微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金微观组织及导热性能的影响

随着汽车零部件、通讯和电子产品的发展,其对铝合金的导热性能提出更高的需求,因此急需开发新型高强韧高导热铝合金材料。通过金相显微镜、扫描电镜、涡流电导率仪和万能力学性能测试仪等研究了微量Ce添加对Al-Si-Fe铝合金的微观组织、导电导热性能以及力学性能的影响。结果表明,稀土Ce添加量少于0.05%时对组织没有明显细化,0.07%Ce可以细化铝合金的微观组织,减少二次枝晶臂间距,初生α-Al相由粗大的枝状晶转化成胞状晶。当Ce含量为0.07%时,合金中出现亮白色的块状Al11Ce3相和灰白色针片状β-Al5FeSi相。稀土Ce元素的添加能提高合金的导电和导热性能,当添加0.07%Ce时,合金的导电率和导热率达到最佳值,导电率为36.6%IACS,导热率为153.97 W/(m·K)。随着微量稀土Ce元素的添加,合金的抗拉强度与屈服强度整体变化不大,抗拉强度为144.5 MPa,屈服强度为89.7 MPa,但伸长率有所提升。当添加0.07%Ce时,合金伸长率为4.54%,比未添加Ce时提升26.1%,这是由于微量Ce没有对组织产生足够的细化效果来提高强度,而使共晶Si和富铁相变质与细化,故提高了合金的伸长率。

轧制加工率对C19400合金组织性能的影响研究

高精密引线框架材料对铜合金的性能要求较严格,要求同时具备高硬度和较高的导电率,而轧制加工率及时效直接影响着材料的性能。为了探索合适的加工工艺,研究了不同轧制加工率和时效工艺对C19400组织性能的影响规律,发现在试验条件下,二次冷轧时效温度400℃、时效8 h后合金具有较高的硬度和导电率,合金的抗软化性也较高,且生产成本低,制定加工工艺时可予以优先考虑。

基于熔体发泡法泡沫铝填充管力学性能研究

采用熔体发泡法制备闭孔泡沫铝,研究泡沫铝填充密度对铝合金薄壁管的压缩及吸能性能提升作用,对比提升效果,确定最佳密度参数;并在最佳密度的基础上设计三类不同截面的复合结构,研究填充管的截面结构对压缩性能及吸能性能的影响,确定最佳结构参数。采用万能试验机进行准静态压缩试验,并利用有限元模拟结果与试验结果相对比,验证数据准确性。结果表明:填充梯度泡沫铝会增加薄壁管的力学性能,如屈服强度、平均压溃载荷和吸能性能,降低曲线波动性,密度为0.480 5 g/cm3的闭孔泡沫铝表现出最优结果;二次试验中,复合结构能进一步提升薄壁管的力学性能,其中外方管内圆管的复合结构具有最高的屈服强度、平均压溃载荷以及吸能效果。

Al_(2)O_(3)/Cu复合材料的制备及性能分析

以硝酸铜和硝酸铝为原材料,采用喷雾干燥-煅烧-氢还原工艺得到超细、Al_(2)O_(3)在铜基体中均匀弥散分布的Al_(2)O_(3)/Cu复合粉体;经热压烧结(HP)和模压成型-烧结-复压-复烧(MP)分别制备出不同Al_(2)O_(3)含量的Al_(2)O_(3)/Cu复合材料,实验对比两种方法制备出的样品的物相、微观结构、硬度和电导率。结果表明:两种工艺得到的复合材料均具有较高致密度,硬度随着氧化铝含量增加而增大,电导率随着氧化铝含量增加而减小。热压烧结(HP)工艺获得的材料维氏硬度(143.9 HV)比同工艺下纯铜的硬度值(74.2HV)提高了93.9%,电导率高于80.09%IACS;模压成型(MP)工艺制备的样品维氏硬度(136.8 HV)比相同工艺下纯铜的硬度值(42.3 HV)提高了223.4%,电导率维持在82.25%IACS以上。

