Ni镀层对Cu/Al钎焊接头界面组织与力学性能的影响

为探究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,采用化学镀方法对T2紫铜进行化学镀镍处理,使用BAl88Si药芯钎料通过感应钎焊方法钎焊Cu/Al接头。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对接头进行微观组织观察与物相分析,并对接头进行力学性能测试,分析镀层对Cu/Al接头微观组织结构及力学性能的影响,探讨钎焊过程中不同钎焊接头的界面形成机理。结果表明:无镀层接头在界面处形成了Cu_(9)Al_(4)和CuAl_(2)两层金属间化合物,有镀层接头界面处形成了Al_(2)Ni和Al_(3)Ni金属间化合物。无镀层接头的抗拉强度可达56.4 MPa,优于有镀层接头。接头均发生脆性断裂,断裂位置从无镀层接头的CuAl2和α-Al固溶体的界面处转变为有镀层接头的Al3Ni金属间化合物处。

退火工艺对Cu/Al复层材料界面影响的研究

采用纯铜/纯铝和纯铜/铝合金进行400℃温轧和退火热处理,并对得到的Cu/Al复层材料进行界面结合强度测试、界面金相显微组织分析和界面扫描电镜分析。结果表明:Cu/Al复层材料界面处Cu/Al中间相的形成需要一定的孕育期,其形成过程为:形核→核长大→沿界面横向连片生长→沿界面法线方向纵向生长;纯铜/纯铝复层材料最佳退火工艺为300℃×1 h,最大界面结合强度可达2.4 N/mm;而纯铜/铝合金为300℃×3 h,界面结合强度最大值为3.1 N/mm,保证了材料的成型性能,同时防止金属间化合物的生成;经较高温度的长时退火(500℃×5 h),纯铜/铝合金比纯铜/纯铝复层材料界面更容易形成脆性金属间化合物相,导致界面结合强度的降低,造成界面在剥离条件下的脆性断裂。

Mg、Zn元素对Cu/Al复层材料界面中间相的影响研究

为了研究Mg、Zn元素对Cu/Al复层材料界面中间相的影响,对Cu/Al复层材料进行退火热处理,通过XRD、扫描电镜和EDX能谱检测的方法对界面中间相进行分析,得到Mg、Zn元素对Cu/Al复层材料界面中间相分布规律和界面层断裂位置的影响结果。最后得出结论:完成300℃×5 h的退火热处理后,当界面为纯铜/纯铝时,Cu/Al界面处仅生成CuAl_(2)相,界面层断裂发生在铜基体和CuAl_(2)相之间;当界面为纯铜/铝合金时,在Mg、Zn元素的作用下,Cu/Al合金界面处并没有CuAl_(2)相生成。完成400℃×5 h的退火热处理后,Cu/Al界面中间相分布均为Cu_(9)Al_(4)和CuAl_(2),但其厚度的分布有所差异,此时Mg元素和Zn元素的作用均不明显。完成500℃×5 h的退火热处理后,当界面为纯铜/纯铝时,Cu/Al界面中间相分布为Cu_(9)Al_(4)、CuAl和CuAl_(2),界面层断裂发生在CuAl相或CuAl_(2)相和Cu_(9)Al_(4)相之间;当界面为纯铜/铝合金时,主要在Mg元素的作用下,此时Zn元素的作用并不明显,Cu/Al界面中间相分布变为Cu_(9)Al_(4)、CuAl、Al_(5)Cu_(6)Mg_(2)和CuAl_(2),界面层断裂发生在CuAl_(2)相或CuAl相和CuAl_(2)相之间。

Cu/Al_2O_3与Cu/AlN复合陶瓷基板材料制备研究

利用直接敷铜(DBC)技术制备了Cu/Al2O3、Cu/AlN复合陶瓷基板材料。通过机械剥离机和场发射扫描电子显微镜分析了Cu/Al2O3、Cu/AlN复合陶瓷基板材料的结合力、界面微观形貌与元素分布。结果表明,在Cu箔能与Al2O3基板直接结合,而AlN组需要预氧化然后才能与Cu箔紧密结合,Cu箔与Al2O3、预氧化AlN基板间的结合力均超过8N/mm。通过EDS能谱分析,在Cu箔与预氧化AlN基板间出现组分主要为Al2O3和CuAlO2的过渡层。

