激光熔覆工艺参数对铜/钢双金属复合材料组织的影响

铁路道岔部件的Q235钢制滑床板在服役时需要人工涂油减摩,造成极大的人力物力浪费。采用具有自润滑性能的铜基材料与钢铁材料复合,制备铜/钢双金属复合材料,可以实现减摩耐磨耐蚀功能,作为滑床板材料具有极大的应用前景。通过激光熔覆技术可以高效制备铜/钢双金属复合材料,而激光熔覆参数对材料性能具有重要的影响。研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层界面组织的影响,对不同的激光功率、扫描速率参数进行了分析。研究结果表明,在粉胶比为1:1、预置粉末厚度为1 mm时,选择激光功率1000 W,激光扫描速率1000 mm/min时,熔覆层组织最佳,其表面组织为α-铜相与Fe 8 CuS弥散相,界面处组织为α-铜相、富铁相与Fe8CuS弥散相,界面冶金结合良好。

振动对铜钢双金属熔铸复合材料凝固组织的影响

通过在铜钢双金属熔铸工艺的冷却过程中对铸件施加机械振动,研究在0.2 mm振幅条件下,振动频率对铜合金凝固组织和铜钢双金属结合面的影响。结果表明:在铸件冷却阶段对其施加振幅0.2 mm、频率40 Hz的机械振动能够有效细化铜合金侧凝固组织,布氏硬度和组织均匀性显著提升,铜合金晶粒尺寸减小并由枝晶转化为等轴晶,铅元素偏析和聚集现象得到明显改善,有效消除气孔和显微缩松。铜合金和钢基体之间形成冶金结合,未振动和施加振动后剪切断裂模式均为混合断裂,振动后由于α+δ硬脆相的分布发生改变而使剪切强度有所降低。

增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料断裂失效。为解决上述难题,学者们已深入研究第二相形成机理,并采用优化界面处Cu-Fe比例和控制脆相金属间化合物等方式提高铜/钢双金属材料的性能。最后,对目前增材制造铜/钢双金属材料的研究发展现状进行了总结与展望,未来在冶金学和热力学方向上对铜/钢双金属材料仍需进行系统性理论研究,对双金属材料而言需要建立相关模拟数据库,以期为相关从业人员提供精细化指导建议。新型增材制造技术或复合增材制造技术的开发与应用都将成为未来增材制造铜/钢双金属材料研究的重点发展方向。

真空状态不同爆轰工艺下铜钢复合材料界面组织和性能研究

【目的】对热交换领域、电力领域中铜基复合材料在应用过程中出现的高温变形、界面金属间化合物、产品性能不稳定等难点问题进行研究。【方法】在真空状态中,采用不同爆轰工艺对TU1紫铜和Q345R钢进行爆炸复合试验,并对复合材料的金相组织和力学性能进行测试和分析。【结果】由试验结果可知,随着爆轰速度的增大,界面波纹深度也会随之增加。复合材料(Z向)分离强度的平均值为483 MPa、界面剪切强度的平均值为238 MPa、显微硬度的最大值为196 HV,即距界面位置越远,越趋近于本体材料。当爆轰速度为2200 m/s时,断口处出现铜侧粘连现象。【结论】复合材料的各项性能指标均优于组成该复合材料的本体金属,界面处均呈正弦波状结合形态。从界面向本体金属方向来看,晶粒组织呈现出多样化晶体转变的特征。通过进一步对结合界面进行分析,发现该界面未出现氧化物/氮化物等有害物质。

