冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

制备工艺对Cu-15Ni-8Sn合金晶粒特征和力学性能的影响

对比了Cu-15Ni-8Sn合金铸态、均匀化退火态(850℃×8 h)、锻造态、固溶态(840℃×1 h)和时效态(400℃×6 h)的硬度、强度和伸长率变化规律,分析了不同工艺状态下合金的显微组织和断口形貌。结果表明:铸态合金的组织为发达的树枝晶;经均匀化退火后,枝晶组织消失,层片状组织完全溶于铜基体;均匀化退火态合金经锻造后,晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸从58.78μm减小到4.22μm,抗拉强度由395.39 MPa提高到659.50 MPa,细晶强化为主要强化机制;固溶态合金由于溶质原子的充分固溶,伸长率大幅提升到46.7%;进一步经时效处理后,抗拉强度提高到802.50 MPa。

热处理对电沉积Ni-S合金微观组织和析氢性能的影响

电解水制氢是目前最有望替代矿石燃料制氢的技术,低成本且高效的析氢电极是限制电解水制氢大规模应用的瓶颈问题,而Ni-S合金具有易制备和高活性等优点,作为电解水的阴极材料具有极大的潜力。通过电沉积法在泡沫镍表面制备了非晶Ni-S合金,研究了Ni-S合金的晶化行为对其析氢性能的影响,热处理促使非晶Ni-S合金镀层再结晶转变为以Ni_(3)S_(2)和Ni为主的结晶层,电化学分析结果表明热处理减少非晶Ni-S合金镀层的析氢活性位点,增大氢气从Ni-S合金表面脱附难度,显著削弱Ni-S/NF电极的电化学析氢性能。

基于CAFE模拟Cu-3Ni-0.96Si-0.15Mg合金的铸锭凝固组织演变

采用ProCast软件中CAFE(元胞自动机有限元法)模型模拟计算了Cu-3Ni-0.96Si-0.15Mg铸锭凝固过程中枝晶生长组织演变过程,并将预测的凝固组织与实验微观组织进行了对比,验证了模型的准确性。结果表明,模拟预测的凝固组织与实验基本一致,说明该模型可以很好地模拟实际凝固组织。然后,利用此模型模拟研究了过热度以及形核密度对铸锭凝固组织的影响。结果表明:增大形核率以及适当降低浇注温度可以明显细化晶粒,提高等轴晶区的占比,当过热度为20℃,最大形核密度为1×10^(9)m^(-3)时,铸锭凝固组织几乎为等轴晶组织,其等轴晶区占比达到92.34%。

放电等离子烧结Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料摩擦磨损性能研究

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复合材料的摩擦磨损性能,利用三维轮廓仪测量材料磨损体积,借助扫描电子显微镜对磨痕形貌进行表征.结果表明:向Cu-15Ni-8Sn基体材料中添加石墨后,材料的硬度明显降低;随着石墨含量的提高,复合材料的抗压强度逐渐降低.当添加质量分数为3%的石墨时,Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料的耐磨性最好,磨损率最小为3.0×10^(-6)mm^(3)/(N·m),其磨损机理主要以磨粒磨损为主.

纳米晶块体Co-45Ni-10Cr合金在H 2SO 4溶液中腐蚀电化学行为

利用粉末冶金工艺制备常规尺寸(CS)Co-45Ni-10Cr合金粉末,再利用机械合金化法制备纳米尺寸(NS)Co-45Ni-10Cr合金粉末,采用真空热压技术得到相应的块体Co-45Ni-10Cr合金。腐蚀介质选择不同浓度的H_(2)SO_(4)溶液,利用电化学工作站分别测试两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的自腐蚀电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱,对比研究了两者腐蚀行为以及晶粒细化对于它们腐蚀行为产生的影响。结果表明:两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的自腐蚀电位均随着腐蚀介质H_(2)SO_(4)溶液浓度增大而发生负移,腐蚀倾向逐渐加剧,同时腐蚀电流密度均增大,电荷传递电阻相应减小,因此腐蚀速度加快。此外,两种Co-45Ni-10Cr(CS和NS)块体合金的交流阻抗谱均为单一容抗弧,说明腐蚀速率均由电化学过程控制。与Co-45Ni-10Cr(CS)合金相比,Co-45Ni-10Cr(NS)合金的腐蚀速率减慢,表明纳米化后Co-45Ni-10Cr块体合金的耐腐蚀性能有所提高。

Cu-15Ni-8Sn合金的热变形行为和热加工图

借助Gleeble-3500热模拟试验机研究了Cu-15Ni-8Sn合金在变形温度为933~1083 K,应变速率为0.001~10 s^(-1)条件下的热压缩变形行为,通过Arrhenius模型建立了合金的热压缩变形本构方程并对其准确性进行了验证,基于动态材料模型得到了合金的3D热加工图。结果表明:合金适宜的热加工区间为变形温度993~1083 K,应变速率0.01~0.1 s^(-1);在应变速率为0.01 s^(-1)时,随着变形温度的升高,合金的位错密度逐渐降低,动态再结晶体积分数逐渐增加,小角度晶界逐渐转化为大角度晶界,动态再结晶产生的软化效果使得合金的变形抗力逐渐降低。

