晶粒细化对Cu-Si合金高温氧化行为的影响

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)方法制备了晶粒尺寸差别较大的二元单相Cu-Si合金(CACu-0.6Si和MACu-0.6Si,CACu-3.6Si和MACu-3.6Si),并研究了它们在700和800℃纯O2中的高温氧化行为。用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)及带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDX)等对合金组织、氧化膜形貌及组成等进行观察和分析。结果表明:2种方法制备的Cu-Si合金氧化后均形成了CuO→Cu2O→Cu2O+SiO2(富SiO2)→内氧化区结构的氧化膜,但未形成连续的SiO2保护膜。2种成分的机械合金化Cu-Si合金的氧化速度小于相同温度下同成分的熔炼Cu-Si合金。

Cu-Si合金的高温氧化行为

通过氧化动力学曲线的测定以及对氧化膜形貌和构成的分析,研究Cu-0.6Si和Cu-3.6Si合金在800℃、0.1MPa纯氧气条件下的高温氧化行为.结果表明:两合金氧化24 h后形成的氧化膜结构依次为CuO,Cu_2O,Cu_2O和SiO_2的混合氧化物,均未形成连续的SiO_2氧化膜.随着Si含量的提高,合金氧化膜内层SiO_2含量明显提高,这有利于通过限制合金元素和氧的扩散提高合金的氧化抗力.Cu-3.6Si合金较Cu-0.6Si合金氧化膜内孔洞减少,致密度增加,这得益于SiO_2对合金氧化膜内孔洞的补偿.SiO_2对Cu较大的PBR值是两种合金氧化膜容易开裂的重要原因.

工艺方法对Cu-Si和Fe-Si合金高温氧化行为的影响

采用电弧熔炼(CA)和机械合金化(MA)方法制备了不同显微组织的二元Fe-Si和Cu-Si合金,并研究了它们在不同温度下纯O2中的高温氧化行为。动力学分析表明,制备工艺对两种合金高温氧化行为的影响结果截然不同,机械合金化方法提高了Cu-Si合金的抗高温氧化性能但降低了Fe-Si合金的抗高温氧化性能。X射线衍射、扫描电镜和能谱分析表明,两种方法制备的Fe-1Si合金氧化生成了Fe2O3→Fe3O4+FeO→FeO→FeO+SiO2结构的氧化膜;而Cu-1.3Si合金氧化后生成了CuO→Cu2O→Cu2O+SiO2→内氧化区结构的氧化膜;虽然两种合金氧化后均生成了富SiO2的混合氧化区,但未形成连续的SiO2保护膜。探讨了晶粒尺寸对合金高温氧化行为的影响机理。

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。

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。

Mn和Si对Al-Mg-Si-Cu合金组织和性能的影响

通过拉伸实验以及扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和透射电镜(TEM)分析,研究了Mn和Si含量变化对新型Al-Mg-Si-Cu合金显微组织和力学性能的影响.研究结果表明,随Mn含量的增加,合金的时效硬化性降低.当添加质量分数0.35%Mn时,合金的Rm变化不大但ReL和Ae明显提高;继续增至质量分数为0.7%Mn时,强度和延伸率均下降,这是由于添加Mn同时增加了粗大夹杂相和细小弥散相的体积分数所致.随Si含量的增加,合金的时效硬化性提高,合金的Rm提高但ReL和Ae降低,时效强化相β″的析出密度增加.

固溶方式及时效对Al-Mg-Si-Cu合金组织及性能的影响

采用力学性能测试及晶间腐蚀等方法,研究了不同固溶方式及时效对Al-Mg-Si-Cu合金的组织、力学性能和耐晶间腐蚀性能的影响.结果表明:采用逐步提高固溶温度的强化固溶,有利于提高合金的过饱和度;同时强化固溶和双级固溶方式能有效改善时效后合金的第二相析出及分布状态,有利于合金耐晶间腐蚀性能的提高;经强化固溶、双级时效后合金的抗拉强度和平均腐蚀深度分别为295 MPa和39μm,具有良好的强度及耐晶间腐蚀等综合性能.

新型Al-Si-Cu-Mg系合金热处理工艺的研究

为进一步提高ZL111合金的力学特性,满足更高功率发动机缸盖和机体的使用要求,在完成新型Al-Si-Cu-Mg系合金化学成分设计的基础上,采用差热分析、电阻测量、微观组织观察和力学特性测试等研究手段,对新型Al-Si-Cu-Mg系合金热处理工艺进行了深入研究。结果表明,当热处理工艺为490℃×4 h+500℃×6 h+520℃×8 h固溶处理和165℃×9 h时效处理,新型Al-Si-Cu-Mg系合金室温抗拉强度和伸长率分别为340 MPa和2.5%。

