Ca含量对Cu-0.8Cr-0.1Zr合金组织和拉伸性能的影响

通过微观组织观察及力学性能测试,研究了Ca含量（0～1.8%）对Cu-0.8Cr-0.1Zr显微组织和力学性能的影响,分析了变形温度200℃条件下合金的高温热变形行为。结果表明：当Ca元素含量增加后,晶粒变形程度也随之增大,并导致更加明显的晶粒细化现象。当Ca含量增大至1.2%时,合金在高温下开始出现动态再结晶过程。合金固溶处理后的析出相析出的不太稳定,导致Cu5Zr相不断粗化。Cu-Cr-Zr合金的抗拉强度和伸长率随Ca含量的增加先升高后降低,加入1.2%Ca的合金力学性能最优。随着Ca元素的逐步添加,合金断口处的断裂痕迹逐步增加,表现出大量的韧窝以及连接韧窝的撕裂棱。

固溶和时效处理后Cu-0.41Cr-0.2Zr合金的相分析

以Cu-0.41Cr-0.2Zr合金为研究对象,在真空熔铸和固溶与时效处理的工艺条件下,借助扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDXS)、透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射分析(SAED)对其进行相分析,结果表明:980℃×2 h固溶,水淬,450℃×20 h时效,空冷处理后的Cu-0.41Cr-0.2Zr合金中有三种组成相,分别为:铜基体相、富铬相和富锆相,不存在铬和锆的中间相,且相的大小呈双峰分布:粗大相的尺寸在微米数量级,细小相的尺寸在纳米数量级,均为单质铬和Cu5Zr。析出相与基体共格时,合金的抗拉强度为432 MPa,屈服强度为335 MPa,伸长率为31%,硬度为(HV0.2)131,导电率为81%IACS,部分Cr析出相与基体呈N-W的位向关系。

工艺处理对Cu-0.8Cr-0.1Zr合金组织及性能的影响

研究了不同加工工艺及热处理工艺对Cu-0.8Cr-0.1Zr合金组织和性能的影响,通过组织和性能的对比得出了最佳的处理工艺。试验结果表明,Cu-0.8Cr-0.1Zr合金经过热挤变形后,在980℃保温40min后水冷,再经460℃时效3h,Cu-0.8Cr-0.1Zr合金的电导率和硬度(HV0.2)分别达49.01MS/m、131。

Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.2Mg合金热变形行为及热加工图

采用Gleeble-1500D数控动态-力学模拟试验机,对Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金在550~900℃温度范围和0. 001~10 s^-1应变速率条件下进行了热变形试验,绘制了其真应力-真应变曲线,利用光学显微镜分析了其在热变形过程中的组织演变。绘制了合金的热加工图,找出热变形过程中最适宜的热加工参数。结果表明:合金的流变应力随温度的降低和应变速率的提高而增大;在热变形过程中,合金组织的演变对温度和应变速率有很高的敏感性,高温低应变速率有利于促进动态再结晶的发生;Cu-0. 8Cr-0. 3Zr-0. 2Mg合金适宜的热加工参数范围为:变形温度为850~900℃,应变速率为0. 01~0. 07 s^-1。

形变热处理对Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金时效性能的影响

通过真空熔炼的方法制备了Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金,研究了合金经冷变形及固溶时效处理后的导电率和显微硬度等性能,绘制了Cu-0.80Cr-0.30Zr-0.03P合金的相变动力学(S)曲线以及等温转变动力学(TTT)曲线,同时分析了合金的时效析出相种类。结果表明:Cu-0.8Cr-0.30Zr-0.03P合金的最佳热处理工艺为900℃×1 h固溶处理,之后80%冷变形,最后450℃时效4 h,此时合金的导电率、显微硬度、抗拉强度和伸长率分别为84.03%·IACS、187.7 HV0.2、428 MPa和9.8%,对合金时效后的衍射花样进行标定,确定析出相为Cu10Zr7。

冷变形时效处理对Cu-1.0Cr-0.1Zr合金性能的影响

采用拉伸力学性能测试、电导率测量、金相和透射电镜技术研究不同冷变形下时效处理对Cu-1.0Cr-0.1Zr合金性能的影响。结果表明:Cu-1.0Cr-0.1Zr合金在950℃×1h固溶处理+70%冷变形+450℃×4h时效后的综合性能最好,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和电导率分别达到543.3MPa、522.3MPa、12.68%和82.6%IACS。从合金的显微组织观察分析中可知,在此工艺下合金基体中析出了大量弥散细小的强化相,第二相析出是合金强化的重要原因。