Ni元素对Zn-22Al药芯钎料用于Cu/Al钎焊接头组织和力学性能的影响

目的:研究Ni元素对Zn-Al药芯焊丝熔化特性、铺展性能的影响。方法:在钎剂中添加一定比例的Ni粉,在钎焊过程中形成Cu/Al接头的Ni合金化,分析不同含量Ni元素添加对Zn-22Al钎料以及Cu/Al异种合金钎焊接头的性能及显微组织的影响。结果:Ni粉添加可使Zn-22Al钎料在Al板上的铺展性能得到提升,当添加量质量分数为5%时钎料铺展性能提升26.75%;当添加量质量分数为7%时,用于Cu/Al钎焊的接头抗拉强度相较于未添加Ni粉焊接接头强度提升61.79%。结论:Ni粉添加可有效改善Zn-22Al焊缝的显微组织,体现为主晶相的细化,富Zn边界相的减少,促进主晶团之间形成层片状共析组织,以及减小了Cu侧生成的铜铝金属间化合物脆性相的厚度。

高强Cu/Al接头用的Zn基钎料及Cu表面镀层研究

铜铝接头被广泛应用于电力电子等行业。在长期运行过程中,铜铝接头易出现脆性断裂问题,严重影响其安全服役。进行了锌基钎料的成分设计,分析了钎料的各项性能,得到优化的钎料成分。对铜板表面进行化学镀镍磷层改性,采用感应钎焊和优化的钎料进行了铜铝搭接钎焊试验。结果表明:在锌基钎料中提高Al含量,添加一定量Cu、Ag、稀土元素,可以提升钎料的润湿性能、强度和耐腐蚀性能。镍磷镀层显著提升了锌基钎料在铜板的润湿性能,改变了铜铝接头的界面反应,显著细化了焊缝晶粒。采用优化的锌基钎料和化学镀镍磷层工艺得到的铜铝接头的力学性能得到显著提升,剪切强度达37 MPa,疲劳寿命达85000次。

富氧条件下Cu/Al_2O_3催化剂上C_3H_6选择性还原NO的研究

以 Cu/Al2 O3 为催化剂 ,对富氧条件下 C3H6 为还原剂选择性催化还原 NO反应进行了研究 .活性评价结果表明 ,与高活性的 Ag/Al2 O3 催化剂相比 ,Cu/Al2 O3 催化剂选择性还原 NO的活性较低 ,N O的最高转化率仅为 4 0 % .在所考察的温度范围 ( 473～ 72 3K)内 ,红外谱图中不存在有机含氮化合物 ( R— ONO和R— NO2 )的特征振动吸收峰 .作为反应中间体—NCO的前驱体 ,有机含氮化合物在 Cu/Al2 O3 催化剂表面难以生成是造成催化剂选择性还原 NO活性低的直接原因 .在 Cu/Al2 O3 催化剂上 ,N O2 吸附能够优先发生 ,并以 NO3-物种的形式覆盖在大部分催化剂表面 .动态原位红外光谱实验发现 ,这种 NO3-表面物种与C3H6 的反应性较差 ,使生成有机含氮化合物的关键反应难以发生 ,但此时的催化剂表面有利于 C3H6 和 O2的完全氧化反应 ,这是导致 Cu/Al2 O3 催化剂选择性较低的根本原因 .

Cu/Al复合带固-液铸轧热-流耦合数值模拟及界面复合机理

双金属层状复合带固-液铸轧成形是集快速凝固与轧制复合为一体的短流程新工艺,为揭示固相覆层金属带材与基体熔体在双辊铸轧区内的复合机理,以d160 mm×150 mm双辊实验铸轧机为对象,利用Fluent商用软件建立Cu/Al固-液铸轧复合过程二维热-流耦合计算模型,研究铸轧速度、浇注温度、铜带厚度和预热温度对熔池流场、KISS点位置与复合界面温度分布的影响规律。Cu/Al固-液铸轧复合实验结果表明,铸轧区内固-液接触区、固-半固态粘连区、固-固轧制复合区界面结合效果呈现递进式强化规律,显示出温度和轧制压力对界面复合的重要作用,对成形工艺制定具有重要的指导意义。

