Fe 和C 元素对铜合金组织结构及力学性能的影响

刘杰慧，鲜勇，刘政，杨超，丁义超，肖杰

（成都工业学院 a.材料与环境工程学院，b.大学科技园，成都 611730）

金属铜具有优良的电学、热学性能以及较低的强度、硬度。为了拓展其应用，需要对铜进行强化。目前，用作强化的增强相主要有SiC，Al2O3等陶瓷相以及Cr，Ag，Nb 等典型金属相[1—4]。这些原材料或资源匮乏，或成本较高，或制备工艺复杂，限制了此类高强高导铜合金的广泛应用。相对而言，Fe 元素具有比其他合金元素更低的成本，因此Cu-Fe 系合金近年备受关注[5—7]。由于纯铁的强度、硬度不高，对铜的增强作用十分有限，因此，纯铁通常需要添加碳元素，以提升强度。近年来，刘秋香等[8]和Lu 等[9]在纯铜、工业纯铁中添加不同比例的Fe-5C 中间合金，采用真空熔炼法制备了不同含碳量（0，0.05%，0.2%，0.7%，质量分数）的Cu-14Fe-C 合金，并研究了C 对铜合金组织的影响；郭炜等[10]和Guo 等[11]还按上述制备方法系统地研究了Cu-14Fe-C 合金（不同含碳量）的拉拔及退火后的组织与性能。

结合铁碳二元相图，共析成分（在铁碳二元合金中，当碳的质量分数为0.8%，铁的质量分数为99.2%时为共析成分，即铁碳质量比为124∶1）得到珠光体时，材料的综合性能最佳。当Cu-14Fe-C 合金中的含碳量（质量分数）分别为0.05%，0.2%，0.7%时，相当于铁碳二元合金中，碳的质量分数分别约为0.35%，1.4%，4.9%。文献[8—11]主要采用真空熔炼法研究了亚共析成分、过共析成分和过共晶成分的铁碳合金对铜合金组织和性能的影响；在铜基体中添加共析成分的铁碳合金尚未有系统研究。目前，多采用真空熔炼法制备Cu-Fe-C 合金，其他制备方法少见报道。……