Cu-Cr原位复合材料组织性能研究

采用感应加热熔炼及通过热锻和线拉变形结合中间热处理制备了Cu-15%Cr原位复合材料,用SEM和TEM等技术对形变Cu-Cr原位复合材料的Cr纤维形成过程、立体形态进行了分析。结果表明,在变形过程中Cr树枝晶发生转动,平行于线轴方向排列;Cr纤维立体形态则为卷边的薄片状。测定了形变Cu-Cr原位复合材料的抗拉强度,分析表明,强度随变形量的增加而提高,与纤维相间距呈Hall-Patch关系。

Cu-15Cr-0．1Zr原位复合材料中纤维相的组织演变

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-15Cr—0．1Zr原位复合材料。采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态的演变。在较低的应变量下纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构，在较高的应变量下，单根Cr纤维被分隔为一些由亚晶界组成的亚结构，相邻亚晶的偏差角在5～30°之间。

Cu-Fe-Cr原位复合材料中的纤维相

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-16Fe-2Cr(质量分数,％)原位复合材料,最终线材(其轧制后的冷拔变形量达到η=ln(A_0/A)=5.42,A_0和A分别为冷拔起始和冷拔后线材的横截面面积)的抗拉强度为980 MPa。将Cu基体选择腐蚀后提取出纤维,采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态。在较低的应变量时,一些Fe—Cr纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构,选区电子衍射表明纤维已经形成了〈110〉织构。在较高的应变量时,单根Fe-Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元(宽度约为100 nm),通过亚单元共同的[110]衍射获得了晶粒之间的相对取向关系,相邻晶粒的偏差角在11°—82°之间。根据Hall-Petch关系讨论了原位复合材料的强度问题。

喷射成形法原位生成Cr3C2／Cu复合材料组织与性能

采用真空电弧炉熔铸+喷铸成形技术,以Cu-0.8Cr-0.04RE(55wt%La+45wt%Ce)为名义成分,通过熔铸过程中原位自生成的Cr碳化物制备了颗粒增强Cr3C2/Cu复合材料;研究了该材料的显微组织、力学性能和电学性能。结果表明:经冷变形和时效处理后该材料的显微组织特征为以稳定的等轴晶α-Cu相为基,其上弥散分布着Cr3C2颗粒;经适当的冷变形+时效处理后,该材料抗拉强度664.5MPa,显微硬度220HV100,电导率82.5%IACS,软化温度550℃,可满足超大规模集成电路引线框架材料所要求的主要性能指标。

Cr元素对Cu-Fe原位复合材料的电化学腐蚀行为的影响

采用选择腐蚀技术,提取了Cu-Fe原位复合材料中的纤维相,并测定了纤维相电极电位,同时通过极化曲线测定,研究了Cu-18wt%Fe、Cu-15wt%Fe、Cu-16wt%Fe-2wt%Cr三种原位复合材料在HSO3-和/或Cl-介质中的电化学腐蚀行为。结果表明,在Cu-16wt%Fe-2wt%Cr原位复合材料中,由于Cr元素的加入,使Fe-Cr相纤维为阴极,基体铜为阳极,二者的自腐蚀电位起始电位差低于Cu-Fe原位复合材料,导致腐蚀电流显著降低。

Cu-Fe-Cr原位复合材料和Fe-Cr纤维的磁学特性研究

采用拉拔变形法制备了Cu-Fe-Cr原位复合材料,并从线材中提取出Fe-Cr纤维。用扫描电镜观察了复合线材和纤维的微观形貌,并用VSM对复合线材和Fe-Cr纤维进行了磁性测试,绘制了磁滞回线。结果表明:复合线材具有磁各向异性,其易磁化方向平行于线材轴向;随着变形量的增大,复合线材的剩磁和矫顽力逐渐增大;Fe-Cr纤维的比饱和磁化强度Ms达到了150 emu.g-1,是一种有潜在应用价值的吸波材料。

Cu-Fe-Ag原位复合材料的组织和性能

系统研究了合金元素Ag对Cu-Fe原位复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。采用熔铸-形变法分别制备了Cu-12 wt%Fe、Cu-14 wt%Fe-1 wt%Ag、Cu-14 wt%Fe-3 wt%Ag和Cu-11 wt%Fe-6 wt%Ag4种原位复合材料。测试了不同应变下材料的抗拉强度和电阻率。采用扫描电镜(SEM)观察了材料的微观组织演变和拉伸断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了Fe和Ag在Cu基体中的分布。结果表明,添加Ag可以细化初生的Fe枝晶,强化Cu基体,降低高温下Fe在Cu中的固溶度,材料的强度和电导率同时得到提高。但添加Ag后,材料的塑性变形能力降低,在较低的应变下,拉伸试样的断口就表现出剪切断裂特征。