火箭发动机燃烧室用高强高导Cu-0．8Cr-0．2Zr合金的组织与性能

采用硬度、拉伸力学性能及导电率测试研究了Cu-0.8Cr-0.2Zr合金的力学性能和导电性能,采用金相显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)观察了不同处理态合金的显微组织。研究结果表明:时效热处理过程中,合金发生回复和再结晶,同时过饱和固溶体分解析出新相,析出的纳米弥散强化相,能显著提高合金的强度,同时保持良好的导电性。Cu-0.8Cr-0.2Zr合金的最佳热处理工艺为:热轧后980℃/1h固溶处理,经70%冷变形,然后再经过450℃/4h时效处理后,硬度、抗拉强度和屈服强度分别为153HB5、29MPa和489Mpa,导电率达到85.1%IACS。研究的加工工艺实现了高强高导,获得了强度和导电率的最佳匹配。

Cu-Cr-Zr合金时效强化机理

研究了不同时效工艺对Cu-0.7Cr-0.13Zr合金硬度、强度和导电率性能的影响,利用透射电镜分析合金时效后的微观形态和析出相。结果表明:在500℃时效30min析出相为Cu5Zr,硬度和导电率可达116.7HV和47%IACS。500℃时效6h后,硬度和导电率为140HV和76%IACS,强度达到峰值430MPa,弥散共格的析出相Cr是强度提高的重要原因,强化效应与采用共格强化机理计算的结果非常接近。合金在500℃时效8h硬度和强度仍具有135.6HV和410MPa,导电率为77%IACS,析出相仍较细小但与基体失去共格关系。

Cu-0.36Cr-0.03Zr合金的时效动力学

对Cu-0.36Cr-0.03Zr合金进行时效处理,研究时效温度和时间对合金性能和组织的影响,借助高分辨透射电镜观察时效析出相的组织形态,并研究不同温度下该合金的时效析出动力学。结果表明:经过时效处理后,析出相弥散分布,提高了合金的显微硬度和导电率,经500℃时效2 h后,合金硬度和导电率分别达到153.9 HV和84.54%IACS;通过微观分析确定在550℃时效2 h后合金中存在Cr和Cu4Zr两种析出相;通过对导电率与析出相体积分数关系的分析,确定合金在不同温度下时效的相变动力学Avrami经验方程和导电率方程,并绘制等温转变动力学曲线。

非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为及加工图

利用Gleeble-1500热模拟实验机对非真空熔铸Cu-0.94Cr-0.34Zr合金进行高温热压缩变形,研究在变形温度为500～800℃、应变速率为0.01～1 s-1工作条件下该合金的流变应力行为,建立合金热变形流变应力本构方程及加工图。结果表明:流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小;可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦关系式描述Cu-0.94Cr-0.34Zr合金的热变形行为,建立本构方程,算出其激活能为418.35 kJ/mol。依据动态材料模型,建立热加工图,确定热变形失稳区和安全热加工区域,合金最佳热加工条件为:变形温度775℃,应变速率0.01 s-1。

热处理工艺对高强高导Cu-Cr-Zr系合金性能的影响

通过金相、透射电镜分析合金的微观结构,采用力学性能测试和电导率测试分析合金的物理性能,研究了热处理工艺对高强高导Cu-0.8Cr-0.2Zr合金性能的影响。通过对固溶-时效,固溶-冷轧-时效,固溶-时效-冷轧-退火3种热处理工艺下合金的强度和电导率进行对比,分析计算出70%冷变形、时效、退火对合金强度的影响为:163、177、-62MPa;对电导率的影响为-15.08、21.75、2.99MS/m。结合试验结果对比分析了合金在各个不同热处理后微观组织和结构的变化对合金力学和导电性能作用。经固溶+冷轧+时效工艺,合金的性能最佳:强度为529MPa,电导率为49.36MS/m,其再结晶温度为520℃。

非真空熔铸Cu-Cr-Zr合金的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对Cu-0.92Cr-0.068Zr合金进行高温热压缩实验,研究该合金在变形温度为500～800℃、应变速率为0.01～1 s-1工作条件下的流变应力行为和组织演变。结果表明:变形温度和应变速率对合金的高温变形有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的降低而减小;流变曲线表现出动态回复和动态再结晶两种特征。可用包含Zener-Hollomon参数的Arrhenius双曲正弦函数算出Cu-0.92Cr-0.068Zr热变形激活能和高温热变形流变应力本构方程。合金形变组织受变形温度影响强烈。

形变热处理对Cu-2.7Ti-0.15Mg-0.1Ce-0.1Zr合金组织和性能的影响

利用力学、电学性能测试和透射电镜观察等手段研究了形变热处理对Cu-2.7Ti-0.15Mg-0.1Ce-0.1Zr合金组织与性能的影响。结果表明:合金固溶后于450℃时效8 h呈典型的调幅分解组织,还存在纳米级强化相β’-Cu4Ti。合金经固溶处理后,冷轧97.5%,在400℃时效1 h时显微组织主要为亚晶组织+纳米析出相,亚晶尺寸约为40 nm。形变热处理能够有效提高合金的综合性能,合金经过97.5%冷变形、于400℃/12 h时效后,硬度为301 HV、电导率为20.9%IACS。

