退火温度对小变形拉拔Cu-0.08Ag合金组织性能的影响

目的在分析变形量为25%的小变形拉拔加工Cu-0.08Ag合金组织与性能的基础上,研究不同退火温度对小变形拉拔Cu-0.08Ag合金微观组织、力学性能和导电性能的影响规律,为Cu-Ag合金电磁线漆包工艺的制定提供参考。方法利用电子背散射衍射(EBSD)技术对Cu-0.08Ag合金小变形拉拔及200~500℃不同温度退火1 h后的样品进行组织表征,结合显微硬度计、拉伸试验机和电阻计等手段对性能进行综合分析。结果经变形量为25%的小变形拉拔后,Cu-0.08Ag合金等轴晶组织部分晶粒沿变形方向被拉长,<111>和<100>取向占比均增大,应力集中分布在<111>晶粒内,屈服强度提高了270%,而电导率仅下降了4.1%IACS。小变形拉拔Cu-0.08Ag合金的软化温度为350℃。与小变形拉拔态相比,在300℃及以下退火时显微组织和力学性能未发生明显变化,而电导率提升了2.9%IACS。在400℃及以上退火时,无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒,并产生大量的退火孪晶,晶粒取向随机分布,力学性能和电导率与小变形拉拔前的相当。结论在300℃以下退火后,小变形拉拔Cu-0.08Ag合金在保持较高屈服强度的同时,其电导率也获得了提升,可获得强度和电导率良好的匹配关系。

Mg-Zn基合金中非周期性析出相的原子尺度

时效析出相的结构是主导合金强度提升的关键,因此从原子尺度认识析出相的结构出发,有助于更好地设计新合金.使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)结合选区电子衍射(SAED)技术系统表征了峰时效Mg-Zn(-Al)系合金中的非周期性析出相结构.研究结果表明,Mg-8Zn二元合金等温时效析出的棒状相是由72°菱形和72°等边六边形结构单元在(0001)α面上沿5个方向拼砌形成的,具有带Laves晶体特征的纳米畴结构.Al的添加可以显著改变Mg-Zn合金的时效析出行为,Mg-8Zn-4Al合金中析出了两种非周期性结构:一种是由36°菱形、72°菱形和72°等边六边形等结构单元自适应组装形成的块状析出相,其伪10次轴完全平行于[0001]α方向;还有一种是菱形的三维二十面体准晶相,其5次轴完全平行于[0001]α方向.这些原子尺度的相结构信息不仅可以增进人们对凝聚态物质结构的认识,还可为设计高强度的ZK,AZ系列镁合金提供理论依据.

低温挤压Mg-Sm-Ce系合金的微观组织与力学性能研究

大幅提升低成本变形镁合金的绝对强度是轻合金研究领域的关键瓶颈问题之一。本研究基于相图计算设计了一种包含低含量轻稀土元素的新型Mg-Sm-Ce-Mn系合金,通过低温挤压实现了近400 MPa的超高强度。Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn(EM10,质量分数,%)合金经低温挤压后形成了双组态晶粒组织,并表现为典型的丝织构,动态析出了Mg41(Ce,Sm)5和Mg12Ce微米第二相;低的挤压温度及高密度纳米第二相的析出,促进EM10合金的再结晶晶粒尺寸细化至约0.93μm,同时在未再结晶区域内残留有高密度的残余位错;细晶强化、第二相强化、织构强化及位错强化的综合作用,使EM10合金的屈服强度可高达约379 MPa,同时保持约4.7%的延伸率。继续提升Ce和Sm元素的含量,会引入更多的脆性微米级第二相,将损伤合金的塑性。因此,通过低温挤压工艺和成分优化,设计制备出了一种高强度Mg-0.8Sm-0.4Ce-0.4Mn合金,相关结果可为低合金化、超高强度变形镁合金的制备提供理论指导。

预变形Mg-Nd合金时效析出行为的原子尺度

使用球差校正的高角环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)系统研究了预变形Mg-20%Nd(质量分数)合金250℃等温时效2 h后的时效析出行为结果表明,预变形产生的位错促进了第二相的形核,导致高密度且有别于传统沿{101-0}α惯习面均匀分布的亚稳析出相的形成原子尺度的表征结果表明,合金内部形成的析出链主要由βS′相和β1相组成此外,析出链中还含有少量的β″和βH′相,以及βL′相这些片状或透镜状的βS′和β1相与α-Mg基体完全共格,且均具有一个{101-0}α的惯习面,但沿[112-0]α,[12-10]α和[2-110]α3个方向非均匀分布这些结果有望为形变调控合金的析出行为,提升合金力学性能提供理论指导.

