Cu-Ti 합금의 Ni 첨가에 따른 석출거동 및 특성 연구

Ni 첨가에 따른 Cu-Ti 합금의 석출거동 및 특성. 용체화 처리 시 Cu 모재에 Ti와 Ni의 고용이 발생하여 과포화 고용이 형성됩니다. Ni 원소 첨가에 따라 용체화 처리 후 경도 및 전기 전도도가 감소하고 입자 성장이 억제된다. 석출처리 결과 Cu-4Ti 합금에 Ni를 첨가함으로써 경도와 전기전도도가 증가하였다.

이는 Cu-Ti 합금에 Ni 첨가에 따른 용체화 처리 시 입자 미세화 및 석출물의 추진력 증가로 경도 및 전기전도도를 동시에 높이는 효과가 발생한 것으로 판단된다.

서론

용체화 처리 후 공정에서는 (Cu,Ni)Ti 합금 석출량이 적어 미세한 입자가 형성되었다. 그 결과, 석출 처리된 입자가 미세화되고, 석출물의 밀도가 증가하며, 기존 Cu-Ti 합금에 비해 강도와 전기전도도가 동시에 향상된다. Cu-Ti-Ni 합금의 경우 용체화처리의 변화에 ​​따른 석출처리 후 경도, 전기전도도, 미세구조 변화 및 석출구조를 조사하였다.

TEM을 이용하여 침전물의 미세구조와 구조를 조사하였다.

이론적 배경

• 금속 강화 기구
• 석출 강화
• 동합금의 불순물 첨가에 따른 전기적 상관 관계
• 고기능성 동합금 개발 Road Map
• 특성별 동합금 Group
• Cu‐ Be 합금
• Cu‐ Ti 합금

이는 일반적인 강화 메커니즘을 통해 Cu 합금의 강도를 증가시킬 수 있지만 전도성을 감소시킵니다. 판동합금은 가공경화와 석출경화를 동시에 진행하여 최종 기계적 성질을 얻는다고 할 수 있다. 구리합금 불순물 첨가에 따른 전기적 상관관계.

구리의 강도를 보장하기 위해 일반적으로 합금에 추가 요소가 추가됩니다. 일반적으로 고기능성 구리합금은 강도와 ​​전기 전도성에 따라 고전도성 합금, 균형 합금, 전기 전도성과 인장 강도에 따라 고강도 합금으로 분류됩니다. 현재 고강도와 높은 전기전도도 특성을 동시에 충족하는 합금에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

고강도 구리합금 등 Cu-Be, Cu-Ti 합금은 석출경화형 합금으로 고강도, 고탄성강도, 내응력완화성이 우수하여 소형단자 및 중계단자 등에 적용되고 있습니다. 고전도동합금은 전기전도도가 높은 석출경화형 합금으로 내열성이 우수하고 멀티게이지, 반도체용 리드프레임 등을 갖춘 Cu-Cr계 합금으로 전기자동차용 고전류 소재로 사용됩니다. 강도 및 전기 전도도 밸런스드 합금에는 Cu-Ni-Si 합금, Cu-Ni-Si-Co 합금이 포함되며, 적절한 강도와 전기 전도성, 우수한 내열성으로 인해 자동차 커넥터 소재에 적용됩니다.

이에 따라 자동차의 진동, 열, 충격 등 가혹한 환경을 견디는 동시에 고강도, 고탄성을 나타내는 고기능성 구리합금이 요구되고 있다. 이들 합금은 목적에 따라 주석(Sn) 도금, 금(Au), 은(Ag) 도금으로 전체 또는 부분 처리를 하여 부식으로 인한 송전 부품의 환경 영향을 최소화합니다. 인청동을 제외한 나머지 구리합금은 모두 일본에서 수입한다.

Cu-Be 합금은 석출경화 합금으로서 구리합금 중 강도가 가장 높습니다.

