Cu/Al侧向复合界面失效分析及性能调控

采用Conclad连续挤压法制备了Cu/Al侧向复合材料并分析了其界面失效机制。利用扫描电镜、能谱和X射线衍射观察和分析了铜铝复合材料的界面组织及形貌;借助热机械分析仪对Cu/Al复合材料的结合层及基体的热膨胀系数进行了表征。讨论了Cu、Al热成形过程中动态回复与再结晶对其界面结合强度的影响。结果表明:界面结合层的宽度,生成脆硬的金属间化合物Cu Al2、Cu Al和Cu9Al4,结合层与基体之间的热膨胀系数差以及动态结晶与加工硬化产生的内应力是导致界面产生脆性劈裂的主要因素。基于Conclad连续挤压的成形工艺及这类缺陷产生的原因,提出了通过调整模具结构、成形的工艺装备及参数的具体措施并最终得到实验验证。

Z向钢断裂原因分析

研究了影响Z向钢厚度方向性能的主要因素。利用扫描电镜对试样的金相组织和断口形貌进行分析,结果发现钢的Z向性能不合格主要由是脆硬相和夹杂物形成的裂纹源造成。通过提高钢水纯净度、控制夹杂物形态、优化加热和控轧控冷工艺,可提高钢的Z向性能。

CuSn20粉末烧结体的微观分析及力学性能研究

为了研究CuSn20粉末经不同温度热压烧结后,其烧结体的微观相组成及其宏观力学性能与微观组织之间的关系,将两种不同的CuSn20粉末分别在三种烧结温度下热压烧结。借助扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等分析手段对烧结样品进行微观分析,运用硬度计和万能材料实验机测得样品的硬度和抗弯强度。结果显示:两种粉末的烧结体都主要包含富铜相α固溶体和α+δ共析体两种相,其中δ共析体是一种硬脆相,其质量分数随温度的升高先增大后减小。两种烧结体的硬度也随温度的升高先增大后减小,而抗弯强度随温度的升高是不断减小的。

铜/铝异种金属的电阻钎焊技术研究

为了实现铜板和铝板的大面积搭接，利用自行改制的数控交流电阻焊机，采用AIZn薄带钎料，对铝合金和紫铜进行电阻钎焊工艺试验。试验过程中测量和绘制钎料温度变化曲线；分析不同焊接工艺参数（焊接电流、时间、压力）对接头性能的影响。试验结果显示，在最佳工艺参数下，熔融钎料温度维持在450-520℃，接头抗剪切强度达到63MPa以上。对接头截面硬度测试发现，靠近铜侧钎缝处易形成聚集的硬脆相，此区域显微硬度高达300HV0．1。对拉伸断口分析发现，这种硬脆相造成的解理断裂和韧窝引起的韧性断裂共同作用导致接头断裂。

DY08型铝合金弹性联轴器的断裂失效分析

采用化学成分分析、硬度测试、宏观检查、断口形貌分析、金相组织分析等方法,对多功能实验台中连接电机与实验装置的DY08型弹性联轴器断裂失效进行分析。结果表明:联轴器内侧存在残留加工刀痕,引起应力集中,形成裂纹源;材料中存在脆硬相,在交变应力的作用下,裂纹加速扩展,使联轴器发生疲劳断裂。即联轴器断裂的主要原因是存在加工缺陷,其断口呈现疲劳脆性断裂特征。

烧结温度对CuZnSn13粉末烧结体组织和性能的影响

分别选用CuZnSn13雾化预合金粉末和Cu、Zn、Sn单质机械混合粉末为原料,通过热压烧结法制备CuZnSn13合金,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等手段对烧结组织进行分析,运用排水法、洛氏硬度计和万能试验机测试致密度、硬度和抗弯强度。结果表明:相同烧结条件下,两种烧结体主要组成相基本相同;但是,和单质机械混合粉烧结体相比,预合金粉烧结体中固溶相更多,并存在少量硬脆相Cu_6Sn_5和Cu_(61)Zn_(39)相,组织更加均匀细小;两种烧结体随烧结温度的升高,致密度、硬度和抗弯强度整体呈上升趋势,但预合金粉烧结体的性能随温度变化幅度不明显。

C52100锡磷青铜冷轧断带着火原因的分析与探讨

本文通过现场观察、分析、试轧并结合轧制工艺理论的方式得出了某锡磷青铜生产企业在生产C52100时出现带材表面质量差、带材断裂以及断带着火等问题的原因。合金成分不合格尤其是硬质颗粒Pb含量偏高,以及道次压下率偏大是产生以上带材缺陷或生产事故的主要原因。同时,本文也对C52100轧制道次压下率偏大的根源即带材冷精轧时表面除油效果和除油方式不理想的现状进行了分析。

