틗。쒿잰，Cu-Sn뫏뷰뗄퇐뺿훷튪벯훐퓚뫏뷰뗄쯜탔뇤탎믺훆뫍췋믰릤틕뗈쿠맘쇬폲。뛔룃샠뫏뷰죈뇤탎쳵볾쿂뗄죈뇤탎ퟩ횯퇐뺿뷏짙，듳뛠퇐뺿헟훷튪헫뛔룖닄뗄죈뇤탎탐캪뷸탐쇋맣랺퇐뺿[8-10]。룼훘튪뗄쫇，퓚도쳗뗄볓릤맽돌훐，탨튪뛔Cu-Sn뫏뷰뷸탐죈벷톹，폃살에뛏톹쯵컂뛈폫쯙싊뛔쪵볊짺닺닺욷탔쓜뗄펰쿬。

1

놾컄틔Cu-Sn뫏뷰냴캪쪵퇩닄쇏，뛔웤뷸탐룟컂뗈컂톹쯵쪵퇩。퇐뺿퓚톹쯵펦뇤쯙싊캪0.01s-、

죈뇤탎컂뛈캪500～700℃뗄쳵볾쿂，Cu-Sn뫏뷰뗄

55

HotWorkingTechnology2019,Vol.48,No.6

뺧뷧ퟩ횯뷡릹랢짺뗄뇤뮯。 250

500℃

헦펦솦/MPa

1 쪵퇩닄쇏폫랽램 200

틔뺭250℃、2h췋믰뫳뗄Cu-Sn뫏뷰냴캪쪵퇩 150 550℃

닄쇏，뮯톧돉럖볻뇭1。죈쒣쓢쪵퇩퓚Gleele-3500D죈쒣쓢믺짏뷸탐，톹쯵쫔퇹돟듧캪8mm×12mm，쪵퇩컂뛈캪500～700℃、펦뇤쯙싊캪0.01s-1、ퟜ톹쯵펦뇤솿풼0.6。죈쒣쓢쪵퇩뗄짽컂쯙싊캪6℃/s、놣컂쪱볤캪5min。톹쯵췪돉뫳톸쯙쮮샤훁쫒컂틔놣쇴죈뇤탎ퟩ횯。퓚쪵볊뗄볓릤쳵볾쿂뛔500～700℃、0.01s-1뗄Cu-Sn뫏뷰냴쇏뷸탐뫣컂죈톹쯵，샤좴뫳뷸탐솦톧탔쓜닢쫔。

2 뷡맻폫쳖싛

뇭1Cu-Sn뫏뷰뗄뮯톧돉럖(훊솿럖쫽，%)Tab.1ChemicalcompositionofCu-Snalloy(wt%)

100 600℃

650℃50 700℃

00.10.2 0.3 0.40.50.60.7헦펦뇤

춼1Cu-Sn뫏뷰늻춬룟컂톹쯵쿂헦펦솦-헦펦뇤쟺쿟Fig.1Turestress-turestraincurveofCu-Snalloyatdifferenthightemperaturecompression

퓚500～600℃쓚，틲캪뇤탎ퟨ솦뷏듳，쇷뇤쟺쿟돊쏷쿔뗄뚯첬죭뮯쳘헷，돶쿖럥횵쟸폲。뇈뷏쳘쫢뗄쫇퓚550℃쪱뛔펦뗄쇷뇤쟺쿟퓚쇷뇤펦솦듯떽럥횵뫳，쇷뇤쟺쿟돊솬탸늨샋ힴ。뛸퓚650～700℃쓚，쇷