不同成分铝/铜双金属复合材料的热变形行为及其本构模型

通过等温压缩实验,研究Al/Cu双金属复合材料在400~500℃、应变速率0.001~0.1 s^(-1)条件下的热变形行为,并考虑复合材料成分体积分数(Al含量为30%~51%)的影响。采用Arrhenius模型和混合定律(ROM)模型建立新的本构方程。流变应力(FS)实验表明,工艺参数和体积分数对复合材料的流变行为有影响,而Cu的体积分数对复合材料的高温流变行为影响更大。对于体积分数为51%、42%和30%Al的复合材料,建立的Arrhenius型本构方程和ROM模型的相关系数(R)分别为0.9826、0.9742和0.9718,其平均相对误差分别为0.18%、1.69%和-0.84%。结果表明,新建立的本构模型能较好地预测双金属复合材料的热加工行为。最后,研究不同工艺条件下复合材料的显微组织,确定三种不同成分Al/Cu复合材料在不同温度、应变和应变速率范围内的主要热变形机制。

变形量对铜/钢固-液复合双金属材料结合界面影响研究

采用固液浇注复合的方式制备铜/钢双金属复合材料,通过Gleeble-3800热力模拟试验机研究变形量对铜/钢固-液复合材料结合界面的影响。结果表明,Fe、Cu元素在界面过渡层连续分布,随变形量增大,铜侧及钢侧晶粒尺寸均逐渐减小,硬度逐渐增大,过渡层距离逐渐增大,Fe、Cu元素扩散程度提高;在40%变形量下,材料各侧晶粒得到显著细化,硬度最高,扩散距离可达17μm。铜/钢固-液复合双金属材料界面过渡层的形成是由液态铜浇注在固态钢表面过程中产生浸润和漫流,随后元素相互扩散共同实现。

熔铸工艺对铜钢双金属复合材料组织性能作用规律

采用熔铸复合法制备了高铅青铜CuPb15Sn7/45钢双金属层状复合材料,研究了加热条件和冷却速率等工艺参数对铜钢复合界面和组织性能的影响规律。结果表明,当装炉温度为900℃,保温温度为1015℃,保温时间为5min并采用氮气冷却时,铜钢界面具有优异的冶金结合性能,界面拉伸断裂强度达到200MPa;铜合金区铅颗粒分布较均匀,铅元素烧损量低于1%;钢基体的组织和晶粒尺寸分布合理,表现出优异的熔铸复合效果。

铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明,界面附近区域呈多样性的晶粒结构,其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后,通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。

双结晶器连铸铜-锌铝合金双金属复合材料

设计和制造了 1台双金属双结晶器连续铸造试验机 ,其特征是 :①结晶器为水冷铜套内衬石墨套 ;②结晶器上面连接可控制温度的熔化保温炉 ;③在高度方向上设置一高一低、直径一小一大的结晶器。在此试验机上 ,成功地连续铸造出芯部直径2 0mm的铜合金 ,外层厚度为 10mm的锌铝合金的双金属复合圆棒。通过测试和分析此复合圆棒的宏观和微观的复合断面、化学成分分布、复合界面的剪切强度 ,证明此连续铸造试验机可以制备出复合良好的铜

铝铜双金属复合材料生产新工艺

本文提出一种生产铝铜双金属材料的新工艺。

表面处理对铜铝双金属界面结合强度的改善研究

铜和铝作为两种具有广泛应用和优异性能的金属,其组合产生的双金属复合材料具有许多独特的优点。铜具有良好的导电性、导热性、易焊接性、低接触电阻、易电镀性和美观的外观,而铝则以其廉价、质轻、优异的散热性能和经济性而闻名。通过将铜和铝合成为双金属复合材料,可以实现两种金属的优点的整合,为各种工业应用提供了极具吸引力的材料选择。本研究旨在探讨表面处理技术对铜铝双金属界面结合强度的影响,并尝试找到能够有效改善界面结合强度的表面处理方法。

铜/钢双金属复合制备工艺技术研究现状

介绍了目前国内外生产铜/钢双金属复合材料的主要制备工艺以及它们的原理和特点,在此基础上分析了铜/钢复合界面的冶金结合行为和铜/钢双金属复合材料制备的研究动态,并对铜/钢复合材料在各方面的应用做了简单介绍,最后对各制备工艺的未来发展趋势进行总结。

