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。

Cu-Fe-Cr原位复合材料的纤维相结构

通过感应熔炼和冷拔变形制备了Cu 16Fe 2Cr原位复合材料 ,将铜基体选择腐蚀后提取出了纤维 ,采用SEM和TEM观察分析了纤维相结构。在较低的应变量 (η =1.6 7)时 ,纤维不均匀 ,随着变形量的增大 (η =5 .42 ) ,纤维外形变得均匀。在 η =5 .42时 ,一个显著的特点是单根Fe Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元 (宽度约为 10 0nm) ,通过亚单元共同的 [110 ]衍射获得了晶粒之间的相对取向 ,相邻晶粒的取向角在 3°～ 15°之间。

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。

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。

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。

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℃。

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。

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 %。

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。

原位合成制备Cu/FeS复合材料研究

用原位合成法制备了FeS增强的Cu／FeS复合材料，研究了FeS含量对复合材料性能的影响和Cu／FeS复合材料的软化温度特性。结果表明：随着FeS质量分数的增加，复合材料的密度和电导率下降，硬度升高，显微组织趋于宏观均匀化；当10％〈FeS〈15％时，硬度值的变化较小；弥散分布于基体中的FeS颗粒在高温下对晶粒长大有阻碍作用；FeS含量分别为10％、15％、20％试样的软化温度分别约为700℃、850℃和950℃，均远高于纯Cu根据变形量程度不同的软化温度（150℃～300℃），从而提高了材料的热稳定性。

Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在HSO_3^-和/或Cl^-介质中的耐蚀性

采用选择腐蚀技术,提取了Cu-11Fe-4Cr原位复合材料中Fe-Cr纤维,并测定了其电极电位。通过间歇式盐水喷雾实验和极化曲线测定,研究了Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在HSO3-和/或Cl-介质中的腐蚀行为。用扫描电镜对腐蚀产物和腐蚀表面进行分析。结果表明,Cu-11Fe-4Cr原位复合材料中,E(Cu)<E(Fe-Cr),故Cu基体为阳极,而第二相Fe-Cr纤维为阴极。Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在(NaHSO3+NaCl)和NaHSO3介质中的E(Fe-Cr)-E(Cu)显著高于NaCl介质中的E(Fe-Cr)-E(Cu),Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在NaCl介质中的腐蚀失重最小,在NaCl介质中具有良好的耐蚀性。

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

以铜粉、硅粉和石墨粉为原料,采用高能球磨和等离子烧结技术,原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响,利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope,FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy,EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌,并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明,采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料;当SiC理论质量分数低于1%时,SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降,电导率最大值为70.2%IACS;同样条件下,SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势,在SiC理论质量分数为0.3%时,抗拉强度有极值,极值为207.4 MPa。

原位增强铸造Al-4.5Cu复合材料的固溶与时效工艺

通过正交试验的方法,研究了固溶温度对时间、时效温度和时间对原位增强铸造Al 4.5Cu复合材料力学性能的影响,并分析其作用机理。结果表明,各因子对复合材料力学性能的影响由大到小依次为:固溶温度>时效温度>时效时间>固溶时间。固溶温度对复合材料的抗拉强度有显著影响;固溶温度、时效温度和时效时间对复合材料的伸长率和硬度都有显著影响。较优的固溶与时效工艺为:复合材料在533℃固溶12～16h,165℃时效7h。

原位热压合成Cu掺杂Al_2O_3/TiAl复合材料

利用Ti-Al-TiO2-CuO体系的放热反应,原位热压合成了Cu掺杂的Al2O3/TiAl复合材料。借助DSC和XRD研究了Ti-Al-TiO2-CuO体系的反应过程,并采用XRD、SEM研究了复合材料的物相组成及显微结构。结果表明:在Al的开始熔化的同时,Al和CuO的反应开始缓慢进行,并形成CuTix中间产物,放出大量的热,促使Al和TiO2的反应提前,进而使材料在较低温度下致密烧结。CuO掺杂量为6%(质量分数)时所得复合材料弯曲强度可达474 MPa,断裂韧度可达8.89 MPa.m1/2。

Ti_2SnC原位自生TiC_(0.5)增强Cu基复合材料的制备及压缩特性

本文以Ti_2SnC陶瓷为先驱体,利用其高温下与Cu的反应原位自生TiC_(0.5)颗粒增强Cu基复合材料并研究了其压缩特性。通过差热分析、X射线衍射和扫描电子显微镜等手段分析了Ti_2SnC与Cu的反应行为,并探讨了制备工艺对复合材料的物相组成、增强相形貌及材料特性的影响。结果表明,Ti_2SnC与Cu在900°C就开始发生反应,Ti_2SnC中的部分Sn原子逃逸扩散到Cu基体内,留下TiC_(0.5)作为增强相颗粒;随着温度的升高,反应程度加剧;当温度达到1150°C时,Ti_2SnC全部分解,形成亚微米TiC_(0.5)增强Cu(Sn)复合材料。TiC_(0.5)颗粒随保温时间增加而更加均匀地分布在基体内。对于初始Ti_2SnC体积含量为30%的TiC_(0.5)/Cu(Sn)复合材料,保温时间从0 h增加至2 h,其抗压强度和压缩变形率分别从1109 MPa±11 MPa和24.4%±0.6%增加到1260 MPa±22 MPa和28.9%±1.1%。

真空退火对原位Al2O3/Fe-Cr-Ni增强复合材料性能的影响

铁铬镍合金具有良好的高温强韧性和抗蠕变性,被广泛应用于制造航空发动机、工业燃气轮机等设备。利用原位合成和热压烧结工艺制备Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料。为减少脆性相对复合材料性能的影响,将热压烧结试样在1000℃下真空保温2h后退火。采用XRD和SEM等测试方法,研究热处理后Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料的微观结构和常温力学性能。结果表明:Al2O3/Fe-Cr-Ni复合材料主要由Fe-Cr-Ni合金相、Fe-Cr相和Al2O3陶瓷增强相组成。热压烧结试样的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为4.16GPa、298.31MPa和8.04MPa·m1/2。经1000℃高温热处理后,复合材料中Fe-Cr相发生奥氏体转变和合金基体晶粒长大,导致硬度下降至2.98GPa。Fe-Cr-Ni合金基体中韧性相含量和基体连续性增加,使该复合材料的抗弯强度和断裂韧度明显上升,其值分别为459.33MPa和12.81MPa·m1/2。

原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25℃冷轧和400℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.