铸造铝硅合金电导率和导热系数相关性的研究

通过标准化铝锭生产、权威机构对电导率及导热系数的测定,研究了共计36种亚共晶、共晶、过共晶铸造铝硅合金电导率与导热系数的线性关系。结果表明铸造铝硅合金硅含量在7wt%~14wt%间变动时,铝硅合金的表观洛伦兹常数近似为1.88×10^(-8) WΩ/K^(2),也可由铝相体积百分比乘以低合金化铝合金的表观洛伦兹常数2.068×10^(-8) WΩ/K^(2)计算。晶格导热系数拟合值为35.2 W/(m·K),也可用低合金化铝和单晶硅的晶格导热系数(Al:16.1 W/m·K,Si:140W/(m·K))的体积加权平均值计算。工程应用可采用λ=5.52σ+35.2 W/(m·K)(电导率σ的单位为MS/m)计算铝硅合金的导热系数。

新能源汽车电池模组固定螺栓断裂失效分析

某新能源汽车电池模组固定使用的高强度螺栓在振动试验过程中发生断裂,通过理化检验、装配工艺和振动测试情况多方面对螺栓断裂失效原因进行了调查分析。调查分析结果表明,螺栓装配不当形成疲劳源,在进行Z向振动时疲劳源在交变应力和失效螺栓的上下结合面处螺栓受径向剪切力的共同作用下不断扩展,最终导致断裂。

六方、立方氮化硼的制备和热传导性质研究进展

随着微电子技术的不断进步,电子芯片集成化电路越来越密集。性能提高的同时,其内部热流密度不断攀升,对电子器件的散热能力提出了更高的要求。低热耗散材料严重制约了电子设备的性能和功效,有效的热传递和热管理已成为下一代微处理器、集成电路、发光二极管等设备稳定工作的重要保障,因此亟需具有更高热导率的半导体材料以提高电子器件的使用寿命。近年来,六方氮化硼(h-BN)和立方氮化硼(c-BN)引起了人们极大的研究兴趣,h-BN具有与石墨类似的层状晶体结构,常被称为“白石墨”,散热、绝缘性能良好;而c-BN为闪锌矿结构,具有类似于金刚石的晶体结构,热导率仅次于金刚石,是第三代半导体中禁带宽度最大的材料。研究表明,2种晶体均具有良好的导热性能,可成为新一代电子芯片散热材料,是当前热管理领域的研究热点。本文对h-BN薄膜和c-BN单晶制备方法的研究进展进行了综述,介绍了h-BN和c-BN热传导性质的研究成果,并对h-BN和c-BN面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。

40Cr超声表面滚压加工纳米化

采用超声表面滚压(Ultrasonic surface rolling extrusion,USRE)加工方法对调质态40Cr轴进行处理。通过对处理表层进行微观结构观察发现:该加工方法既可以使表层纳米晶粒细化至3～7nm,还可以使表面粗糙度水平降至0.05μm;USRE样品表面附近区域形成了厚度约为200μm的流变组织,且晶粒尺寸沿厚度方向呈现梯度分布。力学性能测试证明:USRE试件表面显微硬度提高了63%,表面残余应力最高为-846MPa,压缩应力层深度可达1mm以上。摩擦磨损对比试验表明:USRE方法能够降低金属表面摩擦因数,提高其抗磨损性能。

精密结构件用铅黄铜的性能研究

精密结构件的材料常为铅黄铜,但国产铅黄铜存在加工易变形、表面粗糙、刀具损耗大等问题,造成国内市场缺口。通过金相、拉伸、氨熏和加工验证试验,对比了不同产地材料在金相组织、残余内应力和力学性能方面存在的差异,分析总结了性能良好的铅黄铜材料特点,优化了铅黄铜残余内应力检测方法,修正了早期铅黄铜加工性能的评估经验数据,为材料的改进和选用提供了方向。结果表明:精密结构件用铅黄铜的加工性能与其金相组织、残余内应力和力学性能有关,为保证加工性能优良,其铅相应该均匀弥散且平均尺寸不超过15μm,抗拉强度与伸长率之比应介于15~35 MPa/%之间;铅黄铜的残余内应力,采用氨熏实验法加裂纹显示剂的方法可清晰检测,在270℃保温4 h可有效消除残余内应力。