Cu-Ti-Ni-Mg合金的热变形行为及热加工图

通过真空熔炼制备了Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金,采用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,在0.001~10 s^(-1)应变速率和550~950℃变形温度下,对Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金进行了热变形试验。在流变应力的基础上得到了合金的本构方程,绘制了其热加工图,分析了合金的微观组织演变和析出相类型。结果表明:Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金的峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增加而增大。变形温度的升高对动态再结晶有促进作用,合金的主要析出相为CuNi2Ti。Cu-1Ti-1Ni-0.1Mg合金的最佳热加工区域为应变速率0.001~0.15 s^(-1),变形温度850~950℃。

激光选区熔化Cu-15Ni-8Sn合金的显微组织、拉伸和摩擦磨损性能

高Sn含量的Cu-15Ni-8Sn合金在传统铸造过程中极易产生Sn宏观偏析,降低材料的力学性能。为缓解偏析程度,采用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备此合金,通过XRD、OM、SEM、EPMA、EBSD、TEM、激光共聚焦显微镜等方法研究了合金的显微组织、拉伸和摩擦磨损性能。结果表明:SLM快熔快凝的工艺特点能够将Sn偏析抑制在微米级别,大量的Sn固溶到基体中,同时晶粒被细化到约2.13μm;显微组织由贫Sn的α-Cu(Ni,Sn)基体和富Sn的γ-(Cu_(x)Ni_(1−x))3Sn沉淀相颗粒组成,γ颗粒直径约0.2μm。试样具有优异的强度和韧性,抗拉强度为(572.99±11.07)MPa,断裂伸长率为(12.36±1.66)%。SLM成形Cu-15Ni-8Sn合金的高强度来源于细晶强化、固溶强化、析出强化和位错强化的贡献,其摩擦因数为0.5032,磨损机制为磨粒磨损,具有较高的耐磨性能。

浇注温度对立式连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金铸锭锡偏析的影响

采用立式连续铸造法制备φ160 mm的Cu-15Ni-8Sn铸锭,研究浇注温度对合金铸锭中Sn元素偏析的影响。结果表明:较低的浇注温度可以有效抑制Sn的宏观偏析。当浇注温度为1235℃时,相对偏析度为3.7%;浇注温度的降低可以有效地提高枝晶偏析的均匀性,随着浇注温度从1400℃降低到1235℃,偏析组织体积分数由表层至心部的变化幅度从35.5%降低至8.8%。此外,浇铸温度的降低也可以有效细化铸锭二次枝晶间距及偏析组织,随着温度的降低,偏析面积>0.001 mm2的占比逐渐下降,偏析面积0.0001~0.001 mm2的占比逐渐上升。

15Ni-15Cr ODS钢的微观结构与力学性能

氧化物弥散强化(Oxide dispersion strengthened,ODS)钢因其良好的高温力学性能和抗辐照性能被认为是钠冷快堆包壳材料的重要候选材料.本文通过机械合金化以及热等静压和锻造工艺制备了15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢,并且采用相同工艺制备了不加氧化物的15Ni‒15Cr奥氏体钢作为参比材料.利用透射电镜对样品的微观结构进行分析,发现15Ni‒15Cr和15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢晶粒尺寸分别为0.75和0.5μm.15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢中分布的氧化物弥散粒子主要为δ-Y_(4)Zr_(3)O_(12)以及少量的Al_(2)O_(3).15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢中氧化物弥散粒子的平均粒径为12.8 nm、数密度5.5×10^(22)m^(−3)、粒子间距26 nm.相比于15Ni‒15Cr奥氏体钢,15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢具有更高的强度,但是高温塑性有所降低.15Ni‒15Cr ODS奥氏体钢的室温断裂机制为韧性断裂,高温断裂机制为韧–脆混合断裂.

固溶和时效对挤压态Cu-15Ni-8Sn合金组织和性能的影响

首先对挤压态Cu-15Ni-8Sn合金进行不同温度固溶处理1 h,优化出合适的固溶温度,在此基础上,对合金进行了400℃时效2 h的处理,采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验及洛氏硬度计等分析了挤压态、固溶态和时效态合金的微观组织、断口形貌、抗拉强度和硬度。结果表明:挤压态合金晶界和晶内分布大量富Sn相,合金硬度为81.5 HRB,抗拉强度为597 MPa;随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸开始长大,第二相颗粒逐渐固溶入基体中,当固溶温度为840℃时,第二相颗粒基本完全固溶到基体中,合金晶粒尺寸为75~180μm,当固溶温度达到860℃时,晶粒出现过烧,表明合金的最佳固溶温度为840℃,此时合金的硬度为55.6 HRB,抗拉强度为396.5 MPa;时效后合金的力学性能得到显著提升:硬度为105.4 HRB,抗拉强度为839.8 MPa,与经840℃固溶处理的合金相比,分别提高了89.6%和112%。

