不同工艺加工C19210合金带材的组织和性能

采用“半连续铸锭热轧及多道次冷轧和退火”与“铸杆连续挤压及多道次冷轧和退火”两种工艺制备了C19210合金带材。采用金相显微镜观察该合金带材的晶粒组织,采用万能拉伸机、硬度计和涡流导电仪测试其力学性能和导电性能。结果表明:连续挤压工艺更利于细化晶粒,制备的带材折弯性能更优异;而热轧工艺制备的带材由于热轧过程固溶更充分,时效过程能析出更多的第二相,使得热轧工艺制备的带材力学性能、导电率和抗软化性能略优于连续挤压工艺。

Ag对C19210合金带材的微观组织和性能的影响

研究了添加0.1%Ag对Cu-0.1Fe-0.03P合金铸杆连续挤压、时效和冷轧后组织与性能的影响,采用金相显微镜OM观察了该合金带材的微观组织,采用万能拉伸机、硬度计和涡流导电仪测试了其力学性能和导电性能。结果表明,Ag元素的添加能细化铸杆及其连续挤压后的晶粒组织,能阻碍冷轧态带材时效过程中的快速软化。Cu-0.1Fe-0.03P合金添加0.1%Ag的铸杆制备的成品带材导电率大于80%IACS,抗拉强度由417.2 MPa提高至504.8 MPa,同时具备优异的折弯性能和抗高温软化性能。

C/N物质的量比和金属碳化物对TiCN-Ni合金体系润湿行为的影响

采用座滴法分别测量真空条件下Ni熔体与TiC0.4N0.6,TiC0.7N0.3,TiC0.7N0.3-29WC-12TaC和TiC0.7N0.3-29WC-12TaC-2Mo2C基体之间的接触角,采用扫描电镜和能谱分析仪分析润湿性测试后合金体系微观结构与成分变化。对Mo2C显著改善合金体系润湿性的机理、层状结构形成机理、WC和TaC在合金中作用行为等进行分析,提出液相烧结合金体系润湿性的改善方法及其综合评价方法。研究结果表明:该合金体系的初始接触角分别为24.5°,21.2°,19.8°和14.2°,4种基体中均形成了层次分明的富Ni和贫Ni层状结构,合金体系属于扩散和溶解驱动型润湿;在TiC0.4N0.6基体表面出现了Ni熔体显著蒸发及其在基体中扩散和渗透能力显著弱化的独特现象。

无金属粘结相TiCN基金属陶瓷在NaOH溶液中的电化学腐蚀行为

采用放电等离子烧结技术制备TiC_(0.4)N_(0.6),TiC_(0.7)N_(0.3),TiC_(0.7)N_(0.3)-29WC-12TaC和TiC_(0.7)N_(0.3)-29WC-12TaC-2Mo_2C等4种无金属粘结相金属陶瓷,材料的相对密度≥98.5%;扫描电镜观察结果表明,TiC_(0.4)N_(0.6)金属陶瓷的晶粒较其它3种的晶粒明显粗大。采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱,研究4种材料在浓度为0.1 mol/L的NaOH溶液(pH=13)中的电化学腐蚀行为。结果表明,4种材料在NaOH腐蚀介质中的耐腐蚀性排序为TiC_(0.7)N_(0.3)>TiC_(0.7)N_(0.3)-29WC-12TaC>TiC_(0.7)N_(0.3)-29WC-12Ta C-2Mo2C>TiC_(0.4)N_(0.6);原料中氮含量增加和金属碳化物的添加均会导致金属陶瓷耐腐蚀性能降低;在一定条件下,无金属粘结相的TiCN金属陶瓷材料在碱性介质中可形成含氧化合物的表面钝化膜,导致腐蚀过程中出现伪钝化现象。4种无金属粘结相TiCN金属陶瓷材料中,TiC_(0.7)N_(0.3)的耐腐蚀性能最优,相对密度最高,达到99.5%。

AlTiN涂层合金划痕测试的失效形式及其失效机理的有限元分析

为了研究硬质合金基体中硬质相和粘结相对涂层内聚失效抗力(LC1)和膜基结合力(LC2)的协同作用,设计制备了具有硬质相+粘结相两相结构的WC-10Co-0.65Cr_3C_2-0.35VC(10Co)、无金属粘结相WC-6Mo_2C-0.68Cr_3C_2-0.37VC(bWC)和无硬质相85.1Co-9.2W-4.7Cr_3C_2–1.0VC(CoW)合金。采用直流磁控溅射技术,在上述合金基体表面分别沉积了厚度约5μm的Al0.55Ti0.45N薄膜。通过划痕测试获得的LC1和LC2及其差值,对涂层的失效形式进行了表征。通过划痕测试过程中涂层应力分布的有限元分析,研究涂层合金划痕失效形式所对应的形成机理。在此,LC1对应涂层首次被剥离或基体首次被暴露时所对应的载荷,与涂层的内聚失效抗力呈正相关关系;LC2对应涂层被完全从基体剥离时的载荷,表征涂层合金的膜基结合强度。在此基础上,进一步研究WC–Co合金基体中WC晶粒度和Co含量对涂层合金划痕测试过程中涂层中应力分布的影响。结果表明,采用软质CoW合金基体,涂层的LC1和LC2均为最低;采用硬质bWC合金基体,涂层的LC2最大,但LC1和LC2差值也最大;采用10Co合金基体,涂层的LC1最大,LC1和LC2差值最小。涂层与基体的杨氏模量比和基体硬度是影响LC1和LC2的关键因素。降低硬质合金基体的晶粒度,选择适中的Co含量,均有利于LC1和LC2的同步改善。

