闭孔泡沫铝与铝及铝合金覆板的冶金结合

利用直接冶金结合方法,研究了铝及铝合金覆板的厚度及复合温度与时间对闭孔泡沫铝夹心三明治与覆板结合层厚度的影响.利用金相显微镜观察了泡沫铝夹心与覆板结合界面的微观组织,并测量了结合界面的扩散层厚度和显微硬度.研究结果表明,铝熔体与纯铝和铝合金覆板复合温度越高,复合时间越长,他们之间的扩散层厚度越大;当纯铝板的预热温度为400~450℃,复合速度为53.9~74.4 mm/min时,泡沫铝夹芯与纯铝板形成良好冶金结合,复合界面的互扩散层厚度为39~44μm;当铝合金覆板的预热温度为240℃,复合速度为58.3 mm/min时,制备铝合金覆板泡沫铝三明治所需的铝合金板最小厚度应为7.9 mm.

自组装Cu_(6)Sn_(5)超疏水冶金结合界面的构筑及其在铜缓蚀中的应用

采用热诱导Cu/Sn界面冶金反应以及简单化学浸泡处理工艺,在纯Cu基体上成功构筑高强度超疏水扇贝状Cu_(6)Sn_(5)阵列微纳结构。利用场发射扫描电镜、X射线光电子能谱仪等设备对试样的微观结构、化学成分及耐腐蚀特性进行表征。结果表明:微米级扇贝状Cu_(6)Sn_(5)与Cu之间的平均抗剪强度高于40 MPa。经过豆蔻酸和Cu 2+改性后,Cu_(6)Sn_(5)表面会生长出微纳结构,其化学成分为豆蔻酸铜;水滴在改性试样表面的润湿角大于150°,滚动角为7.2°;与纯Cu相比,经过豆蔻酸铜改性的试样在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的自腐蚀电流密度约为改性前试样的1/10,表现出了较好的耐腐蚀特性。基于金属间化合物与基体之间的冶金结合机制,提出热诱导界面反应法,实现金属基体的铠甲化策略,成功解决人工超疏水界面机械稳定性较差的问题。

包覆焊接-拉拔法铜包铝线冶金结合机理的探讨

探讨了包覆焊接-拉拔法铜包铝线在拉拔工序中实现"金属键合"和退火加热工序中实现"扩散结合"的机理。研究了界面上脆性氧化膜对金属键合的影响以及脆性化合物中间相对扩散结合的影响。提出了减少金属键合的临界减面率和提高扩散结合强度和力学性能的工艺方法。

新兴铸管股份有限公司成功批量生产大直径冶金结合双金属复合管

2013年2月24日,新兴铸管股份有限公司在63MN（6300t）卧式挤压机上,成功批量生产出Φ273mm×16.5mm×5500mm的大直径冶金结合双金属复合管。该复合管外层为低合金钢,内层为不锈钢,且内层厚度为3mm,经检测,各项指标均满足标准要求。冶金结合双金属复合管具有内外层结合强度高,避免应力集中,易于焊接,便于管件制作等优点。

双金属复合铸造界面结合技术与机理研究

目前常用的复合铸造方法难以制造出具有优质冶金结合的双金属铸件。采用康明斯技术研究钢棒和铝铸件结合,系统研究了工艺参数和超声辅助技术对钢铝双金属冶金结合质量的作用规律。试验结果表明,工艺参数对冶金结合的质量有着显著的影响。使用高强超声波辅助复合铸造技术时,即使使用钢棒和未经除气处理的铝合金液,仍能制备出具有高质量冶金结合的双金属复合铸件。结合数值模拟技术,探索了复合铸造过程中双金属界面气隔形成的原因和冶金结合形成条件,提出了获得优质冶金界面结合的物理、热力学和动力学条件。

泡沫铝夹心板的制备及其界面结合机理的研究

由泡沫铝芯材与金属面板构成的夹心结构具有轻质、高强度、良好的减震性等优点。现存的泡沫铝夹心板的制备方法很多,但均为先制备芯材再进行连接的方法。本研究提出一种新的工艺方法即采用粉末与面板直接轧制然后发泡的方法制备了Fe/Al/Fe泡沫铝夹心结构。研究了泡沫铝芯的发泡不均的问题,分析了发泡前和发泡后面板与泡沫铝芯的冶金结合过程,提出了扩散微观结合机理。最终面板与泡沫芯材通过扩散反应形成了牢固的冶金结合。