液压油箱加热管漏水原因分析

对发生泄漏的液压油箱加热管进行了宏观检察、化学成分分析、力学性能测试、金相分析及扫描电镜分析。结果表明,加热管内壁面加工印痕和沿晶分布的β及β'硬脆相,引起应力腐蚀是导致加热管开裂泄漏的主要原因。

热铆球头失效分析研究

尾门气弹簧支座在装车过程中,热铆接球头受到侧向力冲击,在球头根部发生断裂。对失效球头外观及断口进行宏观及微观观察,并对材料的金相组织,硬度、化学成分及球头热铆区的金相组织、硬度进行检查和分析,确定球头断裂的失效性质及失效原因。分析结果表明,失效件热铆球头断貌特征为沿晶+穿晶,球头热铆区组织为板条状马氏体,硬度值HV最高为718,球头热铆后异常快速冷却是导致热铆区硬度过高而发生脆性断裂的根本原因。

等径角挤压Al-3%Si合金裂纹的萌生及扩展

使用内角为105°和外角为37°的模具对Al-3%Si合金进行了A路径等径角挤压实验,采用光学显微镜和扫描电镜观察了试样裂纹的萌生和扩展,结果表明,Al-3%Si合金在A路径经过3道次挤压后,观察到材料上表面(与模具内角接触的表面)有裂纹出现,随着挤压道次的增加,应变累积量不断积累,裂纹由浅到深,由小到大发生变化。分析认为:材料在ECAP变形过程中材料上表面变形剧烈,随着挤压道次的增加,脆硬相共晶Si发生碎断,碎断后的共晶Si偏离基体ɑ-Al并伴随凹坑出现,脆硬相共晶Si和空穴处产生应力集中导致裂纹萌生;裂纹在表面拉应力和剪切力的作用下进行扩展。

La、Zr微合金化对Al-5Mg-0.2Ti合金微观组织和力学性能的影响

采用铸锭冶金法制备了含稀土La和Zr的Al-Mg-Ti合金,通过力学性能测试及金相显微镜、扫描电镜、能谱和X射线衍射仪,观察分析了La、Zr微合金化对Al-Mg-Ti合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,添加0.2%Zr能有效细化Al-Mg-Ti合金晶粒,说明Ti、Zr的细化作用是相容的,同时基体中析出的脆硬相Al_3Zr能显著提高合金硬度,但弱化了晶粒细化对合金强度和塑性的影响。0.2%La和0.2%Zr复合添加时的细化效果更为显著,合金的平均晶粒尺寸仅为55μm,同时La的添加有效避免了脆硬相Al_3Zr的析出和粗化,使合金的强度和塑性都得到了显著的提高,而硬度变化较小。

超声振动切削金属基复合材料的刀具磨损

用实验提示超声复合加工含有硬脆强化相如SiCp、Al2O3p、SiCw等的金属基复合材料,当比例较低时,能有效地减少刀具磨损,提高刀具的耐用度;比例较高时,效果不明显。

铝/铜异种材料直流磁场辅助电弧熔钎焊研究

通过添加纵向直流磁场辅助非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)进行铝铜异种材料对接试验,研究焊接电流(I)和磁场强度(B)对接头界面组织及力学性能的影响,对其工艺参数进行优化。结果表明:直流磁场辅助TIG焊可得到成形较好的铝铜接头。磁场促进了界面金属间化合物(IMC)层中的Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)三元化合物的形成并抑制硬脆相Al_(2)Cu的生长。随着磁场强度的增加,由于Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)的抑制作用,Al_(2)Cu化合物由片状转变为块状,当B=10 mT时,抑制效果最佳,Al_(2)Cu消失;B=20 mT时,抑制效果明显减弱,IMC层中片状的AlCu和Al_(2)Cu重新出现。随着焊接电流的增加,IMC层化合物种类无变化,但其平均厚度呈现先减小后增加的趋势。接头的抗拉强度随着焊接电流和磁场强度的增加呈现先增加后减小的趋势。接头的最佳工艺范围:当焊接电压U=16 V,焊接速度v=140 mm·min^(-1),焊接电流I=90~95 A,磁场强度B=8~15 mT,IMC层平均厚度d<15μm时,接头抗拉强度均大于105 MPa。