通过低温高压烧结和热机械处理,在CuCrZr合金中制备超细、分布均匀的Zr稳定纳米沉淀物

《Scripta Materialia》:Tailoring ultrafine, densely distributed Zr-stabilized nanoprecipitates in CuCrZr alloys via low-temperature high-pressure sintering and thermomechanical treatment

【字体: 时间:2026年03月28日 来源:Scripta Materialia 5.6

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  提出新型低温高压烧结(LTHPS)工艺,通过同步致密化和原位晶内析出实现CuCrZr合金超细晶粒与纳米析出相的协同强化,避免传统高温处理和长时间时效导致的析出相粗化。该工艺使合金屈服强度达556 MPa,导电率86.2% IACS,高温软化抗力提升4.6倍,纳米级Cr富集析出相与基体界面Zr富集有效抑制粗化并减少基体残余溶质。

  
林忠泽|傅振阳|韩志宇|陈良国|林文浩|史培健|周邦飞|李强|郑天翔|丁彪|沈哲|钟云波
上海大学先进核能材料国家重点实验室,中国上海 200444

摘要

由于传统加工过程中的热力学限制,在高性能铜合金中实现超细晶粒与密集分布的纳米沉淀物的协同微观结构仍然是一个巨大的挑战。为了解决这一问题,本文提出了一种新型的低温高压烧结(LTHPS)技术,该技术通过同时进行致密化和原位晶内沉淀,避免了传统的高温固溶处理和长时间时效处理。这种接近沉淀温度的烧结工艺不仅促进了微观结构的细化,还有效抑制了传统时效过程中常见的沉淀物粗化现象。因此,CuCrZr合金的抗拉强度达到了556 MPa,电导率为86.2%IACS,并且其抗高温软化能力比采用火花等离子烧结的同类合金提高了约4.6倍。微观结构分析表明,这些优异性能源于纳米级富Cr沉淀物的均匀分布及其在沉淀物/基体界面处的Zr富集,从而有效抑制了沉淀物的粗化并减少了Cu基体中的残余溶质。本研究为制备先进的沉淀强化合金提供了一条简化途径。

作者贡献声明

林忠泽:概念提出、方法设计、软件开发、数据验证、正式分析、实验研究、数据整理、初稿撰写、可视化处理。傅振阳:正式分析、实验研究、数据验证。韩志宇:正式分析、实验研究。陈良国:正式分析、实验研究。林文浩:实验研究、可视化处理。史培健:实验研究、资源协调。周邦飞:实验研究、数据验证。李强:实验研究、数据验证。郑天翔:实验研究。

作者贡献声明

林忠泽:初稿撰写、可视化处理、数据验证、软件开发、方法设计、正式分析、实验研究、概念提出。傅振阳:数据验证、实验研究、正式分析。韩志宇:实验研究、正式分析。陈良国:实验研究、正式分析。林文浩:可视化处理、实验研究。史培健:资源协调、实验研究。周邦飞:数据验证、实验研究。李强:数据验证、实验研究。郑天翔:数据验证、实验研究。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本项工作得到了以下机构的财政支持:中国博士后科学基金会(项目编号:2025M783627)、国家自然科学基金(项目编号:52274385、51904184、52204392、52204347、U23A20607)、国家重点研发计划(项目编号:2022YFC2904900)以及上海市科学技术委员会(项目编号:13JC14025000、15520711000)。
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