Figure 2. 와 같이 고온에서 Cu 모재안에 제 2성분을 다량으로 고용하여 과포화 고용체 를 형성한 다음에 저온에서 석출처리를 통하여 제 2상으로 석출 처리를 시켜 강도와 전 기전도도를 증가시키는 방식이다 [25]

실험 방법

시험편 제조 공정

• 주조
• 압연 공정

용체화 처리 후 최종 냉간압연을 실시하고 석출처리를 실시하였다.

시험편 제조 공정

• 경도 시험
• 전기전도도 시험
• 상분석

미세조직 관찰

• 주사전자 현미경(FE‐SEM/EDS)
• 투과 전자 현미경

결과 및 고찰

용체화 처리에 따른 물성, 미세조직, 상변화

• Thermal Cal. 시뮬레이션
• 기계적 분석
• 미세 조직
• XRD 분석

열간압연 과정에서 형성된 결정화물은 용체화 처리 과정에서 완전히 용해되지 않고 잔류하였다. 용체화 처리 후 완전한 고용체가 형성되었는지 확인하기 위해 XRD 장비를 이용하여 상을 분석하였다.

Table 6. Cu‐Ti  합금에  Ni 첨가에  따른  Hv, E.C, G/S 변화   

최종 압연에 따른 기계적 특성, 상분석

• 기계적 특성

석출처리에 따른 특성, 굽힘 가공성, 상분석

• 경도와 전기 전도도
• 굽힘 가공성
• XRD 분석
• 미세 조직

이는 최종 석출 처리 시 석출물의 성장으로 인해 과포화 고용체가 형성되지 않고 남아 있는 석출물이 가공시 균열이 발생한 것으로 판단된다. 침전 처리 온도가 증가함에 따라 침전물의 분산이 증가하고 침전물도 성장하였다. SEM 미세구조만으로는 Cu-4Ti 합금에 Ni 첨가에 따른 석출처리 후 석출물의 형상, 크기, 결정구조 및 밀도를 분석하는 것이 불가능하므로 이에 대한 영향을 연구하였다.

SADP 분석결과 β-Cu4Ti 결정구조를 가지고 있었다. 측정 결과, 침전물이 Cu-Ti로 이루어진 것을 확인하였다. 기존 TEM법으로 100nm 이상의 석출물이 관찰되었으며, 레플리카(Replica)법을 이용한 화학적 에칭법으로 구리모재를 용융시켜 미세한 석출물의 밀도를 확인하고, 순수 석출물의 평균 크기와 표면밀도를 확인하였다. 침전물을 측정했다.

Table 8. 석출 처리 조건에 따른 Cu-4Ti, Cu-4Ti-0.4Ni, Cu-4Ti-0.8Ni 합금

결론

4] Horita Z, Ohashi K, Fujita T, Kaneko K, Langdon TG. Achieving high strength and high malleability in precipitation-hardened alloys. Zhang, Microstructure and properties of a new Cu-Ni-Co-Si-Mg alloy with super high strength and conductivity, Mater. In this study, the change of precipitation behavior according to the content of 0.4 wt% Ni and 0.8 wt% Ni in Cu-4Ti alloy and its effect on the property change was studied.

It seems that the supersaturated solid solution is formed by the solid solution of Ti and Ni in the Cu base material during the supersaturated solid solution process, the hardness and electrical conductivity are lowered, and the Ni element inhibits particle growth in the supersaturated solid solution process. . As a result of the microstructure, Cu-4Ti and Cu-4Ti-0.4Ni alloys were formed in a complete solid solution at 850°C for 45 s, but the Cu-4Ti-0.8Ni alloy was not supersaturated solid solution and precipitated. As a result of the precipitation treatment, the hardness and electrical conductivity of the Cu-4Ti alloy increased with the addition of Ni.

Furthermore, the hardness and electrical conductivity increased in the precipitation treatment at 400 ℃ than in the precipitation treatment at 300. As a result of SEM, the distribution of precipitates was higher in Cu-4Ti-0.4Ni and Cu-4Ti-0.8 Ni compared to Cu-4Ti, and in particular, long plate-shaped crystals were formed in the Cu-4Ti-0.8Ni alloy. It was observed that continuous precipitate was formed in particles after precipitation treatment at 400 °C for 24 h.