高硼钢的组织与性能

用真空感应炉制备硼分布均匀的高硼钢，分析了其铸态和热轧态的显微组织，钛的加入减少了在晶界处析出的铁硼相Fe2B，FeB的数量，改善了其在GB的分布状态，钛硼相TiB2弥散地分布在铁素体基体上，确定了高硼钢热轧成形的合理工艺参数为加热温度1080～1120℃。初轧温度1070～1110℃，终轧温度810～850℃，道次压下量约10％～20％，采用多道次循环轧制，随后的冷却方式为空冷，热轧后高硼钢的力学性能得到明显提高。

纳米化处理超声金属表面

采用超声表面加工处理方法在45钢上制备出纳米结构表层.TEM(透射电子显微镜)、XRD(X射线衍射)、粗糙度和显微硬度试验结果表明:经超声处理后,样品表层的晶粒可细化至纳米量级,平均晶粒尺寸为50 nm,且在某些区域出现纳米晶与非晶嵌套结构,表面形成残余压应力,表面粗糙度值降为原始样品的1/100,与样品心部相比,表层硬度显著提高.

快淬Fe_(83)Ga_(17)合金薄带的显微组织和磁致伸缩性能

采用熔体快淬方法制备4种厚度的Fe_(83)Ga_(17)合金薄带,研究了不同厚度薄带的组织结构和磁致伸缩性能,合金薄带的组织结构和磁致伸缩性能与快淬时的冷速密切相关,12 m／s制备的75 μm厚薄带的磁致伸缩系数γ值最高,达到了-2100×10^(-6)；XRD和DSC分析确定了在厚度为45,55和75 μm薄带中出现了有序的DO_3结构相,75 μm厚薄带在669℃发生A2+DO_3→A2的相转变；对薄带组织形貌的观察发现,提高快淬的冷速有利于抑制富Ga相的析出,薄带样品大的磁致伸缩效应主要来源于析出的特殊DO_3结构相和薄带样品大的形状各向异性。

高硼铁基合金在不同铸型中凝固的组织与力学性能

高硼铁基合金在熔模壳型和金属铸型中凝固时,铸态组织部是由树枝状基体和共晶硼化物Fe2B组成．随熔体冷却速率增加,枝晶晶粒尺寸减小,硼化物形态从熔模壳型时的鱼骨状变为金属铸型时的筛网状,硼化物在组织中分布的均匀性增加,但其化学组成没有改变．经1030℃保温2 h,水淬以及200℃回火1 h后,两种铸型铸造试样的基体大部分转变为板条状马氏体;熔模壳型铸造试样的硼化物形态基本保持不变,而金属铸型铸造试样的硼化物粒化．热处理后,金属铸型铸造试样的力学性能高于熔模壳型铸造的试样,其硬度提高5．9％,抗拉强度提高17．5％,冲击韧度提高60％．

镁及镁合金功能材料的研究进展

镁及镁合金质轻、比强度、比刚度高,在交通运输、航空航天等行业有着广泛的应用。随着对镁合金研究的深入,镁合金越来越多的性能被开发和利用。本文综述了镁及镁合金作为阻尼材料、导热材料、电磁屏蔽材料、生物医用材料、储氢材料和电池材料的优缺点及研究现状,并阐述了改善和提高各种性能的方法,讨论了未来的主要研究方向。

(NiTi)50-0．5xNbx形状记忆合金的阻尼性能及力学性能

通过加入Nb制备了具有双相组织的(NiTi)_(50-0.5x)Nb_x(x=5,10,15,20)形状记忆合金,合金兼具高阻尼性能和高屈服强度.随着Nb含量x的增大,合金中(NiTi+β-Nb)共晶组织比例含量增加,合金轧制样品在马氏体状态自协作屈服强度随之升高,在x=15时达到最高(289 MPa);同时,合金轧制样品保持高阻尼性能,本征阻尼性能tanδ>0.01,并随x增大而升高.根据形状记忆合金阻尼理论以及NiTiNb形状记忆合金的阻尼性能随温度的变化规律,探讨了β-Nb和NiTi相界面阻尼对合金阻尼性能的影响.

