Al-Cu-Mn-Fe-Ag-Zr合金的微观组织与室温和高温性能研究

Al-Cu合金具有低密度、耐热性好和潜在的高温稳定性等优点,广泛应用于汽车和航空航天等领域。为提高Al-Cu基铸造合金的耐热性能,本文制备了质量分数为Al-4%Cu-0.5%Mn-0.1%Fe-0.4%Ag-0.3%Zr(简称AC)的合金。采用OM和SEM分析了合金的微观形貌及化学成分,采用XRD分析了合金的物相结构,采用EBSD研究了晶粒形态与尺寸分布,采用TEM分析了合金在时效处理后的微观组织和析出相形态,采用高低温拉伸试验机进行了室温和高温力学性能测试。结果表明,AC合金在铸造过程中形成的金属间化合物主要包括Al_2Cu和Al_7Cu_2Fe,其中,Al_2Cu相在固溶处理后溶入基体中,并在时效处理后重新沉淀为θ′相,成为主要的强化相。此外,经T6热处理后,合金中还包含着T_(Mn)(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,Ag元素固溶于铝基体中,而Zr元素则使得合金析出L1_2-Al_3Zr纳米相,其与θ′相存在位向关系。测试了合金在室温和高温(200、300和400℃)下的拉伸性能,对应屈服强度可分别达236、155、129和61 MPa。

快速凝固Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金的显微组织和析出过程

利用X射线衍射、DSC、透射电镜和能谱分析研究了快速凝固Al 4Cu Mg 3Fe 4Ni (质量分数 )合金急冷态和退火态的显微组织 ,同时测定了该合金的显微硬度。结果表明 :快凝合金急冷态组织为过饱和α Al基固溶体和Al3 Ni相 ;当快凝合金经 4 0 0℃× 1h处理后 ,有少量S相 (CuMgAl2 )析出 ;快凝合金经 4 0 0℃× 9h处理后 ,出现了FeNiAl9弥散相 ;在合金组织中未见Al Cu Fe和Al Cu Ni相。随时效时间的增加 ,快凝合金的显微硬度不断增加 ,达到峰值后硬度缓慢下降 ,之后随FeNiAl9析出硬度又重新增加。

铸态Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)的热处理及相分析

按照原子比Al63 Cu2 5Fe12 配料 ,在真空感应炉中熔炼制备AlCuFe准晶材料样品。通过对铸态Al63 Cu2 5Fe12 的不同温度的热处理得出不同的处理温度对其内部相的转变情况 ,发现随着温度的升高 ,铸态Al63 Cu2 5Fe12 向准晶相的转变越来越充分 。

固溶和时效处理对Al0.6Fe0.25Cu合金冷拉拔导线组织和性能的影响

利用正交实验法对Al0.6Fe0.25Cu合金冷拉拔导线固溶和时效工艺参数进行优化,并对处理前后的组织和性能进行了研究。结果表明,在优先保证电导率并兼顾抗拉强度及伸长率的原则下,Al0.6Fe0.25Cu铝合金冷拉拔后固溶和时效处理的最优工艺参数为470℃固溶1h和120℃时效12h。经该工艺处理后,合金导线的电导率达60.49%IACS。

快速凝固Al-Si-Fe-Cu-Mg合金的热稳定性

研究了快凝Ａｌ－Ｓｉ－Ｃｕ－Ｍｇ合金在不同热暴露温度下的热稳定性。维氏硬度测试结果表明：合金长时间在１５０℃下热暴露时，硬度降低程度很小，而温度为３００℃时硬度呈显著降低趋势；微观组织分析发现：热暴露温度为１５０℃时，合金基体基本未发生再结晶，而３００℃时出现了大量再结晶组织；合金中的第二相形态在热暴露过程中基本不变。

镁合金AZ91D激光熔覆Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)涂层的耐腐蚀性

采用6k W横流CO_2激光器在镁合金AZ91D表面激光熔覆准晶Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)以提高镁合金表面的性能。结果表明:镁合金表面生成了Al_(65)Cu_(20)Fe_(15)、Al_(12)Fe_(17)、Al_(58)Cu_(44)、AlFe和AlCu。熔覆后试样硬度从70 HV0.2左右提高到145HV0.2。激光熔覆涂层的耐腐蚀性下降。

Al-Cu-Fe准晶及其晶体类似相与纯Mg的界面反应

分析了按照Al63 Cu2 5Fe12 配比常规凝固制备的AlCuFe准晶材料的相组成 ,研究了块状AlCuFe准晶材料与熔融纯镁的界面反应 ,发现在界面处存在物质交换作用。镁与AlCuFe准晶材料有良好的浸润性 ,这归因于准晶材料中孔隙的存在、亚稳相的分解和表面氧化层与Mg的反应。

