复杂多组元Cu-Cr-Zr-Ni-Si-Co-Zn合金时效析出动力学研究

Cu-Cr-Zr及Cu-Ni-Si合金均为性能优异的引线框架材料,但二者性能均存在局限性。Cu-Cr-Zr合金具有优异的导电性能,但其强度偏低;Cu-Ni-Si合金具有极高的强度,但其导电性能一般。如果结合二者的优点,并通过后续工艺对其组织进行调控,则是制备高强高导铜合金的一条新路径。实验通过真空感应熔炼的方法制备了复杂多组元Cu-0.746Cr-0.217Zr-0.605Ni-0.109Si-0.177Co-0.085Zn(质量分数)合金,对其进行了不同工艺条件的固溶处理,并研究了不同固溶工艺条件下,合金时效过程中电导率及硬度的演化规律。结果表明:合金经1010℃×1.5 h固溶处理后,时效过程在500℃×3 h时,可获得较优异的综合性能,此时合金的硬度为HV 142.83,电导率为60.00%IACS。此外,根据Avrami经验方程描述了合金的时效析出过程,发现不同固溶工艺的合金在时效过程中,析出速率均随时效温度的提高而提高。

热处理对Cu-Ni-Cr-Si合金性能提升的机理研究

为了深入了解Cu-Ni-Cr-Si系列合金的综合性能,对比分析了Cu-Ni-Cr-Si合金热处理前后合金的显微硬度、拉伸性能以及显微组织等的变化规律。研究发现,热处理后的Cu-Ni-Cr-Si合金的拉伸性能明显提升,显微硬度也呈现出相同的变化趋势。Cu-Ni-Cr-Si合金是典型的沉淀时效强化合金,热处理过程中溶质原子扩散,从而形成析出相,细小、弥散的析出相分布在合金的晶界中会阻碍位错运动,从而提高了合金的力学性能。显微组织研究发现,热处理后晶粒的尺寸显著变大,与此同时热驱动力促使析出相生成,一般为Ni/Si相和Cr/Si相,析出相具有较高的硬度,合金的显微硬度在热处理之后也会有显著提升。电子背散射衍射(EBSD)分析发现,热处理之后小角度晶界转变为大角度晶界,局域取向差降低,推断位错密度降低。除此之外,溶质原子Cr、Ni、Si从基体中析出,对基体具有一定的净化作用,导电率由29.665%IACS提高到35.124%IACS。

集成电路用Cu-Ni-Si-Cr合金流变应力行为研究

在Gleeble-1500D热模拟试验机上对Cu-Ni-Si-Cr合金在应变速率为10-2、10-1、1、5s-1、变形温度为600～800℃条件下进行流变应力行为研究。结果表明,应变速率和变形温度的变化对合金的再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶;应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶;并利用Arrhenius双曲正弦函数求得Cu-Ni-Si-Cr的热变形激活能Q为265.9kJ/mol;从Zener-Hollomon参数的指数函数形式得到应变速率解析表达式。

CuNiSiCr合金动态再结晶行为及组织演变研究

利用Gleeble-1500D热模拟试验机,研究了Cu-Ni-Si-Cr合金在不同应变速率和不同变形温度下流变应力与应变速率、变形温度之间的关系及其组织在热压缩过程中的变化.结果表明,应变速率和变形温度的变化对合金的再结晶影响较大,变形温度越高,合金越容易发生动态再结晶,应变速率越小,合金也越容易发生动态再结晶;在同一应变速率下合金动态再结晶的显微组织受到变形温度的强烈影响;并利用Arrhenius双曲正弦函数求得Cu-Ni-Si-Cr热变形激活能Q为265.9kJ/mol.

