Ni镀层对Cu/Al钎焊接头界面组织与力学性能的影响

为探究Ni-P镀层对Cu/Al异种金属钎焊界面反应的影响,采用化学镀方法对T2紫铜进行化学镀镍处理,使用BAl88Si药芯钎料通过感应钎焊方法钎焊Cu/Al接头。采用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对接头进行微观组织观察与物相分析,并对接头进行力学性能测试,分析镀层对Cu/Al接头微观组织结构及力学性能的影响,探讨钎焊过程中不同钎焊接头的界面形成机理。结果表明:无镀层接头在界面处形成了Cu_(9)Al_(4)和CuAl_(2)两层金属间化合物,有镀层接头界面处形成了Al_(2)Ni和Al_(3)Ni金属间化合物。无镀层接头的抗拉强度可达56.4 MPa,优于有镀层接头。接头均发生脆性断裂,断裂位置从无镀层接头的CuAl2和α-Al固溶体的界面处转变为有镀层接头的Al3Ni金属间化合物处。

Ni元素对Zn-22Al药芯钎料用于Cu/Al钎焊接头组织和力学性能的影响

目的:研究Ni元素对Zn-Al药芯焊丝熔化特性、铺展性能的影响。方法:在钎剂中添加一定比例的Ni粉,在钎焊过程中形成Cu/Al接头的Ni合金化,分析不同含量Ni元素添加对Zn-22Al钎料以及Cu/Al异种合金钎焊接头的性能及显微组织的影响。结果:Ni粉添加可使Zn-22Al钎料在Al板上的铺展性能得到提升,当添加量质量分数为5%时钎料铺展性能提升26.75%;当添加量质量分数为7%时,用于Cu/Al钎焊的接头抗拉强度相较于未添加Ni粉焊接接头强度提升61.79%。结论:Ni粉添加可有效改善Zn-22Al焊缝的显微组织,体现为主晶相的细化,富Zn边界相的减少,促进主晶团之间形成层片状共析组织,以及减小了Cu侧生成的铜铝金属间化合物脆性相的厚度。

Si的添加对Cu-Ni-Al合金显微组织和性能的影响

Cu-Ni-Al合金作为一种超高强、导电的弹性铜合金,在电子工业、航空航天、仪器仪表等方面应用广泛。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和扫描透射电镜(STEM)对Cu-6Ni-2.76Al和Cu-6Ni-2.76Al-0.4Si合金时效后的显微组织进行了研究。结果表明:Cu-6Ni-2.76Al合金在经过900℃×12 h均匀化退火+80%热轧变形+950℃×2 h固溶+50%冷轧变形+500℃×8 h时效处理后的综合性能较好,硬度为279.5 HV0.3,导电率为16.14%IACS,合金的强化相为纳米级球状颗粒γ′-Ni3Al相;Cu-6Ni-2.76Al-0.4Si合金在经过900℃×12 h均匀化退火+80%热轧变形+950℃×2 h固溶+50%冷轧变形+450℃×2 h时效处理后的综合性能优异,硬度为313.2 HV0.3,导电率为13.24%IACS,合金的强化相为纳米级颗粒γ′-Ni3Al相和δ-Ni2Si相。Si元素的添加对合金的导电率影响不大,但显著地提高了其峰值硬度,且缩短了达到硬度峰值所需要的时效时间,但也使得合金抗过时效能力下降。γ′-Ni3Al和δ-Ni2Si强化相与Cu基体的位向关系分别为:[001]_(Cu)∥[001]_(Ni_(3)Al)∥[001]_(δ);(110)_(Cu)∥(110)_(Ni_(3)Al)∥(100)_(δ);(110)_(Cu)∥(110)_(Ni_(3)Al)∥(010)_(δ)。沉淀强化作用对合金性能的提升最显著。

Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂对Ni_(3)Al基金刚石复合材料性能的影响

采用真空热压法制备了Ni_(3)Al基金刚石复合材料,研究了不同烧结助剂对复合材料力学性能和微观结构的影响,并对Ni_(3)Al基金刚石钻头的钻孔性能进行了测试。结果表明,在添加0~30vol%的Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂后,Ni_(3)Al基金刚石刀头的致密度、抗弯强度、硬度得到提高。Ni3Al基金刚石复合材料的抗弯强度随着Ni-Cr、Co烧结助剂含量的增加而提高。Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂中的Cr元素在金刚石的表面出现了富集现象。将添加Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂的Ni_(3)Al基金刚石复合材料制备成工具进行钻削测试,发现Ni_(3)Al基金刚石复合材料的失效形式可以分为微破碎、磨耗、宏观破碎3种形式,钻削试验中并没有发现整颗金刚石脱落的现象,表明Ni_(3)Al基对金刚石的把持力较大,强度较高。

Ce-La添加量对汽车用Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响

对Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中添加了不同量的Ce-La复合稀土,通过显微组织观察、力学性能测试研究了不同Ce-La复合稀土添加量对铸态Al-Si-Cu-Mg-Ni合金组织与力学性能的影响。结果表明:未添加稀土的Al-Si-Cu-Mg-Ni合金中有大量块状的初生Si相和针状共晶Si相存在。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸先减小后增加。Ce-La稀土添加量为0.4wt%时,合金中的初生Si相直径和共晶Si相尺寸最小。随着Ce-La复合稀土添加量的增加,Al-Si-Cu-Mg-Ni合金的抗拉强度和伸长率先升高后降低,Ce-La复合稀土添加量为0.4wt%时,合金的抗拉强度和伸长率均达到最大值,分别为296.5 MPa和2.9%。

Ni元素对Al-Cu-Mn合金组织及力学性能的影响

为研究添加Ni元素对Al-5.0Cu-0.6Mn合金组织及力学性能的影响,通过硬度试验、拉伸力学试验及摩擦磨损试验对合金力学性能进行研究;采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜及透射电子显微镜对合金微观组织进行检测分析。结果表明:向Al-5.0Cu-0.6Mn合金中添加Ni元素后,由于Al3CuNi相析出的强化作用,并且与基体结合良好的增强相颗粒能均匀分布于合金中,使得合金硬度和强度大幅提高,摩擦磨损深度显著降低,综合力学性能得到有效的提升。当Ni元素的添加量为0.3%(质量分数)时,由于T相(Al_(20)Cu_(2)Mn_(3))和Al3CuNi相分布比较均匀,合金综合性能较为理想,其HV硬度、抗拉强度、摩擦磨损系数分别为126.4 MPa、395.2 MPa、0.12。

具有完全形状记忆效应的Cu−13.5Al−4Ni−6Fe形状记忆马氏体单晶

通过对铸态合金进行简单退火处理,制备具有完全形状记忆效应的厘米级Cu−13.5Al−4Ni−6Fe马氏体单晶。通过光学显微镜、透射电子显微镜、差示扫描量热仪、热机械分析仪以及压缩测试研究单晶的显微组织、逆马氏体转变和形状记忆效应。研究结果表明,Cu−13.5Al−4Ni−6Fe单晶拥有18R和2H 2种马氏体,同时拥有体心立方富Fe纳米析出相。马氏体转变和逆转变的起始温度和结束温度分别为387、397、365和432 K。当对单晶施加6%、7%以及8%的预应变时,单晶分别拥有4.4%、4.7%以及5.2%的完全形状记忆效应。获得的Cu−13.5Al−4Ni−6Fe马氏体单晶具有可与传统形状记忆合金相媲美的形状记忆性能。