双金属热轧复合的界面结合影响因素及结合机理

在综合了不同材料热轧复合的实验基础上,分析了双金属热轧复合过程中不同工艺条件对结合质量的影响。结果表明:轧制前清除材料表面的覆盖膜有助于轧制过程中形成结合点;轧制过程中适当的轧制温度和轧制压下量能大量消除轧制过程中在金属表面形成的氧化膜,从而使组元材料能形成机械结合;在热烧结过程中,原子通过界面扩散可以消除轧制过程中由于界面微观不平整形成的空洞,同时通过原子间的相互作用使组元材料间形成冶金结合。依据固相结合理论分析得出,双金属热轧复合的界面结合过程包括:金属间物理接触形成机械结合阶段,原子通过化学作用形成化学键及通过界面扩散消除空洞的冶金结合阶段,以及互扩散阶段。

泡沫铝芯三明治板的粉末冶金制备及其板/芯界面研究

采用粉末冶金发泡法制备了Fe Al Fe、Ti Al Ti泡沫铝芯三明治结构 ,研究了泡沫铝芯的膨胀规律 ,分析了面板与泡沫铝芯的冶金结合过程 ,提出了微观结合机制。试验发现 ,结合界面由扩散反应形成的金属间化合物以及冷却得到的凝固组织两部分组成 ,从而形成良好的冶金结合。

表面冶金高速钢机用锯条的研制

采用低碳合金钢作为基材 ,在锯条齿部渗入合金元素W Mo Cr V形成表面高合金层 ,经渗碳、高温淬火和回火处理后 ,研制出一种齿部具有高速钢锯切性能、背部具有高强韧性、成本低廉的表面冶金高速钢机用锯条。

添加WC颗粒对镁合金表面等离子喷涂Al基涂层耐腐蚀和耐磨损性能的影响

常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

金属冷压焊界面结合机理探讨

在近年来 ,国内外关于冷压焊的结合机理出现了不少假说 ,虽然这些理论解释了冷压焊中的一些现象 ,但存在着许多缺陷和不足 .为了对冷压焊界面结合本质有更深入的认识 .作者采用先进的测试技术结合研究工作综合阐述了不同组合金属冷压焊界面结合机理并得出结论 :在冷压焊条件下有些金属组合是靠冶金结合 ,有些组合是靠机械结合和金属键结合 .

热喷涂涂层与电镀层的结合与界面

为提高热喷涂涂层与电铸层间的结合强度,分别选用QAl9-2、Ni95Al5和0Cr25Al5等3种自结合材料做过渡层,沉积在电弧喷涂3Cr13涂层与电铸Ni层之间.结果表明,Ni95Al5过渡层的效果最好,可提高涂层体系结合强度至少一倍,QAl9-2与0Cr25Al5过渡层的效果次之.借助于扫描电子显微镜,分析了热喷涂涂层与电铸层界面的微观组织,研究了过渡层的强化机制.在该涂层体系中,自结合涂层与电铸镍层发生冶金结合,自结合涂层的自由表面为后续沉积的3Cr13涂层提供了极好的机械结合界面,保证了涂层体系的可靠结合.

CuMn基含Ti预合金钎焊金刚石的结合界面分析

设计并用气雾化法试制以CuMn为基的含Ti预合金粉末,以此为粘结胎体在粗真空钎焊条件下制备金刚石复合材料,考察预合金与金刚石之间的界面结合状况。钎焊制备的主要依据是经差热分析测定的预合金熔点(约为1 151 K)和试验定性观测的流动性及铺展性。结果表明,在试验条件下伴随界面两侧成分的迁移变化,预合金胎体中的Ti原子与金刚石表层的C原子发生化学反应并生成TiC,且呈非连续岛状分布于金刚石表面,这有助于提高金刚石的把持力。