基于BP神经网络对CuNiSiCr合金时效后性能预测

采用改进的BP 网络算法———Levenberg Marquardt算法,建立了固溶态Cu Ni Si Cr合金的时效温度和时间参数关于时效后性能的非线性映射模型。结果表明所建立的BP神经网络模型可对Cu Ni Si Cr合金时效后的性能进行有效的预测和分析。

用导电率研究Cu-Ni-Si-Cr合金时效早期相变动力学

通过对固溶态Cu Ni Si Cr合金时效中电阻变化规律的分析 ,研究了合金时效早期析出行为 ,根据导电率与新相的转变体积分数之间的线性关系 ,得出了在一定温度下合金时效的Avrami相变动力学经验方程和导电率与时效时间的一元方程。在 5 0 0℃时效时合金的相变动力学方程为 :f=1-exp(- 0 0 0 4 0t0 70 0 3) ,在此基础上绘制了“S”曲线及等温转变“C”曲线的开始线。

Cu-Ni-Si-Cr合金的时效析出与再结晶

研究了Cu Ni Si Cr合金在时效过程中 ,析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响。研究结果表明 ,形变使合金时效析出相更加细小、弥散 ,析出对再结晶的形核和长大过程产生阻碍作用。在再结晶的形成和长大过程中 ,析出相在晶界前沿快速粗化或重新溶解 ,并在再结晶区域中重新析出 ,导致更加弥散的析出相分布。

Cu-Ni-Si-P-Cr合金高温热变形行为及动态再结晶

在Gleeble-1500D热模拟试验机上，采用高温等温压缩试验对Cu—Ni-Si—P—cr合金在应变速率为0．ol～5S-1、变形温度为600～800℃条件下的流变应力行为进行研究，利用光学显微镜分析合金在热压缩过程中的组织演变及动态再结晶机制。结果表明：Cu—Ni—Si-P—Cr合金在热变形过程中发生了动态再结晶，且根据变形温度的不同，真应力-真应变曲线的特征有所不同。流变应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大。从流变应力、应变速率和温度的相关性得出该合金热压缩变形时的热变形激活能Q和本构方程。

Cu-Ni-Si-Cr合金时效电导率的数值分析

通过对固溶态Cu 2 .3 7Ni- 0 .5 8Si- 0 .3 9Cr合金时效过程中电导率变化规律的分析,利用多项式拟合、样条插值等数值分析方法,导出合金在一定温度下时效时,电导率关于时效时间的一元方程以及关于时效时间、温度的二元方程。结果表明,在5 15℃时电导率获得最大的增量,时效后的电导率数值最大。二元电导率方程在5 0 0℃时的最大偏差值为2 .17%IACS。计算值与试验值呈现出较好的吻合性。

Cu-Ni-Si-Cr合金加工硬化特性

利用显微硬度法 ,结合时效过程中组织的变化规律 ,研究了Cu Ni Si Cr合金在不同冷变形量下的加工硬化效应及其对合金组织性能的影响。结果表明 ,由于位错密度增加 ,位错缠结导致了加工硬化 ;合金在中温区 (4 0 0～ 45 0℃ )时效时 ,有较高的加工硬化率 ;加工硬化率随温度降低而显著升高。

Cu-Ni-Si-Cr-Fe合金时效强化特性的研究

研究了Cu Ni Si Cr Fe合金的时效强化特性。结果表明 ,该合金在时效温度为 45 0～ 5 0 0℃ ,时效时间 3～ 4h的条件下可获得最佳强化效果 ,经 6 0 0～ 70 0℃的高温时效处理 ,该合金仍能保持较高的硬度。

CuNiSiCr合金时效析出与再结晶的交互作用

研究了CuNiSiCr合金在时效过程中,析出与再结晶的交互作用及其对合金性能的影响,并借助扫描与透射电镜观察合金的组织变化。结果表明,在所研究的变形量范围内,形变后的时效中第2相析出发生在再结晶之前,析出相对合金的再结晶有阻碍或促进作用。在再结晶的形成和长大过程中,析出相在晶界前沿快速粗化或重新溶解,并在再结晶区域中重新析出,估算了在一定时效工艺下被溶解析出相的临界尺寸。

