面向可持续发展的低合金化高性能固溶强化铜合金的元素替代设计

固溶强化铜合金具有成分和制造工艺简单、力学与导电综合性能高、成本低等优点,被广泛应用于高铁轨道接触线、电子元器件接插件等领域。突破低合金化和高性能化之间的矛盾,是固溶强化铜合金开发面临的一个重要挑战。本研究以典型固溶强化Cu–4Zn–1Sn合金为研究对象,提出采用In元素替代Zn和Sn元素实现低合金化的思路,设计并制备了Cu–1.5Zn–1Sn–0.4In和Cu–1.5Zn–0.9Sn–0.6In两种新型合金,合金元素的总含量分别降低43%和41%,而退火态的抗拉强度（UTS）和导电率（EC）的乘积分别提升14%和15%。
经90%变形量冷轧后,两种新合金的UTS分别达到576 MPa和627 MPa,EC导电率分别为44.9%IACS和42.0%IACS,UTS与EC的乘积比退火态合金提升了97%和99%。冷轧态合金中位错大量增殖,位错强化效果分别达到332 MPa和356 MPa,是力学性能显著提升的主要原因。