摘 要摘 要随着社会经济的快速发展，我国社会用电总量也在快速增长着，而火力发电是现今至今后20年内主要的电力能源来源。但是随着电网容量的扩展，节能减排和提高发电机组效率的需求以及制造技术和材料质量的提高的情况下，发展超临界、超超临界大容量的发电机组是我国电力发展的必然选择。超临界、超超临界大容量的发电机组可以提高蒸汽参数，显著提高火力发电的热效率，明显降低了发电机组对环境的污染。但是，发电机组所用材料的力学性能和许用应力会因为蒸汽温度的提高而下降，使发电机组转动部件的强度降低。发电机组在工作运行时所承受的温度变化范围较大，要求所用材料拥有相对较高的抗蠕变断裂强度以便应对较高的温度。本文通过对CuNiBeTiZr合金使用常规铜合金热处理路线：固溶→时效和固溶→冷变形→时效，摸索了各个阶段的最佳热处理温度和时间，并通过对比未冷变形时效处理和冷变形后时效处理的合金组织和性能，来探究冷变形处理对CuNiBeTiZr合金组织和性能及超声波探伤合格率的影响。最终通过一系列的热处理实验来确定该CuNiBeTiZr合金的最佳热处理工艺线路及参数。经过实验得到的数据可以确定对CuNiBeTiZr合金进行920 ℃×1 h固溶+25%冷变形+480 ℃×3 h时效处理可以获得最佳的硬度和导电率的组合。此时合金的硬度达到了257 HBW，导电率达到了45.5%IACS，并且超声波探伤合格率达到90%。CuNiBeTiZr合金在相变过程中以细小弥散第二相粒子的形式析出析出相，合金的相变过程可以通过控制时效处理的温度和时间得到有效的控制，以便获得最佳性能的CuNiBeTiZr合金。关键词：铜合金槽楔；CuNiBeTiZr合金；热处理；硬度；导电率目 录
第1章 绪论 1
1.1 高强高导槽楔铜合金的研究现状和发展趋势 1
1.1.1 电力发展对槽楔铜合金的需求趋势 1
1.1.2 槽楔铜合金的作用和性能要求 1
1.1.3 高强高导铜合金的发展历史 2
1.2 常用合金元素对铜合金性能的影响 2
1.3 高强高导铜合金的强化方法 3
1.3.1 合金化法 4
1.3.1.1 形变强化 4
1.3.1.2 固溶强化 4
1.3.1.3
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^* 
合金的需求趋势 1
1.1.2 槽楔铜合金的作用和性能要求 1
1.1.3 高强高导铜合金的发展历史 2
1.2 常用合金元素对铜合金性能的影响 2
1.3 高强高导铜合金的强化方法 3
1.3.1 合金化法 4
1.3.1.1 形变强化 4
1.3.1.2 固溶强化 4
1.3.1.3 细晶强化 4
1.3.1.4 沉淀强化 4
1.3.2 复合材料法 5
1.4 本课题的研究意义和主要内容 5
1.4.1 本课题的研究意义 5
1.4.2 本课题的主要研究内容 5
第2章 实验材料与内容 6
2.1实验仪器与设备 6
2.2 实验材料的制备 6
2.3 实验内容 6
2.3.1 固溶处理 7
2.3.2 时效处理 7
2.3.3 冷变形+时效 7
2.4 材料的组织观察与性能测试 8
2.4.1 显微组织观察 8
2.4.2 XRD物相分析 8
2.4.3 导电率测试 8
2.4.4 硬度测试 8
第3章 实验结果与讨论 8
3.1 引言 8
3.2 合金的铸态组织与性能 9
3.3 合金的锻态组织与性能 9
3.4 固溶处理对合金组织与性能的影响 9
3.5 时效处理对合金性能与组织的影响 11
3.5.1 时效温度对合金性能的影响 11
3.5.2 时效时间对合金性能的影响 12
3.5.3 时效对合金组织的影响 13
3.6 冷变形对合金时效效果的影响 13
3.6.1 冷变形对合金时效后性能的影响 13
3.6.2 冷变形对合金时效后组织的影响 14
3.7 超声波探伤结果 15
结 论 17
致 谢 17
参考文献 18
第1章 绪论
1.1 高强高导槽楔铜合金的研究现状和发展趋势
1.1.1 电力发展对槽楔铜合金的需求趋势
