超声表面滚压处理对硬质合金组织结构及性能的影响

通过超声表面滚压技术(USRT)制备了具有梯度纳米结构表层的YG8硬质合金。通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和维氏硬度计等手段表征了合金材料的微观组织结构、力学性能和在质量分数为3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:滚压前后没有新相产生,当载荷为0.3 MPa、压下量为0.1 mm时,试样变形层厚度达到2.17μm,表面硬度相应提高了12.2%。此外,电化学测试结果表明,纳米晶表面在腐蚀过程中促进了钝化膜在表面上的形成,使得滚压处理后的硬质合金耐腐蚀性能得到明显增强。

冷加工变形量对Al_2O_3-弥散强化铜合金组织与性能的影响

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12%Al_2O_3合金(质量分数),通过力学性能、导电率测试及显微组织观察系统研究该合金的冷变形行为。结果表明:对热挤压态合金进行不同变形量的冷拉抜加工处理后,合金的硬度和强度均随变形量的增大而增加,合金加工硬化现象明显,但导电率的变化甚微;冷加工使合金的致密度和位错密度获得进一步的提升,同时由于Al_2O_3粒子的钉扎位错和阻碍晶界滑移作用,出现位错线缠结和位错塞积,并发展成为变形位错胞组织和亚晶组织。

Al_2O_3-弥散强化铜合金的退火行为研究

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12wt%Al_2O_3合金。通过力学性能测量、断口形貌观察及显微组织结构表征,系统研究了该合金的退火行为。结果表明:对冷拉拔变形量为50%的合金进行退火处理后,合金的硬度和强度均随着退火温度的提高呈缓慢下降趋势,合金韧性得到改善;合金表现为韧性断裂,且随着退火温度的升高,韧窝尺寸和深度增大,内部布满细小的纳米Al_2O_3颗粒;退火态合金位错密度低于冷拉拔态情形、中温退火(873 K)时合金组织以变形位错胞组织和位错墙为主,高温退火(1 223 K)后出现亚晶组织,偶可见亚晶合并、长大并发展成为原始再结晶核心的过程,但由于纳米Al2O3颗粒的钉扎位错作用和抑制再结晶效应,基体中仍未发现有明显的再结晶组织存在,合金展示出优异的抗高温软化性能。

Al_2O_3/Cu复合材料的高温变形行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机和透射电子显微镜研究了变形温度为300~900℃,应变速率为0.01~10s-1条件下Al_2O_3/Cu复合材料的高温流变行为和组织演变规律,并利用Arrhenius关系和Zener-Hollomn参数构建了合金的峰值屈服应力、变形温度和应变速率三者之间的本构方程。结果表明:Al_2O_3/Cu复合材料的流变应力-应变曲线为典型的动态再结晶类型,其曲线由加工硬化、动态软化和稳定流变3个阶段组成,当变形温度一定时,流变应力随应变速率的增大而增大,而当应变速率固定时,流变应力随变形温度的升高而减小;求解得到复合材料的结构因子lnA为15.2391,应力水平参数a为0.020788mm^2/N,应力指数n为5.933035,变形激活能Q为2.1697×10~5kJ/mol;随着变形温度的升高,基体内位错密度逐渐下降,并呈现出明显的再结晶特征,而当固定变形温度时,随着应变速率的增大,基体内位错密度呈先增大后下降趋势。基于微观组织演变和热加工图,Al_2O_3/Cu复合材料的最佳热加工参数范围为热加工温度500~850℃、应变速率低于0.1s-1。