Cu/Al异种金属连接的研究现状

异种金属接头由于具有优良的性能,因而在许多领域得到广泛的应用,也使得异种金属连接成为当今研究的热点,但铜铝焊接时脆性相的生成,使得铜铝接头的性能很难保证。概述了近年来国内外铜铝异种金属焊接技术的研究现状,针对钎焊和摩擦焊技术做了重点介绍,分析了当前铜铝连接存在的主要困难,对于推动Cu/Al异种金属接头的研究及应用具有重要意义。

在Cu/Al_2O_3催化剂上用C_3H_6选择性催化还原NO的研究

NOx和SO2是环境污染的主要污染源,但国内外对NOx的治理还比较落后,仍然没有找到技术上合理、经济上可行的治理方案。NO是NOx的主要成分。随着人们对环保的重视和对环境质量要求的提高,NO的治理也愈来愈受到重视。研究了以Al2O3为载体,Cu做活性组分用烃类气体(C3H6)选择性地催化还原NO。通过NO的转化率说明了在各种条件下催化剂的活性。并且利用了SEM、XRD等先进的表征手段对Cu/Al2O3催化剂的作用效果进一步作了分析和论证。说明了在Cu/Al2O3催化剂上用烃类气体选择性催化还原NO是可行的。

Cu/Al复合材料的制备及其对RDX热分解性能的影响

为了改善铝粉的表面氧化,提高其对含能材料热分解的催化作用,以电爆炸铝粉和二水合氯化铜(CuCl2·2H2O)为原料,利用置换反应法,实现了纳米铜粒子在铝粉表面的快速沉积,制备了包覆均匀的Cu/Al复合材料。利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X-射线粉末衍射(XRD)、电子能谱(EDS)等对其结构和形貌进行了表征。在不同的升温速率下测试了Cu/Al复合材料与黑索今(RDX)(质量比1∶5)混合物的DSC曲线。计算了该混合物热分解反应的动力学参数。结果表明,电爆炸铝粉表面的氧化层通过氟化铵的刻蚀作用被剥离,复合材料含有单质铝和单质铜晶相,无氧化铜及氧化铝晶相,纳米级铜颗粒均匀包覆在铝粉表面,复合材料粒径为200~500nm。加入Cu/Al复合材料后,RDX的初始分解温度和分解峰温分别降低8.51℃和26.43℃,分解热提高296J·g^-1,热分解活化能降低19.19kJ·mol^-1,表明Cu/Al复合材料可促进RDX的热分解行为。

CeO_2改性Cu/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/Al2O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20%时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28h-1条件下,甲醇转化率为95.5%,氢气选择性为100%.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200h的寿命实验中,活性仍保持在90.0%以上,而Cu/Al2O3催化剂在100h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,铜和铈相互作用促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,改善了Cu/CeO2/Al2O3催化剂的性能.

浸渍法制备的Cu/Al_2O_3催化剂上仲丁醇的催化脱氢

采用浸渍法制备Cu/Al2O3催化剂.研究了Al2O3晶形对催化剂结构和性能的影响,考察了催化剂对仲丁醇脱氢活性和选择性的影响.借助BET,XRD和TPR对催化剂进行表征,结果表明,载体影响催化剂表面铜物种的存在状态.对载体进行处理,可获得性能较佳的仲丁醇脱氢催化剂.