뇤펦솦톸쯙붵뗍，죭뮯킧맻쏷쿔，쇷뇤쟺쿟짵훁쎻폐

Sn Al Zn

6.5 <0.002 <0.1

Ni Fe Pb P Cu

0.087 <0.01 <0.01 0.17 폠솿

돶쿖쏷쿔뗄뗄럥횵뗣，쟺쿟돊욽횱ힴ。

춼2캪Cu-Sn뫏뷰룟컂쯜탔뇤탎맽돌훐CSL

춼1캪Cu-Sn뫏뷰늻춬죈톹쯵뇤탎쳵볾쿂뗄헦펦솦-헦펦뇤쟺쿟。뿉뾴돶，뇤탎컂뛈뛔Cu-Sn뫏뷰뗄쇷뇤펦솦닺짺쿔훸펰쿬，퓚펦뇤쯙싊캪0.01s-1뗄쟩뿶쿂，뇤탎컂뛈풽룟，쯹뛔펦뗄쇷뇤펦솦풽뗍。헢쮵쏷Cu-Sn뫏뷰쫇죈쏴룐탍뫏뷰。쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，Cu-Sn뫏뷰뇤탎뾹솦훰붥복킡，쯦ퟅ펦뇤솿뗄퓶

볓，룷뇤탎쳵볾쿂뚼듦퓚늻춬돌뛈뗄볓릤펲뮯쿖쿳。

뺧뷧캻훃벰욵싊럖늼。뿉횪，룷톹쯵컂뛈쿂뗄CSL뺧뷧럖늼뻹돊쮫럥쳘헷，틔Σ3뺧뷧（싏뺧뷧）캪ퟮ룟럥횵뗣，퓚Σ9뒦듦퓚캢죵듎럥。쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，Σ（5，7，11，13…）뗈뺧뷧훰붥쿻쪧，퓚700℃쪱뷶듦퓚Σ3+Σ9뺧뷧（죧춼2（i）、（j）），쮵쏷쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，Σ（5，7，11，13…）폐쿲Σ3+Σ9뺧뷧힪뮯뗄쟷쫆。퓚650℃돶쿖쇋Σ3뺧뷧톸쯙붵뗍뗄쿖쿳。떱돖

탸짽컂훁700℃쪱，Σ3뺧뷧럖늼욵싊톸쯙짏짽，웤

(a)500℃

3.0

7

2

1

0

25

0

12

4

35

30

15

0

욵싊(%)

욵싊(%)

욵싊(%)

욵싊(%)

욵싊(%)

Σ

캻훃

Σ

캻훃

Σ

캻훃

Σ

100μm

(e)600℃

100μm

(i)700℃

100μm

3.5 (b)500℃(c)550℃ 6 (d)550℃

2.5 5

2.0 4

1.5 3

1.00.5

0

39152127333945 100μm 3915212733394530 (f)600℃(g)650℃14(h)650℃

20 10

15 8

10 6

5 2

39152127333945 100μm 039152127333945

캻훃

40 (j)700℃

춼2늻춬죈톹쯵뇤탎쳵볾쿂Cu-Sn뫏뷰

25 CSL뺧뷧캻훃벰욵싊

20 Fig.2Grainboundarypositionandfrequency

10 ofCu-SnalloyCSLatatdifferenthigh

5 temperaturecompressions

39152127333945Σ캻훃

Σ3Σ5Σ7

Σ9

56

《죈볓릤릤틕》2019쓪3퓂뗚48뻭뗚6웚

훐뺧솣ퟩ횯캪뷏듳뗄퓙뷡뺧뗈훡뺧，튲쮵쏷쇋，Σ3싏뺧뷧쯦ퟅ퓙뷡뺧뺧솣뗄탎뫋뎤듳훰붥짺돉。

뷡맻쮵쏷，Σ3뺧뷧폫퓙뷡뺧듦퓚쏜쟐솪쾵，Σ3뺧뷧퓚퓙뷡뺧뺧솣짏럖늼뷏캪쏜벯，튻랽쏦，쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，Cu-Sn뫏뷰뇤탎뾹솦훰붥복킡，쯦ퟅ펦뇤솿뗄퓶볓，룷뇤탎쳵볾쿂뚼듦퓚늻춬돌뛈뗄볓릤펲뮯쿖쿳，볓릤펲뮯ퟩ횯뛠캪퇇뺧뫍뇤탎뺧솣，틖훆쇋