泡沫铝合金三明治结构结合界面及剪切性能的研究

提出了一种新的泡沫铝合金三明治结构的制备工艺——直接将铝板/混合粉末/铝板通过一次大压下量复合轧制,然后在炉中直接发泡成最终产品的制备工艺。实验成功的制备出铝面板的泡沫铝合金芯的三明治板。讨论了铝面板泡沫铝夹芯板轧制过程中以及发泡过程中界面的结合情况及界面结合机理。结果表明,轧制过程中界面结合属于机械结合,结合机制为薄膜理论;发泡过程中界面结合属于冶金结合,而铝面板与粉末体结合发泡后,界面处则只发生Al原子的互扩散,没有新相生成。剪切实验结果表明,预制坯的界面剪切强度较低,能够直接在界面处剥离开或者将板剥离开一半后将板拉断;而发泡后的泡沫铝夹芯板的界面结合力很强,剪切时断裂发生在芯材中或者铝面板上。

铜/钢双金属泵体转子界面结合技术研究

对比诸多制造双金属工件方式及性能的优劣,本文采用重力铸造方式得到铅青铜与碳钢的结合面,其剪切强度达134 MPa、原子扩散层厚度达100μm,且无偏析、氧化;并总结得到了完整稳定的实验浇铸工艺流程。通过对结合层的组织、成分及其力学性能等的检测分析证明,优良的结合面是由接触面异种金属原子互扩散作用形成过渡层而得到的,并进一步检测表明,该原理形成的结合为性能良好的冶金结合,能达到较高的工程使用标准。

PbTe/FeMn热电接头的界面性能及热稳定性研究

因热膨胀系数失配和机械咬合的界面连接方式,Fe/PbTe热电接头在服役中的力学性能和热稳定性较差。考虑到合金具有热膨胀系数可调性,在纯Fe中添加特定的活性元素,通过扩散和反应在界面处形成冶金结合,可提高界面连接性能。通过高通量实验快速筛选出合金电极Fe_(100-x)Mn_(x)(x=0,5,10,15),利用放电等离子烧结(SPS)技术与n型Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te热电材料连接。研究结果表明,FeMn合金电极的热膨胀系数随着Mn含量的升高与Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te更加接近,有效降低了界面失配。时效15 d后界面出现Fe-Pb-Ga元素互扩散区,呈现冶金结合特征。其中Fe_(90)Mn_(10)/Pb_(0.98)Ga_(0.02)Te/Fe_(90)Mn_(10)时效15 d后的接触电阻率为10.12μΩ·cm^(2),转换效率稳定在4.3%左右,剪切强度增加至21.44 MPa。上述基于高通量法筛选合金电极的技术路线也为热电界面的设计提供了新的思路。

钛/铝爆炸焊接复合板界面表征及冶金连接机制

钛/铝爆炸焊接界面是钛/铝层状复合材料成分、组织、性能的过渡区,决定着钛铝层状复合材料使役可靠性,爆炸焊接界面微观组织与结合机理有待深入研究。借助先进的材料分析手段,表征钛/铝爆炸焊接结合区微观特征,探讨爆炸焊接冶金连接机制。研究表明,沿着爆炸复合方向,钛铝结合界面由平直状向波状转变,波状结合处存在TiAl_(3)金属间化合物,爆炸焊接界面存在明显的晶粒细化,界面处钛铝两种元素扩散厚度为8μm。试验现象与爆炸焊接理论相结合,深入分析了钛/铝爆炸焊接界面微观特征形成的机理,揭示了钛/铝爆炸焊接具有压力焊、熔化焊和扩散焊的典型特征。

TiB_(2)陶瓷/Crl5基复合材料界面结合研究

利用前驱体法制备了三维连通TiB_(2)陶瓷预制体,结合铸渗工艺成功制备了三维连通Ti8_(2)陶瓷增强Crl5基复合材料。采用电子探针和热力学计算,结合XRD测试研究了界面反映问题。结果表明,Crl5基体与Ti8_(2)增强相结合良好,无明显的孔洞或缝隙。在过渡区,陶瓷增强体与基体之间发生了Ti、B、Fe、Cr、C等元素的扩散及界面反应。在浇注过程中,在高温和氧的共同作用下,发生了界面反应,在复合材料界面处发生化学反应形成了Ti_(3)B_(4)、Fe_(2)Ti和TiC等过渡层物相,界面表现为冶金结合。

铜包铝线包覆焊接结合理论及生产设备研究

探讨了铜包铝线在拉拔工序实现"原子键合"和在退火工序实现"扩散结合"的冶金结合机理,列举了应用冶金结合基础理论指导铜包铝线生产过程的实例.介绍了创新的智能型包覆焊接生产线的结构及特点.