TA16和TA17钛合金热物理性能与温度的关系

在不同温度下对TA16和TA17钛合金的线膨胀系数、比热容、弹性模量、热扩散率和导热系数进行了测定和分析。结果表明：两种钛合金在100～500℃之间的平均线膨胀系数分别为9．638×10^-6℃^-1和9．224×10^-6℃^-1；在500℃以下，两者的线膨胀系数、比热容、热扩散率和导热系数均随温度的升高而增大，只有弹性模量随温度升高而减小；并用最小二乘法建立了在50～500℃之间的比热容、弹性模量、热扩散率、导热系数与温度之间的函数关系。

两段式无缝软接触结晶器电磁参数和结构参数的研究

利用数值模拟与正交实验相结合的方法,研究了两段式无缝软接触结晶器壁厚(d)、结晶器上半段电阻率(ρ)、电源频率(f)、线圈电流强度(I)对结晶器透磁效果的影响规律．结果表明:结晶器内部磁感应强度(B)随f和d的增大而减小,随I和ρ的增大而增强．各因素对磁场影响的顺序依次为f,ρ,I,d．通过无量纲分析确定了两段式结晶器内弯月面处B与d,ρ,f,I之间的定量关系为B/(μ_0I/d)．=4．36×10~9(ρ/If)^(0.89)．最后,确定了两段式结晶器应用于软接触技术最佳的实验条件为:d=5 mm,p=8．8×10^(-7)Ω·m,I=2000 A,f=2500 Hz．

矩形软接触结晶器内磁场分布的实验研究

研究了不同条件下矩形软接触结晶器内的电磁场分布规律.结果表明,矩形软接触电磁连铸结晶器角部存在明显的磁场叠加现象;沿结晶器窄面的磁场分布比较均匀,而宽面上的磁场分布均匀性较差.通过合理布置切缝,可提高软接触结晶器内的磁感应强度和磁场分布的均匀性.宽面上的切缝应采用不均匀方式布置,可在宽面中心位置附近布置相对较多的切缝,在矩形软接触结晶器角部不布置切缝.磁感应强度的最大值出现在线圈中心偏上位置附近,随感应线圈上升,该最大值增大,其位置上移.将线圈靠近结晶器入口安装,有助于均匀周向磁场.在线圈中心位置附近的磁感应强度分布较均匀,实际浇铸过程中,应将液面控制在线圈高度中心与线圈顶端位置之间.

快淬Fe_(85)Ga_(15)合金的显微组织和磁致伸缩性能

采用熔体快淬方法制备了不同辊速(v=12m/s、15m/s、20m/s)条件下的Fe85Ga15合金薄带样品,对薄带样品的组织结构和磁致伸缩性能进行了研究。结果表明,合金薄带的组织结构和磁致伸缩性能与快淬时的冷却速度密切相关,v=20m/s辊速条件下制备的薄带在磁场为45kA/m时,其磁致伸缩系数λ达-125×10-6,伸缩曲线尚未完全饱和。对薄带组织形貌的观察表明,薄带样品内晶粒沿薄带厚度方向呈现出取向性排列。XRD分析表明,辊速的提高可以抑制有序DO3相的析出,α-Fe相和非对称DO3结构的Fe3Ga相衍射峰发生重叠并有劈裂现象。TEM分析表明,合金基体中存在着富Ga原子团簇。薄带样品大的磁致伸缩系数主要来源于样品强的形状各向异性和非平衡制备条件下合金内部的特殊晶体结构。

耐磨铸造Fe-B-C合金的研究

借助光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析等手段,研究了硼(B)含量>2．0％和碳(C)含量<0．2％的铸造 Fe-B-C合金的凝固组织及热处理后的组织和性能．铸造Fe-B-C合金的凝固组织由Fe2B、铁素体和珠光体组成,硼化物呈网状沿晶界分布．Fe-B-C合金经950℃正火处理后,局部出现断网现象,基体组织全部转变为板条马氏体,硬度大幅度提高, HRC接近60,冲击韧度大于10 J／cm2,动态断裂韧度大于30 MPa·m1/2．在干滑动磨损条件下,Fe-B-C合金的耐磨性优于镍硬白口铸铁和GCr15、Cr12MoV等合金钢,与高铬白口铸铁相当．Fe-B-C合金熔炼简便、铸造性能好,且不含Ni 和MO等昂贵合金元素,具有较低的生产成本．