Fe-Cr-Mo、Cu-Zn-Al、Fe-Mn合金减振性能的研究

针对目前不同阻尼合金之间可比性差的问题,采用同种测试方法研究了Fe-Cr-Mo、Cu-Zn-Al和Fe-Mn三种阻尼合金的阻尼性能和力学性能,有利于针对实际应用条件选取合适的合金。利用倒扭摆测试合金阻尼性能,万能实验机测试力学性能。结果表明:同18-8不锈钢相比,三种合金都具有显著的高阻尼性能;Fe-Cr-Mo合金的阻尼性能随着应变振幅增加而迅速增加,在1×10-4～2×10-4范围内出现峰值,随后又逐渐下降;Cu-Zn-Al合金的阻尼性能随着应变振幅的增加而增加,在2×10-4左右出现平台;Fe-Mn合金的阻尼性能随应变振幅的增加呈现线性增加趋势。Fe-Mn合金的综合力学性能最好,Fe-Cr-Mo合金次之,Cu-Zn-Al合金最低。

Cu-Fe-Ru-La/γ-Al_2O_3湿式氧化催化剂的制备、表征及机理(英文)

采用等量浸渍法以γ-Al2O3为载体,制备过渡金属Cu和Fe、贵金属Ru、稀土金属La的复合催化剂。采用催化湿式空气氧化法处理模拟印染废水,研究金属离子配比、焙烧温度对催化剂活性及稳定性的影响,并对催化剂CWAO反应机理进行探讨:权衡催化剂的活性和稳定性,催化剂的组分质量配比和焙烧温度分别为Cu∶Fe∶Ru∶La=1∶1∶1∶3、450℃。对催化剂进行XRD、XPS、孔结构、FT-IR、TG-DTA、SEM、TEM表征,结果表明:焙烧使催化剂组成物质分解为氧化物,元素Cu、Fe、Ru、La分别以CuO、Fe2O3、RuO2、La2O3形式存在;焙烧温度升高,晶粒长大结晶趋于完整,催化剂孔容孔径增大但比表面积减小,晶粒尺寸分布在5～20 nm;Cu-Fe-Ru-La/γ-Al2O3催化剂使用前后结构无明显变化且反应后溶出的金属浓度低,催化剂具有较高的稳定性。

Fe_3Al-Cu基刹车材料的制备及其摩擦学特性

采用机械合金化结合热压烧结法制备了一种新型Fe3Al Cu基刹车材料, 并对其力学性能及摩擦学特性进行了研究。结果表明, 相比Fe基材料, Fe3Al Cu基刹车材料密度小, 强度高, 随着Cu含量的增加(6% ~30%,质量分数), 其硬度和强度降低, 摩擦系数和磨损率都升高。Cu含量为 12% ~18%时摩擦系数高而稳定, 耐磨性好, 此时摩擦系数为 0 5~0 55, 平均磨损率约 1 5×10-5 mm3·N-1·m-1。不同阶段材料的摩擦磨损机制不同,摩擦初期以磨粒磨损为主; 中期主要包括塑性变形、裂纹扩展和疲劳断裂; 后期主要是氧化磨损, 当Cu含量过高时(大于 24% )会发生粘着磨损。

磁控溅射制备Al-Cu-Fe薄膜不同溅射时间的生长行为

采用磁控溅射法在硅基材上制备了Al-Cu-Fe薄膜,采用原子力显微镜(AFM)和X射线衍射仪(XRD)研究了不同溅射时间下Al-Cu-Fe薄膜的生长行为。结果表明,随着溅射时间的延长,Al-Cu-Fe薄膜的β晶相的衍射峰半峰宽逐渐减小,而λ晶相的衍射峰半峰宽则逐渐增大。Al-Cu-Fe薄膜的生长依次经历了小岛形核阶段、小岛结合阶段、连续薄膜阶段、晶粒长大阶段等4个阶段。另外,随着溅射时间的延长,Al-Cu-Fe薄膜的粗糙度呈现出先增大后减小的趋势。

基底材料对磁控共溅射Al-Cu-Fe薄膜特性的影响

采用磁控共溅射工艺来制备Al-Cu-Fe薄膜,选用抛光状态的纯Al、纯Cu和不同粗糙度的不锈钢基作为基底材料。通过原子力显微镜分析薄膜的表面形貌,利用扫描电镜能谱仪分析薄膜的元素含量;通过MTS纳米力学综合测试系统分析薄膜的结合强度和摩擦因数。分析结果表明:不锈钢作为基底材料的薄膜与基体的结合强度最大,其次为纯铝和纯铜。纯铜基底薄膜的摩擦因数最大,达到0.17,其余两种薄膜的摩擦因数均不大于0.03。而薄膜表面形貌与基底材料的原始形貌有直接的联系,基底原始粗糙度越小,薄膜的表面组织也越细;基底原始粗糙度越大,薄膜表面形成的晶粒的团聚越明显。