交通运输用导电铝合金的应用现状及研究进展

随着经济社会的不断发展,城市轨道交通建设以及电动汽车、新能源交通工具的逐渐普及,铝合金导线在交通运输网络的电力传输和交通装备运行等方面的用量日益增多,但铝合金导线因其本征的电阻在电力传输过程中仍存在着很大程度的能源损耗,如何提升导电率的同时保证铝合金导体材料的强度是研究的长期难点。本文结合导电铝合金的发展现状及主要合金体系,探讨了铝合金导体材料的强度-电导率制约关系,总结了当前协同改善强度和导电率、制备高强高导铝合金的研究进展,归纳了几类主流的改善方法,即微合金化、热处理工艺优化、大塑性变形制备超细晶、制备铝基复合材料、熔体净化和提纯、沿平行电流方向引入细长晶等,最终展望了高强高导铝合金的未来发展。

轧制工艺对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金组织和性能的影响

目的研究板材的轧制性能及轧制工艺对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金板材微观组织及力学性能的影响规律,从而为该系列合金的轧制工艺优化提供有力的参考和依据。方法对Mg-1.5Mn-0.3Ce合金进行了520℃保温8h的短时固溶处理,使其平均晶粒尺寸达到43.6μm。随后,在250℃下进行47%的轧制变形。结果中低温、大变形轧制显著提升了合金的强度,其90°方向的屈服强度和抗拉强度分别达到了240MPa和279MPa,且断后伸长率为11.4%,而0°方向的屈服强度和抗拉强度则达到了186MPa和202MPa,且断后伸长率为7.1%。这种显著的性能提升归功于轧制过程中产生的多种微观结构演变。首先,晶粒内部产生了大量的孪晶和位错,为合金提供了额外的强度来源。其次,随着轧制变形量的增加,合金中析出了大量弥散分布的纳米颗粒,并诱导了细小的动态再结晶晶粒形成。这些细小的晶粒抑制了位错的运动,进一步提高了合金的强度。结论通过合理的热处理和变形工艺,可以有效控制Mg-1.5Mn-0.3Ce合金的微观结构,从而显著提高其力学性能,使其在汽车工业中拥有更广泛的应用前景。

预时效工艺对Cu-Cr-Zr合金力学性能和电学性能的影响

高强高导铜合金经过塑性加工后通常具有高强度,但会严重损失塑性。因此,需要开发新工艺,从而不断提升铜合金的力学性能和电学性能。对固溶态Cu-0.7Cr-0.19Zr合金进行冷轧处理(样品SR),分别采用低温预时效、高温单级时效、低温预时效结合高温时效3种不同的处理工艺制备样品,样品分别命名为SRP, SRA和SRPA。对4种样品的微观组织、强度、塑性和导电率进行了测试。结果表明,时效处理并未造成明显再结晶,保留了超细晶结构及高密度位错。与样品SR相比,单级时效与双级时效均可促成力学与电学性能的综合提升,而双级时效比单级时效更加有效。对样品的强度、塑性和导电率的影响进行了分析。

Ti—Al系金属间化合物

简要介绍了钛铝系金属间化合物的发展背景，着重阐述了目前α２－Ｔｉ３Ａｌ基、γ－ＴｉＡｌ基及δ－ＴｉＡｌ３基合金的发展状况、总结了近年来为了获得钛铝系金属间化合物的良好综合机械性能尤其是室温塑性，国内外研究者所采用的一系列方法。

多元醇法制备CoNi纳米粒子的形成机制,尺寸控制及磁性能

采用多元醇法在150～190℃合成了CoNi合金纳米粒子,利用SEM-EDX,XRD和VSM对所制备的CoNi纳米粒子形貌、成分、结构以及磁性能进行了研究,并进一步探讨了形核剂K2PtCl4对CoNi纳米粒子形貌及磁性能的影响。结果表明,在180℃用多元醇法制备的Co40Ni60(inat%)纳米粒子为FCC结构,Co2+要易于Ni2+被还原,导致最初10min内合成的CoNi纳米粒子中含有约78%(原子分数)Co,表现为高饱和磁化强度和高矫顽力,随着反应时间的延长,CoNi纳米粒子的Co含量、饱和磁化强度及矫顽力逐步下降。在150～190℃范围内,随着反应温度的提高,Ni2+的被还原能力增强,高温下合成的CoNi纳米粒子具有较低的饱和磁化强度和较小的矫顽力。形核剂K2PtCl4的加入,并不影响CoNi合金纳米粒子的成分和晶体结构。但是,随着形核剂浓度的增加,CoNi纳米粒子平均直径明显减小,其矫顽力有所增大。通过设计形核剂的浓度,CoNi纳米粒子的直径可以在96～580nm范围内任意控制。