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。

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。

Al-Pb-Si-Sn-Cu轴瓦合金的微观结构及特征

采用机械合金化、冷压与热挤压法制备了Al 15 %Pb 4 %Si 1%Sn 1 5 %Cu(质量分数 ,% )轴瓦合金。试验结果表明 ,块体材料的组织分布很均匀。Pb粒子细小均匀弥散分布在Al基体上 ,呈纳米晶粒。Al基体晶粒大小约 1 2 μm ,在其晶界和晶粒内都有粒子析出。在Al基体上还分布着由非晶和亚微米晶粒构成的混合相。研究表明 ,该工艺是制备Al Pb系列轴瓦合金的较佳方法 ;并为制备室温不互溶、高温存在很宽固溶间隙、有较大密度差异的合金组元且组织均匀的合金奠定了工艺基础。

变质处理及挤压铸造对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织与性能的影响

研究了Sr、Sr-P变质处理对过共晶Al-Si-Cu-Mg合金组织和性能的影响。测试合金的力学性能并观察显微组织,分析变质处理对合金组织和力学性能的影响。结果发现:对重力铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,随着P的加入,粗大多角的块状初生Si变为细小的粒状,合金硬度、抗拉强度及伸长率明显提高;对挤压铸造合金进行变质处理时,Sr的加入使合金组织中的粗大片状共晶Si变为细小的纤维状,而随着P的加入原本挤压铸造时细小块状的初生Si反而长大,合金的抗拉强度及伸长率明显降低,主要是形成的Al-Sr-P影响了变质效果。对于挤压铸造,合金的最佳处理工艺为Sr变质,不加P。

4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg合金的多元共晶相及其固溶特性

通过示差量热(DSC)和背散射SEM-EDX分析,考查了4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg(x=1.5,2.5,3.5,4.5)合金中多元低熔点共晶相与Cu含量的关系及其随固溶温度、时间变化的溶解特性。结果表明,在非平衡结晶条件下,4种铸造Al-7Si-xCu-0.5Mg合金在510℃及525℃处都会发生多元共晶反应,富Cu相主要为Al2Cu相;Cu含量分别为1.5%、2.5%合金的多元共晶反应和Cu含量为3.5%的合金在510℃的四元共晶反应均属不稳定共晶反应,经500～505℃、一定时间初级固溶处理后,这些不稳定共晶富Cu相均可溶入基体,使合金熔化温度分别升至542、525、521℃。研究表明,采用提高二次固溶温度的分级固溶处理能够提高Cu含量为1.5%～3.5%合金的固溶处理效果。

一种Al-Mg-Si-Cu合金的铸态组织研究

采用金相显微镜(OM)及扫描电子显微镜(SEM),研究了Al-0.44Mg-1.15Si-0.32Cu-0.11Fe-0.11Cr-0.07Mn合金的铸态、均匀化组织,并对合金在凝固过程及均匀化退火后形成的相进行了分析。结果表明:合金的铸态组织中主要存在α-Al、Mg2Si、Si、β-Al5FeSi、α-Al(MnCr)FeSi、CuAl2和Al5Cu2Mg8Si6(Q)等相。均匀化退火后,Mg2Si、CuAl2和Q相消失,Si相聚集分布在晶界处。同时针状的β-Al5FeSi转变为颗粒状α-Al(MnCr)FeSi相,材料的组织得到改善。

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.

退火对快速凝固Al-Si-Cu合金脆性的影响

用平板压弯法及各种分析方法研究单辊急冷法制备的Al-Si-Cu薄带的脆性及退火处理对其脆性的影响。结果表明,在晶界呈网状分布的θ''和口θ'相是产生脆性的根本原因。采用适当的退火热处理工艺可以使θ''和θ'相脱溶析出,因此可显著提高快冷Al-Si-Cu薄带的韧性。

形变热处理对Cu-Co-Cr-Si合金组织和性能的影响

研究了在确定固溶条件下预冷变形-时效处理工艺对Cu-Co-Cr-Si合金力学性能、电学性能及其显微组织结构的影响。结果表明,在固溶温度为980℃,固溶时间1 h条件下,最佳的形变热处理工艺为50%预冷变形之后480℃时效4 h。合金的抗拉强度、屈服强度、延伸率和相对电导率分别达到521 MPa,469 MPa,10.9%和51.9%IACS。在合金成分设计中降低了Si含量,使合金保持较高强度的同时电导率有所增高。

稀土氧化铈(CeO_2)与铸态Cu-Ni-Si合金性能

在Cu-Ni-Si合金中加入稀土氧化铈(CeO2),研究稀土氧化铈(CeO2)量对铸态Cu-Ni-Si合金组织与性能的影响。结果表明:适量添加稀土氧化铈(CeO2)能显著细化铸态合金的晶粒,提高合金抗拉强度,对电导率则影响较小。在合金中添加0.06%稀土氧化铈的Cu-Ni-Si材料,铸态条件下的抗拉强度可达411MPa,比未加稀土的合金材料的抗拉强度提高了40.7%。过量添加稀土,合金的晶粒尺寸并不能继续细化,却显著降低材料的抗拉强度。

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。