添加铁元素对Cu-10Al-4Ni粉末冶金合金组织和性能的影响

以铜粉、铝粉、镍粉和铜包铁粉为原料,采用粉末冶金工艺制备含不同质量分数(0,1.6%,3.2%,4.8%,6.4%)铁元素的Cu-10Al-4Ni合金,研究了铁含量对合金显微组织和性能的影响。结果表明:未添加铁元素的合金组织由κ_(Ⅲ)相、α相和Al_(4)Cu_(9)相组成;当添加质量分数1.6%的铁元素后,合金中的κⅢ相增多,Al_(4)Cu_(9)相减少;当铁元素质量分数达到3.2%时,Al_(4)Cu_(9)相进一步减少,合金中析出κ_(Ⅰ)相和κ_(Ⅱ)相;随着铁含量继续增加,Al_(4)Cu_(9)相消失,κ_(Ⅰ)相增多,而κ_(Ⅲ)相开始减少。随着铁含量的增加,合金的烧结密度减小,硬度先降低后增加再降低,当铁质量分数达到3.2%时硬度最大;合金的屈服强度随铁含量增加呈波动变化,当铁质量分数达到4.8%时屈服强度最大。

Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织调控及对高温拉伸性能的影响

应用JMatPro软件、金相显微镜、高温拉伸试验机和扫描电镜研究了浇注温度和模具温度对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织及高温拉伸性能的影响。结果表明:Al-Si-Cu-Ni-Mg合金的凝固组织主要为α-Al和共晶硅,合金中的强化析出相主要为δ-Al_(3)CuNi、Q-Al_(5)Cu_(2)Mg_(8)Si_(6)、γ-Al_(7)Cu_(4)Ni、ε-Al_(3)Ni和Mg_(2)Si相;当控制浇注温度710℃,模具温度150℃时,Al-Si-Cu-Ni-Mg合金中α-Al晶粒、共晶硅、富Ni相、Q相、Mg_(2)Si相尺寸最小,组织均匀程度和高温拉伸性能达到最佳。

雾化压力对VIGA技术制备Cu-Al-Ni合金粉末粒度分布影响机理分析

真空感应熔炼气雾化技术(VIGA技术)是气雾化法制备高性能球形金属及金属合金粉末的主流雾化制粉技术,但目前关于紧耦合气雾化机制的细节仍然不甚清楚,缺乏核心理论。由于VIGA制粉过程是在密闭高温环境下气液耦合,难以观察细节,本文模拟采用VIGA技术在不同的雾化气压下制备Cu-Al-Ni合金粉末,并基于CFD技术,利用Fluent软件对雾化过程中气液两相流的相互作用进行建模,模拟雾化过程中不同雾化气压下铜铝镍合金熔液的一次破碎和二次破碎过程。模拟结果表明,雾化气压从6 MPa增加到8 MPa,流场最大速度从470 m/s增加到520 m/s,导流管末端的静压力从-30 kPa增加到40 kPa;一次雾化过程导流管端口的径向压强存在压力梯度,熔体从导流管中流出形成液膜,在回流区与气流膨胀区交界处被气流破碎成初始液滴,雾化压力越大,初始液滴越小;二次雾化过程是初始液滴继续破碎,粉末的粒度分布在20~100μm范围内,雾化压力升高,粉末的中值粒径会有所减小,但减小幅度不大;VIGA设备喷嘴的设计会存在一个临界值,到达临界值后流场内各个数值变化不大,因此雾化气压在7~8 MPa时,粉末粒径减小不明显。

L1_(2)-γ′相共格析出强化Cu_(y)(Ni_(3/4)Al_(1/4))_(100-y)合金显微组织与性能研究

纳米球状L1_(2)-γ′相(Pm~-3m,a=0.3572 nm)的共格析出强化Cu-Ni-Al合金兼具优异的力学性能及一定的导电性能,被广泛应用于轨道交通、海洋运输等领域。目前缺乏纳米球状L1_(2)-γ′相共格析出的Cu-Ni-Al显微组织演变及性能关联的系统研究。本文锁定Ni∶Al原子比3∶1,制备了系列Cu_(y)(Ni_(3/4)Al_(1/4))_(100-y) (y=75.00,80.00,85.71,90.00,93.75;原子分数)合金,并详细探讨了合金性能(硬度、电导率及软化温度)、合金成分及显微组织之间的关联。结果表明,低温时效后样品出现大量的退火孪晶并析出纳米球状L1_(2)-γ′相。低温时效后Cu-Ni-Al合金的强化机制包括细晶强化和析出强化,随着Cu含量增加(Ni+Al含量减少),退火孪晶含量减少且L1_(2)-γ′相的析出含量逐渐增加,合金硬度、屈服强度及极限抗拉强度也随之降低。而合金导电性能与固溶在Cu基体中的溶质含量相关。最后,通过软化温度测试衡量了合金在高温下的应用潜力。本研究为高性能Cu-Ni-Al合金成分设计提供了有效的实验及理论依据。