Ti─Al二元系α／γ相平衡

利用合金平衡处理与电子探针微区成分分析及定量金相分析技术测定了Ｔｉ－Ａｌ二元系α／γ相平衡成分，明确了（α＋γ）相区结构．结果表明，在１３００℃下不存在β与γ相的相平衡关系．该结论与ＭｃＣｕｌｏｕｇｈ等人利用高温Ｘ射线衍射的测定结果一致。

Ti－Al－Ga系及Ti－Al－Nb－Cr系α（α_2）／γ相平衡的研究

利用电子探针微区成分分析测定了Ｔｉ—Ａｌ—Ｇａ系，Ｔｉ—Ａｌ—Ｎｂ—Ｃｒ系低Ｇａ，低Ｎｂ和低Ｃｒ部分的α（α_２）／γ相平衡成分，推得了合金元素Ｇａ，Ｎｂ和Ｃｒ在α（α_２）／γ平衡相中的成分分配比Ｋ并利用分配比方程计算出了Ｇａ，Ｎｂ和Ｃｒ在不同温度下的γ相的稳定化参数结果表明，Ｇａ，Ｎｂ为γ相稳定化元素，Ｃｒ为α相稳定化元素．

超高密度磁记录介质研究的热力学基础

目前CoCr基合金硬盘磁记录介质因其磁诱发相分离的富Co铁磁相,与富Cr非铁磁相组成的特殊组织形态和较高的磁晶各向异性能,使得实际的磁记录面密度已达到了水平记录模式的理论极限(～100Gbit/in2),而将来超高密度磁记录技术(几百Gbit/in2～1Tbit/in2)要求介质具有孤立的磁晶粒和更高的磁晶各向异性能.我们的实验结果表明,CoMo(W)合金具有比CoCr合金更高的磁晶各向异性能,特别是热力学计算预测了这两个系统发生磁诱发相分离的可能性,其组织能满足未来超高密度磁记录的要求.对CoMo(W)合金薄膜的TEMEDX分析支持了这种理论计算结果.不过这两个体系相分离程度的不充分限制了它们的直接应用.本文对这种不充分相分离的成因进行了详细讨论,并提出了对其改善的途径.

Co-W磁性薄膜应变对其有效磁晶各向异性能的影响

利用磁控溅射在250℃的MgO(220)单晶基片上先后沉积Cr(100 nm)下底层和不同厚度(9~80 nm)的Co-11%W(原子分数)磁性层,二者取向附生生长关系为Cr(112)[111]∥Co-W(1010)[1210]和Cr(112)[110]∥Co-W(1010)[0001].随着膜厚的增加,Co-W在薄膜面内的压应变(ε<0)由-0.388 4%减小到-0.271 1%,Co-W在薄膜法线方向拉应变(ε>0)从0.781 3%减小到0.544 5%,相应地其有效磁晶各向异性能一级常数Ke1ff由3.82×106减小到2.58×106erg/cc.该结果表明通过设计磁性层和下底层之间的应变状态,可以达到调节磁记录介质有效磁晶各向异性能的作用.

γ-TiAl基双相合金中初生α_2/γ片层的界面分析

利用金相法及TEM研究了γ-TiAl基（γ十α2）双相合金初生（α2／γ）片层形成过程中的界面特征及形成方式．发现合金中初生α2／γ片层组织是通过α→αss2→α2＋γ或α→α＋γ→α2＋γ相变方式形成的．γ片层的析出是通过在原α或αss2晶界处形核，以体积扩散控制的台阶机制生长，1000℃时γ片层的伸长速度约为（1．0—3．33）×10(-7)m／γ．并确定初生α2／γ界面为半共格，估算α2／γ界面能约为0．274J／m2．

恒温锻造Ti－Al－Nb－Cr－V系（γ＋α_2）合金的热处理组织

研究了Ｔｉ－４７Ａｌ合金添加少量Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ元素（１ａｔ％－２ａｔ％）并经恒温锻造后，在不同热处理制度下的显微组织特征，以及Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ对合金组织的影响。结果表明，Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｎｂ－１Ｃｒ－１Ｖ及Ｔｉ－４７Ａｌ－２Ｖ－１Ｃｒ合金的热处理组织形貌主要取决于高温处理的温度、在（γ＋α）两相区，稍低于Ｔａ温度处理时，α相显著粗化，随加热温度的降低，α、γ两相均明显细化，进一步降低加热温度，发生γ，相的明显粗化。通过控制高温加热温度及时间，可以有效地控制合金的组织，使其获得全片层、近片层、双态、近双态、近γ以及细化的近γ组织。

