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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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．

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。

Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的研究进展

综述了目前制备Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的方法,并分析了其影响因素。重点评述了Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的组织及其转变,介绍了Al-Cu-Fe准晶薄膜/涂层的性能及其应用,并指出了其今后研究趋势。

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。

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。

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 。

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。

Fe和Ni对Al-Cu-Mg-Ag耐热合金组织和高温力学性能的影响

利用高温短时拉伸、XRD、扫描电镜和透射电镜对峰时效态的Al-Cu-Mg-Ag和Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金的高温力学性能及显微组织进行分析。结果表明:Fe和Ni的加入可消耗可固溶的Cu,降低合金的时效硬化能力,减少Ω相的析出数量,减缓Ω相的长大和粗化速度;同时导致Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金在190℃时效时,达到峰值的时间比Al-Cu-Mg-Ag合金长,硬度和强度峰值下降。虽然Al-Cu-Mg-Ag-Fe-Ni合金的强度低于Al-Cu-Mg-Ag合金,但Fe和Ni的加入,增强了该合金的强度随温度升高时的稳定性。

铁、铜含量对电缆用Al-Fe-Cu合金组织和性能的影响

通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及电导率测量等方法研究铁、铜含量对电缆用Al-Fe-Cu合金微观组织和性能的影响。结果表明,电缆用Al-Fe-Cu合金在430℃热挤压时,其主要软化机制为动态回复,热挤压后组织由亚晶组成,w(Fe)=0.9%的Al-0.9Fe-0.2Cu合金亚晶粒尺寸最小;基体内含有大量的位错,w(Cu)=0.4%的Al-0.7Fe-0.4Cu合金中位错密度最大。Fe元素对导电率及抗拉强度基本无影响,由于能形成Al3Fe硬质相,能提高合金的硬度。Cu元素基本固溶到基体中,引起晶格畸变使导电率明显降低,同时起到固溶强化的作用而提高合金强度,还能降低合金退火后的伸长率。所试验的五种成分合金中,Al-0.7Fe-0.2Cu合金退火后的综合性能最佳。

感应烧结Fe-Cu-Al-石墨复合材料的力学性能和摩擦学性能

为了进一步提高材料的力学性能和摩擦学性能,以感应加热烧结的方法,制备了Fe-Cu-Al-石墨复合材料。利用XRD,EDS,SEM等分析了复合材料的组成、结构、表面形貌;研究了其力学性能、摩擦学性能及磨损机理。结果表明:Fe-Cu-Al-石墨复合材料具有多孔结构;随着石墨含量的增加,复合材料的力学性能降低,摩擦学性能提高,石墨含量为4%时复合材料的摩擦学性能良好;在摩擦过程中,Fe-Cu-Al-石墨复合材料表面形成自润滑釉质层,摩擦机制由粘着磨损转变为磨粒磨损。

直接合成二甲醚催化剂Cu-Zn-Al-Fe/HZSM-5的研究

采用水热法合成Cu-Zn-Al-Fe催化剂,使用HZSM-5作载体,考察了硝酸盐溶液浓度、老化温度、Fe含量对催化剂的影响.对制备的催化剂进行了SEM,BET,FT-IR和XRD检测.在4MPa,260℃,H2和CO2体积分数比为3的条件下,由二氧化碳加氢直接合成二甲醚(DME).结果表明:硝酸盐质量分数为10%,老化温度为150℃时制备的催化剂粒径最小,约500 nm,比表面积达200.6m2/g.在Fe的质量分数为5%时CO2的转化率达41.4%,DME的选择性达45.2%.

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。

CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金微观组织性能研究

目的研究冷金属过渡技术(Cold metal transfer,简称CMT)增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织成形规律。方法采用CMT电弧增材的方式制备了Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的薄壁试样件,研究了试样件在不同位置、不同方向的微观组织。结果 CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金的微观组织分为3个区域,前3层的不稳定区域主要是由基材树枝晶到柱状晶的转变区域;第3层到最后一层的稳定区域主要是外延生长的柱状晶区;在最后一层靠近空气侧约360μm厚度范围内,出现转向枝晶。交替往复电弧增材的Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金,在每层顶部均会形成转向枝晶,但随后新一层电弧增材的熔池会熔化顶部形成的转向枝晶,最终在微观组织形貌上表现出柱状晶外延生长的形式。结论通过控制合适工艺参数,可以获得致密无缺陷的CMT电弧增材制造Cu-Ni-Al-Mn-Fe铝青铜合金薄壁试样,在试样的稳定区域,微观组织是外延生长的柱状晶,柱状晶的晶界上Al,Ni,Mn元素产生富集现象,质量分数高于平均值。在柱状晶的晶内,Cu元素高于均值,而Al,Ni,Mn元素质量分数均低于均值,这与柱状晶的形核顺序有关。