Y对铸态Cu-15Ni-8Sn合金性能及Sn元素分布的影响

利用传统熔铸法制备了Cu-15Ni-8Sn和Cu-15Ni-8Sn-0.57Y合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和直读光谱仪等研究了Y元素对铸态Cu-15Ni-8Sn合金的组织、力学性能和Sn元素分布的影响。结果表明:添加Y能细化铸态Cu-15Ni-8Sn合金的枝晶形貌,使合金中层片状过渡组织(α+γ相)减少,并且可以抑制Sn元素的宏观偏析,铸锭中部和下部Sn元素宏观偏析程度分别改善了28%和9%;此外添加Y元素后,Cu-15Ni-8Sn合金硬度由108 HB增加到116.3 HB,导电率由9.834%IACS下降到6.634%IACS。

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。

稀土元素镧对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析研究添加稀土元素镧(La)及其添加量对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响。研究结果表明,添加微量La元素可以细化枝晶组织,改善合金的枝晶偏析,并且随着La添加量增加,改善效果越明显。La可与Ni或Sn反应形成LaNiSn相或La_(5)Sn_(3)相,并且随着La添加量增加,析出相逐渐由LaNiSn相向La_(5)Sn_(3)相转变。添加0.8%(质量分数,下同)La可以有效抑制形成不连续沉淀,分布在晶界上的La_(5)Sn_(3)相可以占据不连续沉淀的形核位点,分布在晶体内的La_(5)Sn_(3)相可以抑制不连续沉淀前沿界面的移动,共同作用抑制了Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金时效过程中不连续沉淀的形成。此外,Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金在450℃时效30 min获得HV硬度峰值为324。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

垂直半连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能研究

采用垂直半连续铸造法制备Cu-15Ni-8Sn合金,并对合金的凝固组织、元素偏析以及热处理后的组织和性能进行了分析。采用普通熔铸法制备Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织主要由贫Sn的α-Cu(Ni,Sn)固溶体、富Sn的γ相以及片层状的(α+γ)组成,并且Sn元素主要偏聚在晶界上。在垂直半连续铸造的过程中同时施加机械振动和电磁场具有明显的晶粒细化效果,同时有效减轻了Sn元素的宏观反偏析和微观晶界偏析,富Sn相比较均匀地分布在晶粒内部和晶界上。Cu-15Ni-8Sn合金经过850℃固溶、90%轧制和400℃时效1 h后可获得最佳的综合性能,此时合金的硬度为HV401,导电率为8.4%IACS,抗拉强度为1233MPa,屈服强度为1185MPa,伸长率为4.5%。

高强高导接触导线用Cu-Ni-Cr合金的时效处理工艺

对热轧态Cu-0.1Ni-0.5Cr合金进行了960℃×1 h固溶+460℃不同时间的时效处理。采用OM、SEM、硬度测试和导电率测试等方法,研究了不同时效时间对Cu-0.1Ni-0.5Cr合金组织与性能的影响。结果表明:随着时效时间的增加,Cu-0.1Ni-0.5Cr合金的硬度先升高后降低,导电率先升高后基本不变。460℃×4 h时效处理的Cu-0.1Ni-0.5Cr合金的硬度和导电率达到峰值,分别为122.6 HV和79.5%IACS。460℃不同时间时效的Cu-0.1Ni-0.5Cr合金中析出大量第二相,随着时效时间的增加,第二相数量逐渐增多并发生合并、长大,Cu-0.1Ni-0.5Cr合金最佳时效工艺为460℃×4 h。

Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响

Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用。本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn合金中加入Hf元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制。结果表明,Cu-20Ni-20Mn-x Hf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高。合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350~450℃由不连续析出向连续析出转变。Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升。Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350~450℃下能够保持在HB 320, 0.6%Hf的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350℃时提高HB 5.1, 400℃时提高HB 8.1,而450℃时峰值硬度无明显提高。

高强Cu-7Ni-3Al合金的制备及其在NaCl溶液中的耐蚀性

本文以铜镍系耐蚀铜合金为基础,利用真空熔炼法制备得到Cu-7Ni-3Al合金。通过静态浸泡法对Cu-7Ni-3Al在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速度及腐蚀形态进行了研究。结果 表明,通过真空熔炼法能制备出综合力学性能良好的Cu-7Ni-3Al合金。在3.5%NaCl溶液中,Cu-7Ni-3Al合金耐腐蚀性能良好,这是因为在Cu-7Ni-3Al合金表面会生成Cu_(2)O,Al_(2)O_(3)和Cu_(2)(OH)_(3)Cl所组成的钝化层,该钝化层会抑制电化学反应的进行,从而达到提高合金耐腐蚀能力的效果。