Ni、Si元素配比对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响

在Cu-Cr-Zr合金中添加Ni、Si元素,制备Cu-0.6Cr-0.15Zr、Cu-2.8Ni-0.7Si-0.6Cr-0.15Zr(w(Ni)/w(Si)=4∶1)、Cu-2.8Ni-0.9Si-0.6Cr-0.15Zr(w(Ni)/w(Si)<4∶1)、Cu-2.8Ni-0.56Si-0.6Cr-0.15Zr(w(Ni)/w(Si)>4∶1)共4种合金。研究了Ni、Si元素及其配比对合金组织及性能的影响。结果表明:Ni、Si元素细化了合金组织,增强了合金高温力学性能。合金时效初期先析出CrSi2化合物,时效后期析出相颗粒主要有CrSi2、Ni2Si、ZrCrSi2,形态为长条形、椭圆形及圆盘状。时效处理后,与Cu-0.6Cr-0.15Zr合金相比,加入Ni、Si元素后合金硬度从131HV上升到240HV以上;导电率从88%IACS左右降到40%IACS左右。Ni、Si元素配比对导电率的峰值影响有限,在4%IACS^9%IACS;对硬度峰值的影响在20HV^30HV之间。

四元Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0.1MPa纯氧中氧化行为研究

研究了Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0.1 MPa纯氧中的氧化行为。结果表明:合金由三相组成,氧化动力学偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间而降低。与前面研究的三相Cu-20Ni-20Cr合金形成含有所有组元氧化物及它们复合氧化物的复杂氧化膜结构不同,目前研究的Cu-20Ni-20Cr-2Si合金内部形成了连续的Cr2O3层,这是由于向Cu-20Ni-20Cr合金中加入了第四组元Si后,降低了合金表面活泼组元形成氧化物所需的临界浓度,使合金表面易于形成活泼组元氧化物膜。

Cu-Ni-Si-Cr合金高温热压缩变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,对Cu-Ni-Si-Cr合金在变形温度为600～800℃、应变速率为0.01～5 s-1条件下的动态再结晶行为以及组织转变进行了研究,分析了实验合金在高温变形时的流变应力和应变速率及变形温度之间的关系,并研究了在热压缩过程中组织的变化。结果表明:应变速率和变形温度的变化强烈地影响合金流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率提高而增大,材料显微组织强烈受到变形温度的影响。

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。

变形量对Cu-Ni-Si合金再结晶行为的影响

对经过二级变形时效处理后的Cu-Ni-Si合金进行不同变形量的冷变形后,再进行退火处理,研究了变形量对合金抗软化性、再结晶组织和再结晶动力学行为的影响。研究结果表明:再结晶晶粒在晶界处形成,大的变形量能够提高再结晶的形核速率。经40%变形的合金的软化温度为470℃,再结晶温度在550℃左右;在400℃退火时,合金发生再结晶的激活能为162 kJ/mol。再结晶的激活能随变形量的增加而降低,当变形量由40%增至80%时,再结晶激活能由162 kJ/mol降至140 kJ/mol。

Cu-Ni-Si合金的时效强化机制分析

分析了Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn合金在时效过程中显微硬度的变化规律。结果表明,合金在500℃时效时可以获得最大显微硬度,而550℃时效时可以获得最高导电率。分析表明,该合金的强化效果主要取决于析出第二相体积分数以及第二相颗粒半径;第二相体积分数接近平衡态以前,第二相的析出对强化效果起主要作用;而体积分数接近平衡态以后,第二相颗粒的长大则成为导致强化效果降低的主要因素。

Ni-Cr-B-Si合金粉末爆炸喷涂涂层的组织与性能

用电镜及 X射线衍射仪观察并分析爆炸喷涂工艺制备 Ni- Cr- B- Si涂层的组织结构 ,测定了涂层的结合力、空隙率和耐磨性 ,结果表明 ,爆炸喷涂可获得高致密性的涂层 ,与等离子喷涂相比 。

原子吸收光谱法测定镝铁合金中Ca、Mg、Ni、Cr、Mn、Cu的含量

研究了原子吸收光谱法测定镝铁合金中Ca、Mg、Ni、Cr、Mn、Cu的新方法,研究了酸介质、样品基体、共存元素的干扰,确定了实验的最佳测定条件。在优化的实验条件下,测得方法的回收率在98%-115%之间、RSD〈5%,方法检出限分别为钙≤0.03μg/mL;镁≤0.005μg/mL;镍≤0.02μg/mL;铬≤0.02μg/mL;锰≤0.02μg/mL;铜≤0.02μg/mL。