喷射沉积超高强铝基复合材料的组织及性能研究

采用喷射沉积技术研制铝基SiC复合材料,通过调整喷射沉积参数(雾化压力、扫描频率)和同轴送粉设备参数,研制出SiC均匀分布的直径为φ255 mm、高度为500 mm的喷射沉积铝基复合材料坯锭。微观组织结果表明,沉积坯锭晶粒均匀细小,无宏观偏析现象,晶粒平均尺寸为(17.3±4.7)μm,但部分晶粒之间存在微孔缺陷。SiC颗粒在基体中没有明显的富集,呈弥散分布,尺寸约5~20μm,且在SiC颗粒附近有微孔缺陷。经挤压处理、双极固溶处理、峰时效处理后,合金的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、弹性模量分别为650 MPa、600 MPa、6%、85 GPa,并且组织致密无微孔。

微量Te对Cu-Cr-Zr合金组织及性能的影响

采用SEM、EDS等微观表征以及显微硬度和导电性能检测手段,研究了Te含量对Cu-Cr-Zr-Te合金铸态组织及性能的影响。结果表明:随着Te含量的增加,铸态Cu-Cr-Zr-Te合金的硬度呈逐渐升高的的趋势,但导电性能基本趋于稳定状态,热锻处理后合金的硬度和导电率都有所上升。铸态Cu-Cr-Zr-Te合金中低含量Te与Zr结合力较强易形成CuZrTe化合物,提升Te含量倾向于形成CuCrTe化合物;合金经900℃/4h的保温、热锻处理后,CuCrTe化合物分解为富Te相和富Cr相造成基体中Te元素的贫化,导致元素Te与元素Cr的相对比例减小而形成CuZrTe化合物。

水下EGaIn对7075铝合金的脆化机理研究

用EGaIn涂覆7075铝合金表面,并进行液态金属脆化研究,探究在大气与水两种环境下腐蚀脆化对铝合金微观结构、力学性能的影响规律。结果表明:与大气相比,在水下样品的腐蚀速率和力学性能弱化程度更高,其抗拉强度、伸长率和弹性模量分别降低了37.5%、57.7%和44.2%。对断口形貌和腐蚀产物表征发现,EGaIn在7075铝合金内部沿晶界扩散,促进了铝和水反应。铝水反应与液态金属扩散脆化协同作用,使水下EGaIn对7075铝合金的拉伸性能削弱程度更高,证明水是液态金属脆化的重要影响因素。

铜基非晶合金成分设计及强韧化工艺研究

在Cu_(47)Zr_(45)A_(l8)基础上添加稀土M(M为Y、Er、Lu、Dy),用等效原子差异δ、等效电负性差异Δx、混合焓ΔHmix参数对非晶形成能力进行评价,优选出高非晶形成能力和热稳定性的稀土微合金化非晶合金。通过负压吸铸制备ϕ3 mm×45 mm的(Cu_(47)Zr_(45)A_(l8))_(98)M_(2)非晶合金试样,研究不同退火工艺时显微组织与热稳定性、力学性能之间的关系。结果表明:添加微量稀土元素后,(Cu_(47)Zr_(45)A_(l8))_(98)Er_(2)具有较高的过冷液相区间(ΔTx)和γ参数。在720 K退火1 h后,基体内析出Cu_(10)Zr_(7)相,(022)晶面间距为0.242 nm。其压缩强度由铸态的1854 MPa升至2170 MPa,且塑性应变为2.4%。

铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金高温热变形行为研究

研究了铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金在750、800、850、900、950℃,0.1、1.0、10.0 s-1应变率下的高温变形行为,获得其热压缩过程的流变应力-应变曲线,构建基于Arrhenius方程的本构模型和热加工图,阐明了变形温度和应变率对铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金显微组织的影响规律。结果表明:铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金对温度、应变率较为敏感,其流变应力总体上随变形温度的升高而降低、随应变率的增大而增大,在真应变ε=0.2和ε=0.4对应的热变形激活能分别为359.102 k J/mol和498.313 k J/mol。同一温度下,当应变率为1、10 s-1时,长条变形晶粒更少或再结晶晶粒较小;随变形温度的升高,合金长条变形晶粒发生再结晶和晶粒长大,当热加工温度为900~950℃时,再结晶组织较为均匀。结合显微组织论证分析得到铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金的最佳热加工工艺参数为900~950℃、1 s-1和900℃、10 s-1,为铸态Cu-1.0Ni-0.2P合金的热加工工艺提供理论指导。

Cu-Cr-Sn-Zn-Si-Y合金显微组织及性能研究

用SEM、EDS、TEM等检测手段,研究了Cu-0.59Cr-0.23Sn-0.15Zn-0.02Si-0.02Y合金在形变热处理过程中的组织演变和性能变化规律。结果表明:合金铸态组织中粗大的第二相主要为富Cr相,合金化元素Sn、Zn、Si、Y以弥散形式分布于基体中,经热轧、固溶、冷轧、时效、冷轧、退火处理后,合金内部位错塞积更严重,且部分区域的位错具有一定的方向性。纳米级明暗相间的莫尔条纹为bcc-Cr相,与Cu基体的取向为N-W关系,孪晶配合位错与纳米相的缠结强化作用,使合金的硬度和导电率分别为170.9HV_(0.2)、73.49%IACS,抗拉强度和断后伸长率分别为568 MPa和11%。

Cu-0.77Cr-0.078Zr-0.13Ag合金的微观组织及性能研究

采用扫描电镜、能谱分析、透射电镜微观检测以及力学、电学性能检测手段,研究了Cu-0.77Cr-0.078Zr-0.13Ag合金的微观组织演变及性能变化规律。结果表明,Cu-0.77Cr-0.078Zr-0.13Ag合金经热锻、时效、冷轧处理后合金的抗拉强度、导电率、伸长率分别为640 MPa、80.8%IACS、8%。铸态组织中存在尺寸较大的水滴状富Cr相和较小尺寸的颗粒状富Cr相,经热锻处理后富Cr相尺寸有所减小,以颗粒状和长条状分布,冷轧处理后晶粒沿轧制方向呈层状均匀分布,厚度300~500 nm,而富Cr相主要以颗粒状分布于晶粒内部和晶界处,其中晶界处分布较为密集,尺寸在300 nm以下。此外,Zr、Ag元素始终呈弥散分布于合金中,合金冷轧处理后基体中存在大量的位错缠结,纳米Cr相的晶体结构为fcc和bcc。

旋锻对Cu-0.51Cr-0.06Zr合金组织性能的影响

为研究旋锻及热处理对Cu-0.51Cr-0.06Zr合金显微组织及性能影响规律,用SEM、EDS、TEM、HRTEM等进行检测。结果表明:铸态Cu-0.51Cr-0.06Zr合金组织的树枝状富Cr相在热锻后球化为颗粒状或棒状,棒状富Cr相尺寸约为5μm,颗粒状富Cr相尺寸在1μm以下,随旋锻变形方向富Cr相分布呈一定方向性;时效中,纳米级析出相为体心立方结构,为4~7 nm;热锻合金经过旋锻、峰时效和最终旋锻后,抗拉强度和电导率分别为625 MPa、82.7%IACS。

稀土Y对Sn-58Bi焊料合金组织性能的影响

在真空熔炼炉中采用氮气气氛保护方法熔炼制备不同Y含量的Sn-58Bi-x Y(x=0.0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%(质量分数,下同))合金,研究不同含量的稀土Y对Sn-58Bi合金的组织、熔化特性、润湿性及剪切强度的影响,并分析稀土Y对Sn-58Bi/Cu焊点形成过程及其焊点剪切强度的影响。结果表明:稀土Y能细化Sn-58Bi合金铸态组织,Sn-58Bi-x Y合金的组织为富Sn相、富Bi相以及两相形成的层片状共晶组织,稀土元素Y会在Bi中固溶、富集;稀土Y对Sn-58Bi合金的熔点、熔程影响较小;Y的添加,降低了合金的润湿性能,但能提高焊料的硬度且在0.4%时焊料硬度达到最大值24.18HV;稀土Y能提高Sn-58Bi-x Y/Cu焊点的剪切强度,在0.2%Y时Sn-58Bix Y/Cu焊点剪切强度达53.55 MPa;Y能促进Sn-58Bi焊料与Cu在焊接过程中的反应并形成Cu6Sn5金属间化合物。