Al含量对Cu-Ni系粉末冶金合金耐蚀性能的影响

为了提高Cu-10Ni合金的耐腐蚀性能,利用粉末冶金法在传统Cu-10Ni合金的基础上添加不同比例Al元素,制备得到系列Cu-Ni-Al合金。通过扫描电子显微镜、静态全浸腐蚀试验和电化学测试,研究了Al添加量和Cl^(-)浓度对Cu-Ni-Al合金耐蚀性能的影响。结果表明,放电等离子烧结(SPS)可以制备出致密性、硬度、电导率等综合性能优良的Cu-Ni-Al合金。Cu-Ni-Al合金在NaCl腐蚀介质中长时间浸泡,合金表面逐渐形成含有Cu_(2)O的腐蚀保护膜,同时Cu_(2)O保护膜外层会与腐蚀介质中的Cl^(-)发生进一步反应,形成一层Cu_(2)(OH)_(3)Cl产物膜,进而于合金表面形成Cu_(2)O和Cu_(2)(OH)_(3)Cl双层膜结构。Al含量相同时,随着腐蚀液中Cl^(-)浓度的提高,合金腐蚀逐渐加剧,表明在一定范围内Cl^(-)浓度的提升会促进腐蚀。

Cu对Al-Si-Cu-Ni合金组织和力学性能的影响

通过力学性能分析、硬度测试、金相观察以及能谱分析等手段,研究了Cu对砂型铸造Al-Si-Cu-Ni合金组织和力学性能的影响。结果表明,随着Cu含量的增加,合金中Al-Ni-Cu相和CuAl2相增加,同时合金的室温、高温(250℃)强度提高,伸长率下降。

电脉冲孕育细化CuAlNi合金的宏观组织与铸态形状记忆效应

为细化晶粒和改善组织 ,用电脉冲孕育技术制备了CuAlNi记忆多晶合金 .对未孕育和孕育处理合金的宏观组织进行了分析 ,测试了未孕育和孕育合金铸态形状记忆效应 .结果表明 :电脉冲处理使多晶CuAlNi合金铸锭的宏观组织得到明显改善 ,几乎由完全的等轴晶区构成 ,铸锭集中缩孔大大减小 ,合金的晶粒尺寸显著细化 ;脉冲孕育电压、频率、脉冲施加时间和铸模种类是影响孕育效果的因素 ;

Cu-Ni-Al-Si合金固溶-时效处理

用扫描电镜、硬度计、涡流导电率测试仪和万能试验机测试分析了固溶-时效工艺对Cu-Ni-Al-Si合金组织和性能的影响,探讨了合金的强化机理。结果表明,该合金具有显著的时效强化特性,经960℃×1.5 h固溶+480℃×3 h时效工艺处理后,抗拉强度为860.3 MPa,屈服强度为743.7 MPa,伸长率为17.6%,合金的硬度达272 HB,导电率为18.9%IACS。

Cu-Zn-Al-Ni合金的组织与性能

采用熔铸和轧制的方法,在Cu-Zn-Al铝黄铜中添加Ni及自制晶粒细化剂,制备出一种新型弹性合金,通过扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)等对Cu-Zn-Al-Ni铝黄铜的微观组织进行观察、分析,并对其抗拉强度、延伸率、弹性模量等相关参数进行研究。研究结果表明:在合金铸态组织中,Ni,Al和Ti以三元金属间化合物形式主要分布在晶界上,在轧制过程中阻碍基体变形和晶界移动,从而提高合金强度;在均匀化退火过程中,合金中出现层片状Al3Ni相,弥散分布在基体内,在冷轧加工后转变为颗粒状;合金再结晶开始温度为350℃,低于再结晶温度退火时,冷轧态合金存在低温退火硬化效应,于250℃退火,硬度达到峰值;冷轧态板材最终退火后,其抗拉强度为731 MPa,延伸率为15%,弹性模量为120 GPa。

