铜基偏晶合金的研究现状

铜基偏晶合金(Cu-Co、Cu-Fe、Cu-Cr等)具有优异的电、磁、力学等特性,受到国内外材料科学领域学者的广泛关注。在制备过程中,铜基偏晶合金由于发生液相分离行为并形成严重的偏析组织现象,被称为不混溶合金。过去的研究主要集中于寻求使铜基偏晶合金组织均匀的制备方法,然而近期研究表明,偏析组织异质结构的强度-韧性协同作用有利于提高材料的韧性,这为铜基偏晶合金的进一步发展提供了新思路。本文综述了目前国内外对铜基偏晶合金的液相分离和偏析组织形成机理的理论研究成果(包括液相分离组织结构演变、液相分离热力学以及第二相液滴形核生长动力学研究),归纳了目前主流的改善偏析组织方法(包括微合金化法、快速凝固法和激光成形法),阐述了铜基偏晶合金因液相分离特性产生的双相复合微观组织结构的强度-韧性协同作用,最后对铜基偏晶合金未来的研究发展方向进行了展望。

切削用量对铍材加工表面粗糙度及切屑的影响

通过单因素实验研究了切削用量对铍材切削表面粗糙度的影响,并结合切屑形貌分析铍材切削变形的方式。结果表明:铍材切削表面存在沟槽、微裂纹、凹坑、侧向流动、积屑瘤等多种缺陷;表面粗糙度主要由进给量决定,随进给量的增大不断增大;切削过程中剪切滑移量较大,局部剪切加工硬化达到材料的极限强度后,切屑以脆性断裂方式脱离表面;切削表面受切削热影响和刀具的挤压发生微塑性变形。

不同热处理态TP2铜的冲刷腐蚀性能研究

对不同热处理态(硬态、软态)TP2铜进行不同流速的3.5%NaCl溶液冲刷腐蚀实验,测试了TP2铜的冲刷腐蚀速率,表征了冲刷腐蚀240 h后的腐蚀形貌及腐蚀产物,探讨了TP2铜的冲刷腐蚀机理。结果表明,流动的腐蚀介质加快了TP2铜的腐蚀速率;在相同流速条件下腐蚀240 h后,软态TP2铜的腐蚀速率大于硬态TP2铜;高流速下TP2铜经冲刷腐蚀240 h后的表面腐蚀形貌主要呈沟壑状,形成的主要腐蚀产物为Cu_(2)O。

基于学生需求的高校“课程思政”建设路径研究

高校“课程思政”建设作为人才培养模式改革的时代产物,必须关照学生的主体需求。本文从学生需求出发,探索推进“课程思政”建设的理论、历史、实践的三重价值,剖析当前高校开展“课程思政”建设的现实状况,提出理性新潮的内容供给、师生交互的模式供给、灵活多样的话语供给、学生参与的评价供给四个维度优化路径,有效推进“课程思政”建设的“供需匹配”,以期为新时代高校“课程思政”建设提供实践借鉴。

铜表面激光熔覆制备Ni-Cu-Mo覆层的显微组织及其摩擦磨损性能

为提高铜材料的耐磨性能,在铜基体上激光熔覆了纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo(摩尔分数,%)四种覆层,分析了Ni-20Cu-10Mo覆层的显微组织,并研究了铜基体及覆层的摩擦磨损行为,考察了Ni、Cu、Mo元素含量对激光熔覆制备覆层的组织及其耐磨性能的影响。结果表明:覆层均以Ni基固溶体为主要物相,呈平面晶-胞状树枝晶-等轴晶的非平衡凝固形态;纯Ni、Ni-20Cu、Ni-20Cu-10Mo及Ni-20Cu-15Mo覆层的显微硬度分别为137.0HV、141.4HV、151.3HV、143.7HV,平均摩擦因数分别为0.64、0.54、0.16、0.42;相对于铜基体而言,四种覆层的显微硬度分别提升了22.65%、26.59%、35.45%和28.65%,平均摩擦因数分别提升了29.67%、40.66%、82.42%、53.85%;其中,Ni-20Cu-10Mo覆层的平均摩擦因数最低(0.16),是铜基体的17.58%,使铜基体的摩擦磨损机制由黏着磨损机制向磨粒磨损机制转变。

切削用量对铍材加工表面变质层的影响及铍材切削变形方式

通过单因素实验研究不同切削用量对铍材切削表面损伤层、加工硬化层的影响,并结合切屑、表面组织结构变化分析铍材切削过程的变形方式。结果表明:在一定范围内,铍材切削表面损伤层、硬化层厚度受切削速度影响较小,呈现随切削进给量、深度的增加而增大的趋势。铍材切削过程未发生剧烈的塑性变形,大量剪切滑移产生的加工硬化在局部达到材料破裂强度,进而使其发生脆性断裂,产生挤裂型切屑;铍材切削表面的孪晶数量很少,受后刀面挤压产生的位错运动是其主要的塑性变形方式。