对于国民经济和社会发展来说，电力工业是其最基础产业之一，从一个国家的电气化程度来看就可以衡量出国家的现代化水平。目前我国发电装机总容量仅仅低于美国，达到世界第二，我国发电总装机容量预计将在未来5年内达到11.86亿千瓦时。当前，在我国各类发电方式装机容量比重中，燃煤发电依旧是最主要的电力能源来源，在未来的15年内，我国不会改变以煤炭为主的电力能源结构的格局，燃煤机组在发电类型构成方面仍占据主导地位的能源结构格局维持不变[1]。而电力能源（燃煤、水电、风电、核电等）的经济性和合理性，对提高我国人民生活水平和快速发展国民经济，有着至关重要的作用[2]。
当前，火电的发电总量每年呈现增长趋势，虽然火电的发电量的增长率呈现下降趋势，但是火电在我国发电行业中仍占据着主导地位。从当前到2030年，煤电仍占据着我国发电能源结构的最大比例，因此建设以火电为主的电力构成是电力行业可持续发展所必须经历的阶段[3]。
我国全社会用电量在2006年时刚达到2.83万亿千瓦时而到了2012年的时候却达到了4.96万亿千瓦时几乎是2006年的2倍，社会用电量处在快速增长中[4]。从2011年工业行业污染情况和2011年火力发电比例来看，发电改革已经刻不容缓了，生态文明这一主张首次在党的十七大被提出并写进党的报告，生态文明建设又在十八大被提出要放在首要地位。在此情况下，实现能源经济性和合理性与生态建设和谐共进成为可持续发展的重要道路[5]。随着电力工业的发展，在节能减排的需求，以及制造技术进步和新型材料发展的情况下，超临界以及超超临界大容量的发电机组是优化电力能源的必然选择[6]。
火力发电的热效率与蒸汽参数是密不可分的，发电机组的热效率严重制约着其发展进程，而超临界机组对机组对于负荷的改善十分有效，机组可以忽视部分的负荷以使运行功率保持在一个较高水平，而且超临界机组的基础配套设施的建设和发电容量的扩展比较容易实现，可以大大降低发电的成本消耗[7]，另外，超超临界机组正常工作时所需的燃料低于常规发电机组，减少了二氧化碳和氮氧化合物以及硫氧化物等温室气体的排放，一个800 MW的电厂在其服役期间，只要增加1%的效率，一年将会减少大约100万t的二氧化碳气体的排放[8]，因此优于常规发电机组的超临界机组和超超临界机组是从此往后发电行业的必然选择。
发电机组经历了亚临界→临界→超临界→超超临界的发展过程，其功率也从开始的30KW发展为现在的100KW。影响火电厂热效率的主要因素是蒸汽参数，与亚临界机组比较，相同容量的超临界发电机组的能耗率大大降低[9]。常规亚临界机组运行温度一般为535538 ℃，蒸汽压力为16.7 MPa，热效率为38％，超临界机组运行温度一般为538566 ℃，蒸汽压力达到了24.1 MPa，热效率一般为41％，而超超临界机组较超临界机组的热效率高出了5个百分点，达到了45％[10]。提高发电机组的热效率能有效减少燃煤的消耗，明显降低了发电机组对环境的污染。发电机组所用材料的力学性能和许用应力会因为蒸汽温度的提高而下降，使发电机组转动部件的强度降低。发电机组在工作运行时所承受的温度变化范围较大，要求所用材料拥有相对较高的抗蠕变断裂强度以便应对较高的温度[11，12]。
1.1.2 槽楔铜合金的作用和性能要求
在汽轮发电机转子阻尼系统中，转子槽楔构成了重要组成部分，大量励磁铜导线被放置在发电机转子的纵向槽内，加工成型的铜合金槽楔被安置在楔形槽内，以便用来压紧纵向槽的励磁铜导线，阻止导线脱离纵向槽，在发电机组工作运行时，发电机转子高速运转，达到了3000转/分以上，并由此产生了巨大的离心力，而且在转子上传导的电流会导致负序旋转磁场的产生，从而使转子表面形成较大的感应电流，感应电流经过铜合金槽楔时，槽楔将电能转化为内能，表现为槽楔的温度明显升高[13]；而且转子表面电流形成的负序磁场在发电机进行不平衡运转和非同步运转时，会在转子的表面上生成对应负序电流，这种电流既在转子表面沿着轴向传导又在转子表面沿着圆周方向传导，从而在槽楔与转子接合处以及槽楔的空隙间形成回路，槽楔中的电流按槽楔到转子到槽楔的路径循环传递，电流会导致槽楔温度升高，当温度高于规定温度时，较高的温度将降低槽楔的蠕变强度和疲劳强度[14]。而在发电机组启动运行和关机时，铜合金槽楔可能会因为运转的不稳定而形成细小裂纹，此外裂纹可能会
原文链接：http://www.jxszl.com/hxycl/jscl/37544.html