引线框架用CuCrSnZnSi铜合金组织与性能

采用SEM、EBSD、XRD、TEM及力学、电学性能检测手段,研究了Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金的微观组织结构与强化机制。结果表明,铸态Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金经热轧+水冷、冷轧、时效、冷轧、退火处理后的抗拉强度、屈服强度、显微硬度、断后伸长率、导电率分别为483 MPa、452 MPa、178.0 HV_(0.2)、9%和69.6%IACS。退火处理后合金平均晶粒尺寸约为1.20μm,局部应变较高,晶粒错位角为17.15°,具有较强的择优取向,以Goss织构({110}<001>)和Copper织构({112}<11-1>)为主。Sn、Zn元素以固溶的形式弥散分布于基体中,Cr元素则以纳米相的形式分布于基体中,晶界强化是退火态Cu-0.2Cr-0.252Sn-0.166Zn-0.014Si合金的主要强化机制,Cr元素纳米析出强化与Sn、Zn元素固溶强化、位错强化相对较弱。

合金化对Cu-Cr-Zr-Ti合金组织与性能的影响

通过中频感应熔炼-铁模浇铸的方法制备了30 mm×100 mm的Cu-Cr-Zr-Ti合金铸锭,采用固溶-时效工艺进行了热处理。使用涡流电导率仪、显微硬度计、金相显微镜、扫描电镜对合金的组织与性能进行了分析。研究表明,大气熔炼的Cu-Cr-Zr-Ti铸态组织中存在树枝状初生Cr相和棒状富Zr相,不同Cr、Zr、Ti含量合金铸态、固溶态显微组织存在较大差异;Ti含量的增加明显降低合金的导电率,提升合金的硬度。

Cu-Cr-Ag合金的组织与性能

研究了经挤压、拉拔、固溶、时效、再拉拔后Cu-Cr-Ag合金的微观组织演变规律,并测试了不同状态下合金的抗拉强度、维氏硬度和导电率。结果表明：Cu-Cr-Ag合金较为适宜的时效温度为450℃、时效时间为120 min,此时效工艺下合金的抗拉强度365 MPa、导电率91.3%IACS、伸长率19%、抗软化温度550~600℃;时效过程中第二相的析出与冷变形可提升合金的力学性能,但对导电率的影响不大。

Ce对Sn-58Bi合金组织与性能的影响

采用真空熔炼方法制备了不同Ce含量的Sn-58Bi合金,对其显微组织、熔化特性和润湿性等进行了分析,重点研究了稀土Ce对Sn-58Bi与Cu基板焊点剪切强度的影响.结果表明,Ce能细化Sn-58Bi合金的共晶组织,而对合金的熔点、熔程影响较小.Ce添加量增加,合金的润湿性降低,Ce添加量为0.1wt%时,Sn-58Bi/Cu焊点剪切强度最佳,达15 MPa.

连续定向凝固QSn4-3合金退火过程中的组织演变

分析了连续定向凝固制备QSn4-3合金的微观组织,并对其进行750~850℃保温2 h的退火处理,研究了退火过程中合金的组织演变。结果表明:连续定向凝固QSn4-3合金组织由柱状晶粒与粗大等轴晶粒组成。在退火温度为750℃条件下,等轴晶粒的晶界开始发生迁移,而在800℃条件下,柱状晶晶界开始发生迁移,在850℃条件下,柱状晶的晶界发生平直化现象。