大变形Cu-Ag合金原位纤维复合材料的稳定性

制备了Cu 10Ag和Cu 10Ag 0 05Ce合金, 其铸态结构由Ag沉淀、(Cu+Ag)共晶和Cu基体组成。采用大变形法制备了两合金的原位纳米纤维复合材料。研究了大变形(真应变ε≥9)合金和时效态合金的结构与性能, 观察了Ag沉淀过程。结果表明微量Ce添加剂细化Ag纤维尺寸, 提高再结晶温度和不连续沉淀的温度, 明显提高形变态、时效态和完全退火态Cu 10Ag合金的拉伸强度, 而保持与Cu 10Ag合金相近或相当的导电率。真实应变ε=9 9的大变形Cu 10Ag和Cu 10Ag 0 05Ce合金的抗拉强度分别为1 190 和1 430 MPa, 导电率分别为68 7%和67 6%IACS, 这些性能在低于300℃是稳定的。

Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料的制备及力学性能研究

用粉末冶金方法制备了Cr_2AlC颗粒增强Cu基复合材料,研究了Cr_2AlC颗粒加入量对Cu基复合材料显微组织、密度、力学性能的影响。结果表明:Cr_2AlC颗粒弥散分布于Cu基体中,对Cu/Cr_2AlC复合材料的致密化和晶粒长大有一定阻碍作用;随着Cr_2AlC质量分数的增加,材料的密度呈下降趋势,硬度明显提高,而压缩率降低。

双熔体混合-快速凝固原位生成TiB_2/Cu复合材料的研究

利用双熔体混合-快速凝固的原位反应技术制备了Cu-纳米TiB2复合材料。用XRD、TEM等手段对TiB2/Cu复合材料进行结构分析。研究表明,铜基体中分布着尺寸约40 nm的TiB2颗粒,对Cu基体有良好的增强作用,同时对双熔体混合反应生成TiB2的热力学进行了讨论。

Cu和Fe大变形下的性能及Cu-Fe原位复合材料的强度计算

对工业纯Cu和纯Fe冷拔变形,研究大变形下性能与组织的变化。研究表明,在大变形的情况下,与退火态相比其抗拉强度、硬度和电阻率均有提高。纯Cu的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变4.621时分别提高80.5%、42.5%和8.00%;纯Fe的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变3.544时分别提高198.2%、54.4%和3.16%。随真应变的增大,Cu、Fe抗拉强度均明显增加,Fe表现的尤为突出。Cu的硬度和电阻率在应变增加到一定值后基本保持不变,而Fe的硬度和电阻率与抗拉强度一样始终随应变的增加而增加。用纯Cu和纯Fe在截面真应变3.544时的抗拉强度计算了Cu-11.5%Fe原位复合材料在相应变形下的抗拉强度,计算结果与测量值相符。

稀土Ce对Cr_2O_3/Cu复合材料组织和性能的影响

采用Cu-Cr-Ce预合金粉末进行内氧化反应研究Ce对Cr2O3/Cu复合材料组织和性能的影响。结果表明:在预合金粉中添加适量的Ce,可提高Cr2O3/Cu复合材料的性能,同时明显改善复合材料中Cr2O3在基体中的分布和细化Cr2O3的颗粒,提高Cr2O3/Cu复合材料中Cr2O3的生成率,促进Cr的内氧化。本实验条件下,Ce的最佳添加量为0.1%(质量分数,下同)。

大变形Ag-10Cu原位纤维复合材料的应变强化效应(英文)

利用热挤压加冷拉拔制备Ag-10Cu原位纤维复合材料。Ag-10Cu合金铸态及挤压态结构由Ag基体、(Ag+Cu)共晶体和Cu沉淀组成。经大变形后变成Ag基体加Cu纤维的两相组织,合金中的Cu相转变成Cu纤维,其尺寸d随拉拔应变η呈幂指数关系变化,且可拟合为d=d0exp(-0.144η),其中d0是与Cu沉淀初始尺寸有关的系数。讨论了材料强度的两个阶段变化及其强化机制。所制备的材料可以达到抗拉强度接近1GPa及电导率大于60%IACS的较优性能组合。还讨论了中间热处理的影响。

原位生成Al_2O_3/Cu复合材料的新工艺

采用一种新型工艺制备了Al2O3/Cu复合材料。高能球磨制备亚稳态的Cu-0.8wt%Al合金粉,再将Cu2O粉与其一起进行高能球磨,然后将复合粉末压坯在真空炉中同时进行氧化和烧结。该工艺省略了还原剩余Cu2O的环节,氧化和烧结时间仅为1h。生成的Al2O3的粒径约250nm,颗粒间距约500nm,均匀弥散分布;该材料冷加工后性能接近SCM制品性能。该配比的Al2O3/Cu复合材料的热稳定性良好,在800℃下循环冷淬20次无裂纹;软化温度为700℃。

