通过超重力技术实现高导电纯铜电气和机械性能的协同优化

《Metals》：Synergistic Optimization of Electrical and Mechanical Properties in High-Conductivity Pure Copper via Super-Gravity

　　

摘要

在高导电性的无氧铜（TU2）的凝固过程中应用了超重力技术，以实现其电学性能和机械性能的协同优化。从理论上讲，超重力通过提高成核率（通过枝晶破碎和增强的异质成核）和降低晶粒生长速率（由于熔体粘度增加）来促进晶粒细化。实验表明，在凝固过程中特别施加超重力场对于有效修改微观结构至关重要。当重力系数（G）从1增加到1000时，晶粒尺寸显著减小，尤其是在G > 500时。因此，维氏硬度从59 kg/mm2增加到95 kg/mm2，极限抗拉强度从112.2 MPa提高到124.7 MPa，而电导率几乎保持不变（从106.92%增加到106.38% IACS）。电导率的初始轻微增加归因于孔隙率的降低，随后由于晶界散射增强而略有下降。本研究表明，超重力凝固是一种有效的方法，可以制造出同时具有优异强度和硬度的高导电金属材料。