Cu/Al双辊异温铸轧复合界面局部熔合机理

以传统双辊铸轧工艺为基础,采用金属熔体触辊凝固制备Cu、Al带坯并轧制复合,利用高温Cu带与Al带强压接触传热及其产生的Al带表面浅层熔化现象,提出一种基于界面"局部熔合"的Cu/Al双辊异温铸轧复合工艺。利用非线性热-力耦合有限元方法,数值模拟分析了Cu带和Al带初始温度Tc和Ta、层厚比K、压下率ε对Cu/Al复合界面接触换热与温度分布的影响规律,给出了实现界面"局部熔合"的工艺条件。在自制的物理模拟装置上进行Cu/Al异温压力复合实验,并通过界面的SEM、EDS分析,验证了Cu/Al界面"局部熔合"的工艺条件,揭示了Cu-Al二元合金反应扩散是"局部熔合"作用下Cu/Al界面冶金结合的主要机制。

轧制复合电缆用Cu/Al复合材料变形规律研究

采用三步法复合工艺制备了电缆用Cu/Al复合板,分析了冷轧复合过程中Cu/Al复合板变形区的特点,研究了Cu层与Al层厚度比为1:4时各组元压下率与总压下率的关系。将Cu/Al双金属变形区分为3个区,建立了基于原始坯料层厚比条件下的轧制复合Cu/Al复合板厚度模型。

Cu/Al固-液复合界面演化CLSM原位观察分析

为研究Cu/Al固-液复合界面的微观形貌及其动态演化规律,利用共聚焦激光扫描高温显微镜(CLSM)对Cu/Al扩散偶在快速加热至Al液相温度610℃及其保温过程中的固-液复合界面进行了原位观察。并结合复合界面扫描电镜和X射线能谱仪分析结果,探讨了CLSM下界面图像视觉变化与连接界面反应扩散迁移的对应关系,以及CLSM原位观察的可行性。结果表明,高温反应扩散和局部熔合是Cu/Al固-液复合界面结合的主要机制,复合层主要为Al_2Cu。且在无压力作用下,界面夹杂物和氧化层物会严重削弱界面的结合效果。

冷轧压下率对Cu/Al复合板界面和性能的影响

研究了不同冷轧压下率对铸轧法制备的Cu/Al复合板材界面微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:冷轧过程中压下率过大时界面层会发生断裂而破碎,进而影响复合材料性能。冷轧压下率从29%逐渐增加到57%时,界面层的破碎程度逐渐加重,复合板抗拉强度逐渐增大,延伸率则随之下降,同时剥离强度先迅速减弱后缓慢增强。当冷轧压下率达到57%时,界面扩散层被严重破坏,形成大量纯铜和纯铝直接接触、无明显扩散的结合界面,铜铝复合板主要靠机械咬合力结合。

La_2O_3对Cu/Al_2O_3甲醇水蒸气重整制氢催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法制备了系列Cu/La2O3/Al2O3甲醇水蒸汽重整制氢催化剂,并通过X射线衍射(XRD),程序升温还原(TPR)和光电子能谱(XPS)等分析方法研究了La2O3对Cu/Al2O3甲醇水蒸汽重整制氢催化剂性能的影响。结果表明:La2O3的加入促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,从而改善了催化剂的性能,提高了催化剂的活性。

ZrO_2对Cu/Al_2O_3-ZrO_2催化剂糠醛选择加氢活性的影响

采用共沉淀法制备了Al2O3-ZrO2复合氧化物,并以它为载体,浸渍法制备Cu质量分数为24%的负载型Cu基催化剂。运用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、X射线能谱(XPS)对载体和催化剂进行表征,并考察了ZrO2对Cu/Al2O3-ZrO2催化剂糠醛选择加氢活性的影响。结果表明,载体中ZrO2质量分数20%的Cu/Al2O3-ZrO2催化剂对糠醛的选择加氢活性最高。与Cu/Al2O3催化剂相比,添加ZrO2可以提高Cu/Al2O3-ZrO2催化剂加氢活性,并有效提高较高反应温度下的糠醇选择性。

基于Sn-Pb钎料的Cu/Al钎焊接头组织结构分析

采用金相显微镜、电子探针(EPMA)及X射线衍射仪(XRD)对低温Sn-Pb钎料钎焊Cu/Al异种金属接头的组织结构进行了试验研究,结果表明,钎缝区主要生成Sn-Pb共晶组织及分布于其中的β(Sn)初晶,而在铜侧过渡区生成Cu_3Sn和Cu_6Sn_5两种金属间化合物,在铝侧过渡区生成AlNi、NiSn、Ni_3P及Sn_4P_3等金属间化合物。