非晶合金Zr_(55)Al_(10)Cu_(30)Ni_5在3.5%NaCl溶液中的电化学行为

利用电化学极化曲线方法和电化学阻抗（EIS）技术研究了非晶合金Zr55Al10Cu30Ni5在3.5％NaCl溶液中的电化学行为.极化曲线测试结果表明,非晶合金Zr55Al10Cu30Ni5在3.5％NaCl溶液中具有很好的耐蚀性能,阳极过程表现出钝化的特征,当极化电位很高时,非晶合金出现了点腐蚀.电化学交流阻抗测试表明,在阴极极化、开路电位和钝化电位下,非晶合金的Nyquist图由单容抗弧构成,具有很高的电荷转移电阻,表现出优良的耐蚀性,在点蚀电位附近和点蚀电位区EIS分别有两个时间常数和三个时间常数.非晶合金在3.5％NaCl溶液中浸泡12h后,耐蚀性能有所下降.

柱状晶Cu-Al-Ni形状记忆合金的性能

用具有定向凝固特点的热型连铸工艺制备了Cu-Al-Ni形状记忆(SMA)合金丝。金相检验显示合金丝具有轴向排列的柱状晶组织。XRD分析表明,其基体β1相的生长方向为(100),分散度为10°～12°。合金丝经约20次的弯曲训练后形状恢复率非常稳定,最高可达100%;最大可恢复应变为10%,显示了优良的记忆功能。拉伸试验显示其抗拉强度最高达910MPa,伸长率18.76%,与单晶组织相近而远优于多晶组织;拉伸断口出现缩颈,表明晶体发生了滑移。连铸工艺的稳定性对合金丝的力学性能有很大影响。

Ni对耐热铸造Cu-Ni-Al合金组织和性能的影响

采用压缩试验、硬度测试、金相观察和电子探针分析等手段分析了合金元素Ni对耐热铸造Cu-Ni-Al合金组织和性能的影响。结果表明,随着合金元素Ni含量(质量分数)从10%增加到25%,室温硬度(HB)提高了25.2%,σb提高了82%,σ0.2提高了70.5%。500℃时硬度(HB)提高了40%。Ni改变合金力学性能的主要原因是Ni在铜基体中的固溶强化作用和与其他合金元素形成化合物产生的第二相强化作用。

Cu-Ni-Al尖晶石催化甲醇水蒸气重整制氢性能的研究

以氢氧化铜、醋酸镍和拟薄水铝石为原料,通过固相法合成了Cu-Ni-Al尖晶石催化剂。采用N2物理吸附、XRD、H2-TPR和XPS等表征方法,研究Cu/Ni/Al的物质的量比和焙烧温度对催化剂的比表面积、物相、还原性能以及表面性质的影响,并以甲醇水蒸气重整制氢为探针反应,考察催化剂的缓释催化性能。结果表明,随着焙烧温度的升高,Cu-Ni-Al催化剂的尖晶石含量增加,但尖晶石晶粒增大,且比表面积下降。不同的焙烧温度和Cu/Ni/Al物质的量比,所得催化剂的比表面积、还原性能和表面性质不同,从而表现出不同的缓释催化性能。与计量比Cu/Al=1∶2的合成比较,Cu/Al=1∶3形成了非计量比的富Al尖晶石固溶体,生成的晶体粒子小、比表面积和孔容大、难还原的尖晶石部分增多,呈现出更好的缓释催化性能。甲醇制氢反应性能评价结果显示,Cu-Ni-Al尖晶石在反应条件下逐渐释放活性铜而催化反应的进行,其中,CNA3-1000催化剂表现中最高的催化活性和稳定性。