Al_2O_3基和Al_xTi_(1-x)N基复合涂层的电化学研究

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法,研究化学气相沉积方法制备的TiN/TiCN/TiAlCNO/Al_2O_3(简称Al_2O_3基)复合涂层,阴极电弧离子镀方法制备的Al_(0.55)Ti_(0.45)N/TiN(简称Al_(0.55)Ti_(0.45)N基)和Al_(0.67)Ti_(0.33)N/TiN(简称Al0.67Ti0.33N基)复合涂层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。研究结果表明:Al_2O_3基、Al0.67Ti0.33N基和Al0.55Ti0.45N基复合涂层的孔隙率依次为0.34%,0.33%和0.02%,对基体的保护率依次为99.63%～99.91%,99.75%～99.93%和99.96%～99.99%;涂层合金耐腐蚀性能之间的差异实质上是涂层之间的差异;涂层耐腐蚀性能从高到低为Al0.55Ti0.45N(总厚度3.8μm),Al0.67Ti0.33N(总厚度6.3μm),Al_2O_3(总厚度15.1μm),其中总厚度最小的Al0.55Ti0.45N基涂层的耐腐蚀性能明显优于其他2种涂层的耐腐蚀性能;继续增大涂层厚度并不能进一步改善涂层对基体的保护效果和涂层的耐腐蚀性能。

基于复合电镀工艺的金刚石-硬质合金复合材料的制备与表征

采用落砂法在WC-10Co硬质合金基体表面复合电镀Ni–金刚石镀层,采用循环伏安法研究主盐浓度、温度和pH值对Ni形核过电位的影响,优化复合电镀工艺参数。在此基础上,研究基体预处理方式对上砂量,即金刚石面积分数的影响。采用热震试验测试复合镀层与硬质合金基体以及金刚石与Ni基体之间的结合强度。结果表明,在主盐浓度280 g/L,温度40℃,pH值4,电流密度0.015 A/cm^2,金刚石浓度2.3 g/L的工艺条件下,共沉积Ni和W10金刚石微粉(粒径约为10μm),可以获得组织致密,结合性能良好,金刚石颗粒分布均匀的镀层。对基体进行1 500目金刚石抛光和化学腐蚀处理后,镀层中金刚石面积分数可达36.9%。

连续挤压板尺寸对C19210合金产品组织和性能的影响

研究了连续挤压板尺寸对C19210合金组织和性能的影响。通过对铸杆进行连续挤压,制备了3种尺寸的挤压板,对3种挤压板分别进行粗轧、时效和成品轧制,并通过金相显微镜和透射电镜观察挤压和轧制板材的微观组织,通过万能拉伸机、硬度计和涡流电导仪检测力学性能和导电性能。实验结果发现,挤压板尺寸越大,连续挤压过程中变形产热越多,固溶效果越好,促使时效析出更小的第二相粒子,从而使制备的成品具备更小的晶粒尺寸、更高的力学性能和抗软化性能。相对小尺寸挤压板制备的成品,大尺寸挤压板制备的成品的抗拉强度由404.1 MPa提升至414.6 MPa,抗软化硬度由98.7 HV提升至102.3 HV。

超薄超细智能手机热管拉拔工艺及组织性能演变

在液压直拉机上采用游动芯头拉拔成形智能手机用超薄超细无氧铜热管,研究了拉拔工艺对拉拔过程断管的影响,观察各道次铜管晶粒组织演变和拉拔过程中的力学性能和导电性能变化。结果表明:无氧铜管经游动芯头多道次拉拔,晶粒不断趋于沿拉拔方向的纤维状,同时抗拉强度和维氏硬度不断提升,而拉拔变形对导电率的影响比较小。当无氧铜管累计变形量达75.8%时,铜材的抗拉强度为416.5 MPa,继续拉拔容易发生断管问题,需进行中间退火。经过8道次拉拔变形,1次中间退火处理后,得到抗拉强度为403.8 MPa、伸长率为1.78%、导电率为98.85%IACS、外径公差为±0.02 mm、壁厚公差为±0.01 mm的Ф2 mm×0.08 mm规格的超薄超细智能手机热管。