无铅易切削铋锑黄铜的组织与性能

采用熔铸、挤压的方法生产出以Bi和Sb代铅的环保型易切削黄铜棒材。利用扫描电镜、光学显微镜等手段对易切削黄铜的微观组织进行观察分析,并对其力学、脱锌和切削性能进行研究。结果表明:添加的Bi和Sb主要以单质或化合物方式存在于无铅黄铜的相内和相界处,Bi以单质颗粒存在于相界处,Sb以化合物形式存在于相内,这对提高合金切削性能有利;添加Bi和Sb黄铜的抗拉强度为478.9MPa,伸长率为15.1%,断面收缩率为29.3%,屈服强度大约为295MPa;添加Bi和Sb黄铜的切削性能比HPb59-1铅黄铜的优,合金的脱锌腐蚀性能良好,脱锌层厚度约为323μm。

铌及铌合金高温涂层研究进展

铌及铌合金以其熔点高、耐腐蚀和良好的高温强度成为重要的高温结构材料。但高温抗氧化性能较差是制约其应用的关键问题。论述了铌及铌合金高温抗氧化涂层的研究进展。分析了研究中面临的问题,并提出了解决途径。

MoSi_2涂层的组织结构与高温抗氧化性能

采用包渗法在Nb-10W合金基体上制备MoSi2涂层,测试了涂层试样的1 600℃静态抗氧化和室温至1 600℃循环抗氧化性能,分析了硅化过程中涂层的形成机理、涂层表面和截面的形貌以及氧化后涂层成分与结构变化。采用包渗法制备的硅化物涂层是通过反应扩散形成的,该涂层为复合结构:MoSi2相主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相过渡区;Nb5Si3相扩散层;该涂层结构表现出良好的高温抗氧化和抗热震性能;Si的扩散是通过空位的反应流动实现的,空位在主体层与两相过渡区界面处聚集成微孔带,氧化后微孔带宽度增加;致密的低硅化物扩散层能有效地阻止裂纹向基体扩展。

镁黄铜的组织与性能研究

采用熔铸、挤压的方法制备出了镁黄铜棒材。利用扫描电镜(SEM)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)和差热分析仪(DSC)等手段对镁黄铜的微观组织、物相组成和相转变特征、力学性能、切削性能以及腐蚀性能进行了研究。结果表明:合金物相由α相、β相和Cu2Mg相组成,以α相为主;镁黄铜的抗拉强度为494.39MPa,屈服强度为388.56MPa,伸长率为8.78%,布氏硬度为HV140.7,优于铅黄铜;切削性能达到铅黄铜性能的78.5%。研制的镁黄铜替代铅黄铜具有可行性。

包渗法制备硅化物涂层的结构形貌及形成机理

采用包渗法在C-103铌合金基体上制备MoSi2涂层,通过X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等手段研究涂层表面、截面形貌以及氧化后涂层结构变化,并分析硅化过程中涂层的形成机理。研究结果表明:包渗法制备硅化物涂层是通过反应扩散形成的,硅化过程服从抛物线规律;该涂层为复合结构:MoSi2相为主体层;以NbSi2相为主、并含少量Nb5Si3相的两相为过渡区;Nb5Si3相为扩散层。在高温氧化环境下,涂层表面生成致密的非晶氧化层,有效地阻止了氧向涂层内扩散。

Ta-W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层组织结构与氧化行为

采用料浆烧结法在Ta-10W合金表面制备了Si-Cr-Ti-Zr涂层,利用内热法在大气环境下测试了涂层在1 400℃的抗氧化性能,通过扫描电镜、电子探针和波谱分析等手段分析了Ta-10W合金Si-Cr-Ti-Zr涂层氧化前后的微观形貌与组织结构。结果表明:原始涂层呈3层结构,从表面到基体的组织依次为(Zr,Cr,Ti)Si_2→(Ta,W)Si_2→(Ta,W)_5Si_3→Ta合金;1 400℃高温下保持10 h,涂层仍可有效防护钽合金基体不失效;涂层高温抗氧化机理在于形成了致密的(Si,Zr,Cr,Ti)O_2复合氧化膜,有效减缓了氧元素向内扩散的速率。

Mo(Si,Al)_2高温抗氧化涂层的形貌与结构研究

采用料浆烧结法在铌合金C-103基体表面制备Mo(Si0.6,Al0.4)2高温抗氧化涂层,利用SEM、EDS、XRD等仪器分析研究涂层的结构、元素分布、相分布与抗氧化性能的关系。结果表明:涂层与基体之间达到冶金结合,通过扩散形成中间结合层;在高温氧化环境下,Mo(Si0.6,Al0.4)2涂层表面生成致密氧化膜。氧化膜分为两层:外层主要为Al2O3,内层为Al2O3、SiO2、3Al2O3·2SiO2和HfO2相的混合物。