喷涂工艺对超音速火焰喷涂Al-Cu-Fe-Si准晶合金涂层性能的影响

目的使用活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)方法制备高质量的Al-Cu-Fe-Si准晶涂层,研究喷涂工艺对涂层性能的影响。方法采用气雾化Al-Cu-Fe-Si准晶合金粉末,利用AK02T型AC-HVAF喷涂系统制备Al-Cu-Fe-Si准晶涂层材料。通过X射线衍射及扫描电镜观察分析准晶合金粉末和涂层的组织与结构,通过电化学工作站、显微硬度计和接触角测试仪等手段分析准晶合金涂层的耐蚀性、显微硬度及抗粘性能。结果对气雾化准晶Al-Cu-Fe-Si合金粉末的研究发现,冷却速率显著影响准晶合金粉末的组织,在冷却速率较快的粉末中形成胞状晶组织,准晶I相含量较高。对准晶合金涂层进行热处理,高温退火显著提高了涂层的硬度,950℃退火12 h后,硬度值达到(724±153)HV0.1。分别对准晶合金涂层和基体45~#钢的接触角进行测量,准晶合金涂层的接触角最大为95°,而45~#钢的仅为79°。通过电化学工作站测试比较涂层的耐蚀性,发现在3.5%(质量分数)的Na Cl溶液中,喷涂在45~#钢和5052铝合金基体上的涂层腐蚀电流密度J_(corr)分别为6.8×10^(-6),2.0×10^(-7)A/cm^2。结论不同粒径的气雾化准晶合金粉末的相组成不同,选择合适的粒径是保证铝基准晶合金涂层质量的前提。对涂层进行合适的热处理可以有效地提高涂层的显微硬度,铝基准晶合金涂层的接触角较45~#钢的高,提高了基体的抗粘性。不同基体上制备的准晶合金涂层的耐蚀性有很大差异,5052铝合金基体上的准晶涂层耐蚀性优于喷涂在45~#钢基体上的涂层。

等离子喷涂Al_(65)Cu_(23)Fe_(12)涂层的组织与性能研究

采用等离子喷涂方法在AZ31镁合金表面制备一层Al65Cu23Fe12涂层以改善其表面性能。通过OM、XRD及EDS等分析方法,分析了涂层热处理前后的组织及性能。结果表明:等离子喷涂Al65Cu23Fe12涂层组织由Al65Cu20Fe15准晶相和Al(Cu,Fe)相两相组成;经过T4和T6处理后,相组成没有发生变化,T6处理使准晶相含量明显增加,由喷涂态的31.3%(原子分数)提高到40.4%(原子分数);Al65Cu23Fe12涂层的硬度与其准晶含量呈正比,T6态下的准晶含量最多,硬度最大,达到752.8HV0.1,比喷涂态提高了22.2%,远远大于AZ31基体的硬度;涂层的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.22～-0.79V,自腐蚀电流密度=21.5～58.7A/m2)远高于基体的耐腐蚀性(自腐蚀电位=-1.6V,自腐蚀电流密度=135.8～242.7A/m2)。热处理使涂层和基体的耐蚀性能降低。

含微量Sc和Zr的Al-Cu-Mg-Fe-Ni合金时效行为和拉伸性能

配制了３种不同成分的ＡｌＣｕＭｇＦｅＮｉ系实验合金，研究了微量Ｓｃ和Ｚｒ对该系合金时效行为和拉伸性能的影响．用硬度法测量了合金在２００℃和３００℃下的时效硬化曲线，用透射电镜观察了合金在淬火及２００℃时效不同时间后的显微组织．在室温（２０℃），２００，２５０，３００℃下测量了合金的拉伸力学性能，用扫描电镜观察了拉伸断口形貌．结果表明：加入微量Ｓｃ，Ｚｒ后生成的Ａｌ３（Ｓｃ，Ｚｒ）质点均匀弥散分布，有利于合金中另一强化相Ｓ′更均匀析出，从而提高了合金的时效硬化效果．由于Ａｌ３（Ｓｃ，Ｚｒ）相具有很好的热稳定性及沉淀强化效果，合金在室温及高温下的强度都有明显提高，而塑性基本保持不变．

