Dispersion Strengthening of Copper Alloys

Christa Sauer; Thomas Weißgärber; Gerhard Dehm; Joachim Mayer; Wolfgang Püsche; Bernd Kieback

doi:10.3139/ijmr-1998-0024

Artikel

Dispersion Strengthening of Copper Alloys

Christa Sauer , Thomas Weißgärber , Gerhard Dehm , Joachim Mayer , Wolfgang Püsche und Bernd Kieback

Veröffentlicht/Copyright: 16. Dezember 2021

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Aus der Zeitschrift International Journal of Materials Research Band 89 Heft 2

Abstract

Copper alloys with high electrical and thermal conductivities in combination with high strength at elevated temperature have been developed by including very fine thermodynamically stable TiC dispersoids into a Cu or an age-hardenable CuTi4 matrix. TiC dispersion strengthened copper alloys were prepared by mechanical alloying in a planetary ball mill using a blend of atomized prealloyed CuTi(X) powder and graphite powder. The mechanism of the formation of TiC dispersoids during milling and heating at various temperatures was investigated using X-ray diffraction and by TEM investigations. The processing technique was found to result in TiC dispersoids of different sizes (diameter 10 to 50 nm) preferentially localized on the grain boundaries. The matrix of the alloys is microcrystalline (grain size 100 to 500 nm).The observed creep behaviour of the alloys is described in dependence on size and volume fraction of the dispersoids and the composition of the matrix. It is demonstrated that these alloys – despite their microcrystalline microstructure – show a high creep strength, provided numerous small dispersoids are located on the grain boundaries, thus effectively preventing grain boundary sliding.

Abstract

Kupferlegierungen mit hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit mit einer gleichzeitig hohen Warmfestigkeit konnten entwickelt werden, indem sehr feine, thermodynamisch stabile TiC-Dispersoide in eine reine Kupfermatrix oder in eine ausscheidungshürtbare CuTi4-Legierung eingebracht wurden. Die Herstellung der TiC dispersionsverfestigten Kupferlegierungen erfolgte durch mechanisches Legieren einer Mischung aus vorlegiertem CuTi (X)-Pulver und Graphit in einer Planetenkugelmühle. Der Mechanismus der in-situ TiC-Bildung während des Mahlens und Aufheizens konnte mittels Röntgendiffraktometrie, EDX-Messungen und TEM-Untersuchungen aufgeklärt werden. Durch die angewendete Herstellungsmethode war es möglich, TiC-Dispersoide bestimmter Größen (Durchmesser 10 bis 50 nm) herzustellen und sie vorzugweise auf den Korngrenzen zu lokalisieren. Die Matrix ist mikrokristallin (Korngröße 100 bis 500 nm). Die Gefügecharakterisierung erfolgte durch konventionelle und hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie. Das Kriechverhalten der Legierungen wird sowohl in Abhängigkeit von der Größe und dem Volumenanteil der TiC-Dispersoide als auch von der Zusammensetzung der Matrix beschrieben. Es wird gezeigt, daß diese Legierungen trotz ihres mikrokristallinen Gefüges sehr gute Kriechfestigkeiten aufweisen können, wenn sich zahlreiche feinste Dispersoide auf den Korngrenzen befinden und somit das Korngrenzengleiten wirksam behindern.

C. Sauer, T. Weißgärber, W. Püsche, B. Kieback Institut für Werkstoffwissenschaft Technische Universität Dresden D-01062 Dresden, Germany

J. Mayer, G. Dehm Max-Planck-Institut für Metallforschung Seestr. 92 D-70174 Stuttgart, Germany

Dedicated to Prof. Dr.-Ing. habil. Dr Ing. E.h. Werner Schatt on the occasion of his 75th birthday

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Received: 1997-08-11

Published Online: 2021-12-16

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