基于热加工图的Cu-Cr-Zr-P合金的热变形特性

在Gleeble-1500D热/力模拟试验机上进行高温等温单道次压缩试验,探讨Cu-0.8Cr-0.3Zr-0.03P合金在变形温度和应变速率分别为650-950℃和0.001-10 s^-1条件下的热变形特性。通过真应力-真应变曲线的采集数据计算出合金高温热压缩时的本构方程和热变形激活能Q,根据动态模型绘制真应变为0.3和0.5的热加工图,并结合显微组织分析合金的变形机理,确定热加工失稳区间。研究表明：功率耗散因子η随变形温度递升呈增大趋势,合金的流变软化机理由动态回复逐渐向动态再结晶转变。得出热压缩过程的的最优加工范围为：温度为730-875℃,应变速率为0.1-1 s^-1。

形变热处理对Cu-0.3Cr-0.1Zr合金上引铸坯杆组织性能的影响

通过对上引Cu-0.3Cr-0.1Zr合金固溶处理、冷拉拔以及随后的时效处理工艺,研究冷拉拔形变及时效对材料力学性能、导电性能及组织结构的影响规律.结果表明:时效前的冷拉拔变形能提高Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的力学性能而保持较高的导电率;合金在950℃固溶1 h后,经70%冷拉拔变形和500℃时效4 h,合金抗拉强度和导电率分别达到了418 MPa和87%IACS;时效合金组织转变过程为:固溶体G.P.区Cr+Cu4Zr,析出相对位错运动的阻碍是合金强化的重要机制.

直流电流时效对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金显微硬度的影响

对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金先固溶再冷变形,进行了450℃下不同时效时间及不同电流密度的时效试验。研究了不同电流密度对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金时效后硬度的影响。研究结果表明:电流密度越大,合金到达硬度峰值的时间越短。合金在电流密度为400 A·cm-2下,时效0.25 h就到达峰值227HV。对比无电流下时效,大密度的直流电流在时效初期能大大提高合金的硬度,时效后期则会降低合金的硬度。

Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr合金的淬火敏感性

通过分级淬火的方法确定Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr合金的时间-温度-性能(TTP)曲线,并结合7050及7085合金考察成分对淬火敏感性的影响。研究结果表明:Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr合金T76状态的TTP曲线鼻尖温度为325℃,临界时间为1.554 s,99.5%的TTP曲线保温时间为100 s,合金的淬火敏感区间为200~410℃;该合金在等温保温过程中析出η相,消耗Zn和Mg,降低合金的过饱和程度,削弱后续时效强化的效果;合金时效后,在这些η相周围形成无沉淀析出区;Al-5.0Zn-3.0Mg-1.0Cu-0.1Zr合金具有较低的淬火敏感性,该合金淬火冷却速度可以选择介于7050合金冷却速度与7085合金冷却速度之间。

上引连铸-连续挤压技术制备Cu-Cr-Zr合金的组织与性能

采用上引连铸-连续挤压技术制备Cu-0.88Cr-0.14Zr(质量分数)合金,并对挤压后的棒材进行不同制度的时效处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射技术(EBSD)等分析测试手段研究合金经不同工艺/制度处理后的组织与性能的变化。结果表明:上引连铸Cu-Cr-Zr合金棒坯在连续挤压过程中发生了剧烈的剪切变形和动态时效,晶粒明显细化,析出尺寸为15~20 nm的Cr相,与铸态相比,挤压态合金的导电率与硬度分别增加了28.6%IACS、49.6 HV。确定了挤压态合金杆材经(925℃,12 h)均匀化退火和(1000℃,1 h)固溶处理后的峰时效制度是(475℃, 3 h),此时基体中析出了平均晶粒尺寸为2.6 nm的Cr相,合金的导电率和硬度分别可达73%IACS、155 HV。

Cu-0.67Cr-0.27Zr合金时效析出动力学研究

对固溶态Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金进行时效处理,研究了时效温度及时效时间对合金性能的影响.研究结果表明:在460℃时效8 h,合金的电导率为71%IACS.根据Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金在时效过程中电导率与新相转化率之间的关系,用Avrami相变动力学方程描述Cu-0. 67Cr-0. 27Zr合金的时效过程,进而推导出该合金在不同时效温度下的相变动力学方程及电导率方程,并绘制出等温转变动力学S曲线.

Al-6.3Zn-2.3Mg-2.3Cu-0.1Zr合金扁锭铸造工具设计

针对Al-6.3Zn-2.3Mg-2.3Cu-0.1Zr合金扁锭铸造过程中裂纹倾向性大的问题,自主设计制作了440 mm×1300 mm水箱式结晶器。将结晶器水箱大小面分开,独立供水,小面供水可单独控制,通过调整水孔大小及分布来减少铸造应力,从而减小了铸锭裂纹倾向性。该工具经过工业化试验验证表明,Al-6.3Zn-2.3Mg-2.3Cu-0.1Zr合金440 mm×1300 mm铸锭的成型率达到90%以上,符合预期效果。