铜/钢复合材料的研究及应用

介绍了铜/钢复合材料的种类、用途及主要生产方法的原理和特点,对近年来铜/钢复合材料生产方法的新进展及发展动向进行了评述。

铜钢复合材料覆层金属锌含量的测定

研究了不同比例过硫酸铵氨水溶液溶解铜钢复合材料覆层金属的试验方法,确定用33 g过硫酸铵溶入500 mL氨水(1∶1)中的覆层溶解液可以均匀溶解覆层金属,并对基体没有影响的试验方法.在覆层金属溶解后的液体中,pH为5~6时,以氟化钾、抗坏血酸掩蔽铁及其他杂质,以硫脲掩蔽铜,二甲酚橙为指示剂,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)标准溶液滴定锌,滴定终点明显,效果较好.用该方法对铜钢复合材料进行精密度试验,RSD(n=11)在0.83%~1.58%,加标回收试验,加标回收率在97%~101%.建立了铜钢复合材料覆层金属锌含量测定的新方法,该方法操作简便,精密度高.

聚甲醛钢背铜塑三层结构复合材料的加工工艺与性能研究

介绍了以钢为基座，青铜粉为过渡层，聚甲醛塑料为表面层的三层结构复合材料的复合加工工艺及其工艺对性能的影响。试验的结果表明，在一定的温度范围内，制品的表面硬度随压制温度的升高而增加，随塑料层厚度的增大而减小；在一定的范围内，青铜粉的粒径越大，塑料层与钢背间的结合强度越大，且表面硬度也越大。

铜/钢爆炸复合材料在电火花加工中的应用

简述了爆炸复合技术的基本原理。从分析电火花加工对电极材料的特殊要求入手 ,针对紫铜材料自身的优缺点 ,论证了铜 /钢爆炸复合材料适宜用作电火花加工电极材料 ,相关的实验结果与理论分析相吻合 。

铜钢双金属熔铸过程水冷换热系数的反求及应用

铸件凝固过程的边界换热系数是一个重要的边界条件参数,也是决定温度场模拟精度的关键因素。为了获得铜钢双金属样件的水冷换热系数,本文根据反传热法,通过实测水冷过程的温度曲线,利用ProCAST软件反求水冷换热系数。结果表明,随着样件温度的降低,水冷换热系数先增加后减小,在350℃达到峰值4980 W/(m^(2)·℃)。对比模拟和相同条件下的实验,反求的换热系数模拟精度高,准确预测出缺陷的位置。分析温度场后对工艺进行改进,使用改进的工艺成功消除产品的缺陷。

铜钢复合材料爆焊生产方法及其应用

介绍了用爆炸焊接装置生产铜钢与铜钢铜复合材料的方法以及用此复合材料生产闸刀开关等产品的实验结果

钢铜复合材料深加工变形力能参数研究

利用压力试验机和二辊轧机，在外力和压下方向平行于复合面的变形方式下进行了实验提出了确定变形区应力状态系数Ｑ＿ｐ的方法，建立了Ｑ＿ｐ数学模型。并对Ｑ＿ｐ模型进行了实验验证，表明模型精度较好。

铜铝双金属复合材料在幕墙行业中的应用

随着我国工业技术的快速发展,铜铝双金属复合材料逐渐成为幕墙行业中的关注焦点。铜铝双金属复合材料,既具备了铜材的高导电、导热率等性能,更兼具了铝材的质轻、耐腐蚀、经济美观的优点。将铜铝双金属复合材料应用于幕墙设计之中,有利于增强幕墙结构的稳定性、科技性、美观性、形体可塑造性等。文章以铜铝双金属复合材料为案例,分析其优化思路及提出加强对铜铝复合材料的结构布置、重视幕墙结构设计的一体化、明确金属复合材料的施工要点等幕墙使用方法,以期为我国工业设计及建筑装饰行业提供一定参考。