灰铸铁与铬棒原位生成(Fe,Cr)_7C_3/Fe复合材料

利用铸渗复合-热处理原位反应工艺,将铬棒与灰铸铁进行铸造复合,并对其进行热处理使铬棒与铸铁基体中的碳原子发生原位反应,制备出(Fe,Cr)7C3颗粒增强铁基复合材料。用XRD、SEM及EDS对单根铬棒与灰铸铁反应产物的微观结构和成分分布进行研究。结果表明:在1150℃保温1.5h,单根准2mm铬棒反应完毕,反应产物主要有初生(Fe,Cr)7C3和共晶(Fe,Cr)7C3,且分布均匀;板状和六方状初生(Fe,Cr)7C3的硬度分别为1446、1524HV0.1;反应区的显微硬度达1278HV0.1,约是灰铸铁基体的5.3倍。

原位CuYSi颗粒增强块体镁基非晶合金复合材料的研究

用Mg-4%Si合金、纯Cu、纯Mg、Cu-38%Y合金经普通铜模铸造方法制备了一种原位颗粒增强Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料。运用XRD以及EDS确定其颗粒为CuYSi相,采用SEM-EDS对颗粒的形貌、大小及成分进行了分析,并对Mg60Cu30Y10块体非晶合金复合材料的硬度及热稳定性进行了研究。结果表明,原位生成的CuYSi颗粒尺寸细小(10μm左右),形状规整并且均匀分布在非晶合金基体上;与Mg60Cu30Y10块体非晶合金相比,CuYSi颗粒的生成使得非晶合金复合材料的硬度增加102.5HV,ΔTx增加6.1K。

热处理工艺对Al_(65)Cu_(20)Cr_(15)准晶颗粒/Al基复合材料组织与性能的影响

采用热压方法制备了Al65Cu20Cr15准晶颗粒/Al基复合材料,对热处理前后复合材料的显微组织及硬度进行分析,结果表明:在500℃高温退火过程中,准晶颗粒中的Cu和Cr原子向纯铝基体中扩散,基体中的Al原子向颗粒中扩散,从而使二十面体准晶相颗粒转变为十次准晶及其类似相,硬度有所降低;基体中,退火过程高温过饱和的Cu以Al2Cu的形式析出,而淬火过程高温过饱和的Cu来不及充分析出,产生固溶强化效应,使淬火后基体的硬度显著增加。

原位增强TiB_2/Al-4.5Cu复合材料的组织与力学性能

通过不同配比的混合盐体系 (K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6 Al 4.5Cu )制备原位增强TiB2 /Al 4.5Cu复合材料 ,分析该复合材料的凝固组织 ,测试其力学性能 ,并与基体合金进行对比。结果表明 :K2 TiF6 KBF4 Na3 AlF6在Al 4.5Cu合金熔体中能够反应生成弥散分布的TiB2 颗粒 ,从而起到细化和强化基体的作用。当K2 TiF6和KBF4混合物加入量w为基体的 2 0 %时 ,复合材料的力学性能最优 ,抗拉强度σb 达到 414 .3MPa ,伸长率δ为 4.2 % ,硬度HB为 13 2 ,分别比基体提高 5 4% ,3 5 % ,40 %。

“MgO/AC”复合材料对水溶液中Cu^(2+)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用造纸草浆黑液和氯化镁为原料制得氧化镁/活性炭("MgO/AC")复合材料,分别测定了该复合材料对水溶液中Cu2+与Cr(Ⅵ)的脱除性能。Cu2+的吸附随pH值的升高而增大,pH=3时基本达到平衡;在实验考察的pH范围内(1~8),Cr(Ⅵ)的吸附呈单调递减趋势。动力学拟合结果表明,"MgO/AC"复合材料对Cu2+和Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合伪二级动力学方程;两过程的吸附速率均随吸附温度的升高而增大,表现为吸热吸附;吸附活化能Ea分别为50.19,51.42 kJ.mol-1;"MgO/AC"复合材料对Cu2+的吸附优于对Cr(Ⅵ)的吸附。Cu2+在"MgO/AC"复合材料上的吸附过程用Langmuir模型描述更为合适,在293~323 K范围内,Cu2+的饱和吸附量为19.46~90.91 mg.g-1;Cr(Ⅵ)的吸附过程则更符合Freundlich模型。

真空电弧炉制备Cr3C2／Cu复合材料的组织和性能

提出了一种在真空电弧炉中用石墨坩埚隔离铜坩埚制备Cr3C2/Cu复合材料的新工艺,并对该复合材料的显微组织及性能进行了分析。研究结果表明,在熔炼过程中,Cr与石墨坩埚中的C反应,生成Cr3C2微粒均匀分布于铜熔液中,形成Cr3C2颗粒增强Cu基复合材料,该材料经适当时效处理后,可获得良好的力学和电学综合性能,显微硬度(HV)为184.8,电导率达45.76MS/m,软化温度为540℃。