Y、Ta、Cr元素对Ni-10%Cu-10%Fe-10%Al合金在850℃冰晶石熔盐气氛中热腐蚀行为的影响

通过真空铸造得到Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu(质量分数)及分别添加0.8%Y、5.3%Ta和13.6%Cr(质量分数)的Ni-Fe-Al-Cu-X(X:Y或Ta或Cr)4种合金,采用熔盐腐蚀实验及SEM,XRD及EDX测试研究各合金在850℃静态冰晶石熔盐气氛中的腐蚀行为。结果表明:在850℃冰晶石熔盐气氛中,Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金表面形成的氧化物保护膜;由于氧的聚集、扩散,并在熔盐/氧化膜界面处发生O2+2e=2O2还原反应,而生成的O2与MeO反应生成MeO22,致使NiO和Al2O3等氧化物层疏松、多孔、易剥落;另外,氧化物保护膜也被熔盐挥发的氟化物通过物理化学作用而溶解,形成坑洞,腐蚀层呈现层叠状;添加0.8%Y和5.3%Ta可净化合金晶界,使腐蚀层中氧化产物更致密,提高合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能;添加13.6%Cr的Ni-10%Fe-10%Al-10%Cu合金,其腐蚀层形成Cr2O3及NiCr2O4冰晶石结构的化合物,降低其他氧化物的活度,提高氧化膜的保护作用,该合金抗冰晶石熔盐气氛腐蚀性能最好。

Ni-Cu-Fe-Al合金在850℃空气中的氧化行为

为研发铝电解惰性阳极连接导杆新材料,采用粉末冶金法制备Ni-Cu-Fe-Al四元合金,在850℃的空气气氛中进行氧化实验,并用XRD、SEM、EDS等测试设备对其表面氧化膜的成分、形貌和组成进行分析。结果表明,在该合金表面形成的氧化膜连续、致密,分为内、中、外三层,外层以铜镍复合氧化膜为主,中间层分布着岛状的铁氧化物,其中含有一定数量的NiFe2O4尖晶石相,内层为连续致密的Al2O3膜,能阻碍元素扩散,从而有效提高合金的高温抗氧化性能。

Cu、Fe交换Al_2O_3交联蒙脱土的制备及其de NOx活性

以铝交联蒙脱土为载体 ,制备了Cu和Fe交换的蒙脱土催化剂 ,考察了它们还原消除NO的催化活性 ,并与Cu ZSM 5催化剂做了比较。结果表明 :反应温度 30 0℃～ 5 0 0℃ ,NO在Cu ZSM 5上的最高转化率近 30 % ,当反应温度超过 35 0℃时 ,活性逐渐下降 ;而Cu Al2 O3 CLM、Fe Al2 O3 CLM的活性曲线形状与Cu ZSM 5完全不同 ,反应温度越高 ,活性越高 ;NO在Cu Al2 O3 CLM、Fe Al2 O3 CLM上的最高转化率分别近 6 0 %、5 5 % ,远超过Cu ZSM 5。

压力铸造(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91复合材料的研究

在CO2/SF6气氛保护下,采用压铸的方法将小于74μm的Al63Cu25Fe12准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,在720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的体积分数为10%的(Al63Cu25Fe12)p/AZ91镁基复合材料。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDAX)分析了复合材料中准晶颗粒与基体金属之间的反应,并且研究了复合材料不同于基体材料的热处理工艺过程和性能的关系。结果表明,在复合过程中,准晶I相出现了分解,分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生了反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒的周围,同时Mg向颗粒中浸渗,填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低。

Al_2O_3改性CuO/Fe_2O_3催化剂水煤气变换反应性能(英文)

采用分步共沉淀法制备了不同Al2O3含量(0%-15%(w))的Cu O/Fe2O3催化剂,并进行水煤气变换反应(WGSR)评价测试.制得的催化剂中含有复合物Cu Fe2O4,其晶粒尺寸,氧化还原性质和表面Cu分散通过相应表征手段加以研究.X射线粉末衍射(XRD),拉曼(Raman)光谱,N2物理吸附,N2O分解和CO2程序升温脱附(CO2-TPD)等表征技术说明适量Al2O3的加入可以促进尖晶石Cu Fe2O4发生由四方相向立方相的转变,阻止催化剂中Cu烧结,增大表面Cu分散,增加弱碱性位点的数量.此外,采用H2程序升温还原(H2-TPR)技术探究改性的Cu O/Fe2O3催化剂的还原性能.关联结果发现,Al2O3掺杂在增大铜物种的耗氢量,降低其还原温度方面起着重要的作用.即Al2O3的添加促进Cu O/Fe2O3催化剂中铜铁物种之间的协同作用.结合活性测试和表征结果,适量的Al2O3(10%(w))改性的催化剂具有较小的Cu颗粒尺寸、较大的Cu分散、较强的还原性能、较多数量的弱碱性位点,因此具有更好的初始活性和热稳定性.