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Fe高温抗氧化涂层的研究

采用料浆法在铌合金表面制备了Ge改性的Si-Cr-Fe系高温抗氧化涂层,分析了涂层氧化前后的表面和截面形貌、组织成分、相的分布等。将两次加涂后的涂层与一次加涂后的涂层形貌、组织和抗氧化性能进行了对比。结果表明:C-103铌合金表面的Si-Cr-Fe料浆熔烧涂层中,主体层是较致密的复杂硅化物相(Cr,Fe,Ge,Nb)Si2;扩散过渡层是致密的(Cr,Fe,Ge,Nb)5Si3相和少量(Cr,Fe,Ge,Nb)Si2的混合物;二次熔烧的涂层比加涂一次的涂层系统表面组织较均匀、致密,具有更宽的过渡层,对提高涂层的高温抗氧化性能有利;过渡层可有效阻止裂纹的进一步扩展,从而提高涂层的高温抗氧化性能。

铌合金表面硅化物涂层热震行为研究

为提高铌合金高温抗氧化性能,采用复合包渗法在Nb521合金表面制备了以MoSi2为主体的硅化物涂层,对涂层进行了室温-1650℃热震试验,利用XRD,SEM,EDS以及EPMA等检测手段对热震前后涂层组织结构变化进行了分析,观察了裂纹扩展过程。结果表明：涂层室温-1650℃有效抗热震次数可达600次;热震过程中,元素扩散导致涂层组织结构发生明显改变;Nb5Si3低硅化物层的产生对裂纹扩展有重要影响。

Al、Ce对易切削铋黄铜组织和性能的影响

研制了一种性能优异的易切削铋黄铜来替代有毒的铅黄铜。为了改善铋黄铜的力学性能,在铋黄铜中添加了一定量的Al和Ce。采用光学显微镜、扫描电镜和X-衍射仪来分析铋黄铜的微观组织。分析可知,合金的组织细小,Bi均匀分布在基体中。与传统的铅黄铜比较,所研究的无铅铋黄铜具有优异的切削性能。合金的抗拉强度高于450MPa,伸长率高于35%。Al和Ce主要通过影响Bi在合金中的润湿效应,改变Bi在合金中的分布,从而对铋黄铜组织和性能产生影响。

Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的静态再结晶行为

采用熔铸、轧制的方法制备Zn-1.0Cu-0.2Ti合金,借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)观察合金的显微组织,测定不同退火制度后合金的硬度和再结晶晶粒尺寸,建立了Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的再结晶晶粒长大模型,研究退火温度和退火时间对Zn-1.0Cu-0.2Ti合金再结晶行为的影响。利用硬度法测得Zn-1.0Cu-0.2Ti合金的再结晶温度在230℃左右。结果表明:随着退火温度的升高和退火时间的延长,合金再结晶晶粒均逐渐长大,但晶粒长大的速度趋于缓慢,合金中弥散分布于基体内的CuZn4和TiZn15相能够抑制再结晶晶粒的长大。

料浆烧结法制备改性Si-Cr-Ti高温抗氧化涂层的研究

采用料浆烧结法制备了C—103铌合金上的改性Si—Cr—Ti高温抗氧化涂层,在涂层料浆中添加活性元素Zr和稀土氧化物Y2O3。进行了1200℃静态抗氧化实验,室温～1200℃的热震实验,1200℃间断氧化增重实验。利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线(XRD)等分析研究了涂层的形貌、结构、元素分布、相分布等。结果表明:涂层由两层组成,其外层是涂层主体,由复杂的(Nb,Cr,Ti,Zr)Si2相组成;中间扩散过渡层为致密的NbSi2相和少量Nb5Si3相共存。加改性元素Zr和稀土氧化物Y2O3能增加涂层的致密度和扩散过渡层宽度,改善涂层体系的抗氧化性能。扩散形成的过渡层与基体、涂层主体层之间的界面平直;过渡层本身致密,且能有效阻止裂纹的进一步扩展和氧向基体的扩散。

钼合金表面MoSi_2-ZrB_2涂层的抗氧化性能

采用料浆烧结法在钼合金表面制备Mo Si2-Zr B2高温抗氧化涂层,并进行1 670℃静态氧化试验,利用电子探针显微分析仪(EPMA)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X线衍射仪(XRD)等对涂层氧化前后的形貌与组织结构进行观察和研究,同时分析了涂层高温防护机制及失效机制。结果表明:涂层为复合多相结构,在高温氧化环境下,涂层表面会形成熔融态的非晶玻璃膜,可有效阻碍氧气向试样内部的进一步扩散,从而提高材料的抗氧化性能;通过静态抗氧化实验证实涂层具有良好的抗氧化性能,在1 670℃下静态抗氧化寿命可达12 h;涂层失效主要包括纵向裂纹萌生贯通至基体和横向裂纹扩展与基体剥离两种失效方式。

铌合金表面硅化物涂层的界面结构

采用复合包渗法在C103铌合金基体上制备硅化物涂层,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析(EDS)等检测手段对涂层的组织结构进行观察和分析,重点采用TEM分析涂层与基体界面区的微观结构。结果表明:涂层是以MoSi2为主体层的多相复合结构;涂层与基体界面处存在NbSi2过渡层;由外向内,过渡层形貌发生明显改变,逐渐由细小等轴晶组织过渡为规整柱状晶组织。