Σ3+Σ9뺧뷧뗄짺돉，떱퇇뺧뫍뇤탎뺧솣놻퓙뷡뺧뺧

뎤싊퓶볓뮺싽（볻춼3（b））。쯦ퟅ컂뛈뗄짽룟，뺧솣ퟩ횯캴랢짺쿠뇤，탎돉틔Cu캪만죜믹쳥뗄α떥쿠쳥，α쿠뻟폐벫뫃뗄쯜탔。쯤좻평폚죈벷톹컂뛈뗄늻춬펰쿬쇋퓙뷡뺧뗄뺧솣뛈뇤뮯，떫쫇쯹탎돉뗄퓙뷡뺧뗄뺧솣ퟩ횯뻹캪훊죭α쿠，쪹뗃펦솦-펦뇤쟺쿟뇤뮯럹뛈뷏킡。쯦ퟅ죈벷톹컂뛈뗄짽룟，퓙뷡뺧뺧솣훰붥뎤듳，쾸뺧잿뮯뗄ퟷ폃훰붥죵뮯，뾹삭잿뛈뫍쟼

럾잿뛈훰붥붵뗍，뛸쯜탔폐훰붥짽룟뗄쟷쫆。

솣쳦듺쪱，Σ3+Σ9뺧뷧짽룟쏷쿔。쇭튻랽쏦，퓚늻춬죈톹쯵컂뛈쿂，CSL뺧뷧럖늼랢짺쇋뫜듳룄뇤，평

폚닄쇏뗄솦톧탔쓜늻뷶폫뺧솣듳킡폐맘，튲폫뺧뷧

3 뷡싛

（1）Cu-Sn뫏뷰룟컂쯜탔뇤탎맽돌훐킡좡쿲닮

뷡릹쏜쟐쿠맘；뛸뺧뷧뷡릹쯦캻쿲닮벰뺧뷧뷧쏦뗄늻춬뛸룄뇤，튻킩뻟폐쳘쫢캻쿲닮뗄듳뷇뛈뺧뷧쓜솿뇈웤쯼죎틢캻쿲닮뗄듳뷇뛈뺧뷧쓜솿뗍，틗랢짺뺧뷧뗄잨틆폫뮬뚯，쯜탔뷏뫃。

쯦ퟅ컂뛈듓500℃짽룟떽700℃룟컂톹쯵뫳，춼3（a）훐컽쟠춭뗄펦솦-펦뇤쟺쿟뇤뮯쟷쫆믹놾튻

훂，쟺쿟늨뚯랶캧뫜킡，솦톧탔쓜컈뚨，뻟쳥틔쟼럾

뺧뷧뗄돖탸닺짺폫쿲뷏듳뷇뛈뺧뷧뗄훰붥퇝뇤뒦폚튻훖뚯첬욽뫢。CSL뺧뷧폫웕춨뺧뷧랢짺랴펦짺돉Σ3듳뷇뛈뺧뷧。

（2）Cu-Sn뫏뷰퓚늻춬죈톹쯵컂뛈쿂，뾹삭잿뛈、쟼럾잿뛈훰붥붵뗍，쯜탔뮺싽짏짽。

닎뾼컄쿗：

잿뛈뫍뾹삭잿뛈뛸퇔，잿뛈횵뻹싔캢쿂붵，뛔펦뗄짬

40

18

6

3

(a)

350

300

140

120

잿뛈/MPa

짬뎤싊(%)

450 500℃ 650℃

400

350 700℃600℃550℃

펦솦/MPa

300

250 R3

200 A

150 16 34

100 26 9250

0 20 40 60 80 100

450(b) 펦뇤 180

400 500℃ 160

550℃600℃650℃

250 700℃ 1002008015060

100 40

[1] 췵컄뷜，쇖럥，헅샚，뗈．400MN뛠쿲쒣뛍튺톹믺돐퓘뷡릹뗄웕춨쒣뛍릤ퟷ탔쓜럖컶[J]．뛍톹벼쫵，2016，41(3)：54-58．

[2] 헅붫，훬쇕，룟쿨폮，뗈．샤퓾춭싁뢴뫏냥뷡뫏뷧쏦닐폠펦솦럖컶[J]．뛍톹벼쫵，2016，41(2)：30-34．

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