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Cu-Ni-Nb合金同时具备高熔点和适当导热率性能,在热交换材料领域具有广阔的应用前景。Cu-Ni-Nb合金中第二相分布显著影响合金的熔点和导热等性能。本文依据铜合金及相关相图,采用真空电弧熔炼工艺制备了Cu-Ni-Nb合金,系统地研究了铸态和热处理状态下Cu-Ni-Nb合金第二相存在形态,以及其对合金热导率与熔点的影响,揭示了第二相对Cu-Ni-Nb合金组织和性能的影响规律。获得主要结论如下:(1)铸态Cu-Ni-Nb合金第二相形态主要存在如下三种:层片状、球状(棒状)、短棒状。铸态合金Ni元素的质量分数为20wt%、30wt%时,随着Nb元素含量的增加,Nb元素在第二相的固-液界面前沿富集程度较大,合金α相生长速度相对较快使第二相被分隔成筛网状,第二相形态产生由层片状向球状(棒状)的转化的趋势。(2)铸态Cu-Ni-Nb合金基体为α相。大部分铸态Cu-Ni-Nb合金第二相由NbNi3相组成,而Cu-30Ni-10Nb合金第二相由球状NbNi3相以及少量颗粒状γ-Nb相组成,Cu-40Ni-5Nb合金第二相由少量颗粒状α-Ni相和短棒状NbNi3相组成,Cu-40Ni-10Nb合金第二相由Ni8Nb相和短棒状α-Ni相组成。(3)第二相形态为球状(棒状)的合金弱化基体金属键能的程度要强于第二相形态为层片状的合金。因此,当Ni元素的质量分数相同时,随着Ni/Nb质量比的降低,第二相固溶基体Ni原子的程度越大,导致层片状形态第二相的合金的熔点值要高于球状(棒状)形态第二相的合金。(4)铸态合金第二相形态的不同导致第二相固溶合金基体溶质元素的程度的差异。基体固溶原子的扩散速率随着第二相固溶合金基体溶质元素的程度的增大而加快,导致合金结晶出的基体晶粒尺寸增大,合金的热导率相应地上升。(5)合金经固溶+时效处理,Cu-30Ni-5Nb合金第二相呈现层片状、雪花絮状、不规则块状形态。随着时效温度升高至650℃,Cu-30Ni-5Nb合金的部分第二相相应地长大并呈现出不规则块状形态,第二相体积分数随之增加至33.53%。(6)Cu-30Ni-5Nb合金的最优固溶时效处理工艺参数应为固溶温度900℃、固溶时间2h、水冷+时效温度650℃、时效时间6h、空冷,其熔点为1156.19℃、热导率为40.1W/m·k,其热导率相比铸态Cu-30Ni-5Nb合金提升了27.59%。