超高密度磁记录介质的研究进展与未来趋势

磁记录在过去的50年内经历了磁带、硬盘水平记录模式和垂直记录模式,其记录面密度达到～150Gbit/in^2,50年中记录面密度提高了约10~7倍。在未来5～10年内,磁记录面密度的目标是1000Gbit/in^2(即今天的6～7倍)。本演讲将从磁记录介质因素(磁晶各向异性能和磁有序诱发相分离)和记录模式两方面来评述磁记录面密度的发展过程和相关科学问题的解决、现在面,临的"瓶颈"困境以及未来的发展方向。首先从热力学的角度综述了最近几年对当前唯一可行的Co-Cr基合金介质发生的这种磁有序诱发相分离的认识和理解,通过实验证据和热力学计算来阐明该合金体系能形成纳米双相组织的成因,并解释有效合金化元素Pt、Ta、B对Co-Cr基合金薄膜提高其有效磁晶各向异性能和降低记录噪音的作用。详细分析该体系多元合金作为磁记录介质发展过程中的科学问题(磁晶各向异性能的改善、磁记录信噪比(SNR)的提高与双相组织的关系)以及目前面临的困境(超顺磁)和可能解决的方案。着重阐明未来可能的超高密度记录材料(相分离型合金Co-W和Co-Mo、有序化型合金CoPt和FePt,稀土型合金FeNdB和SmCo_5等)的研究进展和以上各种材料目前存在的科学问题,以及可能改善的途径。对于近年来出现的有可能大幅度提高磁记录密度的磁性纳米粒子自组装膜(Self-assemblied magnetic nanoparticles)、电子束光刻的格式化薄膜(patterned media)和热支持磁记录(Heat assisted magnetic recording)等相关技术的进展和目前存在的科学问题将详细讨论。

BeO杂质形态与分布对金属铍力学性能的影响

研究热等静压金属铍材中BeO杂质分布状态和颗粒尺寸对金属铍力学性能的影响,并通过设计真空退火试验,进一步调控BeO杂质在铍基体中的分布,得出BeO杂质形态与分布对力学性能的影响规律。结果表明:相比于BeO含量,BeO杂质的分布和形态对金属铍力学性能的影响更为关键;当BeO粒子弥散分布时,位于晶界上BeO粒子的尺寸及间距是决定金属铍材强度与塑性的关键因素,粗大的BeO粒子(粒径大于300 nm)是导致铍材塑性低的主要原因之一;三叉晶界不致密BeO聚集态相当于在材料内部预制一定尺寸的微裂纹,也是影响铍材伸长率的主要因素。

国内外铍及含铍材料的研究进展

综述近20年来国外铍及含铍材料的研究进展,主要包括铍的冶金制备、铍合金、铍和氧化镀金属基复合材料、铍金属间化合物等。概括我国在铍材料方面取得的研究与生产技术进展,以及与国外研发水平的差距。并展望未来10年我国铍及含铍材料需要重点发展的新材料以及突破的关键技术。

粉末热等静压和铸造Be-Al合金的室温拉伸断裂机理

研究了粉末热等静压和精密铸造成型的Be-Al合金室温拉伸断裂模式。结果表明:粉末热等静压Be-Al合金的断口上有一个主裂纹源和多个次裂纹源,裂纹起源于Be/Al相界面和Al相的细薄组织,裂纹扩展与汇合同样沿此途径进行,断裂是各个裂纹源不断汇合韧脆反复的过程,属于相间断裂,说明热等静压Be-Al合金的界面结合强度小于Be相强度;铸态Be-Al合金的断口由Be相解理和Al相延性断裂组成,断裂机理是Be相先解理断裂后,再发生Al相急剧塑性变形,最后Al相断裂,裂纹成形于Be相内部终止于Al相,属脆性准解理断裂,说明铸态Be-Al合金界面结合强度大于Be相强度。

Mg-Sn-Y三元系富Mg角500℃等温截面的测定

采用合金法,利用XRD、SEM-EDS测定一系列Mg-Sn-Y三元合金在500℃下富Mg角处相平衡关系及各相平衡成分,建立Mg-Sn-Y三元系在500℃下富Mg角处的等温截面相图。结果表明:Mg-Sn-Y三元系富Mg角处存在Mg2Sn、MgSnY、Sn3Y5和Mg24+xY54种化合物与α-Mg固溶体平衡,从而构建3个三相区和4个两相区;Sn在α-Mg基体中的固溶度为2.5%～3.9%(摩尔分数),Y在α-Mg基体中的固溶度为1.1%,但二者不能同时固溶到α-Mg基体中,同时Sn3Y5相中大约可以固溶3.6%～4.1%的金属Mg;由于MgSnY和Sn3Y5等一些高熔点化合物在高温下能够稳定存在,使得Mg-Sn-Y体系有可能成为一种潜在的新型耐热镁合金。