Cu-12%Al合金高温压缩变形过程本构关系的BP神经网络模型

以Gleeble-1500热模拟试验机上高温压缩实验所得实测数据为基础,根据BP(Back Propagation)人工神经网络算法原理,建立了Cu-12%(质量分数,下同)Al合金高温压缩变形过程真应力与真应变、应变速率和变形温度关系的神经网络预测模型。结果表明:BP神经网络用于Cu-12%Al合金高温压缩变形过程的本构关系建模是可行的,真应力预测值与实验值之间的平均相对误差小于1.8%,可很好地反映实际变形过程的特征。

连续柱状晶组织Cu-12%Al合金在3.5%NaCl和10%HCl溶液中的腐蚀行为

采用静态浸泡腐蚀实验、电化学分析方法等研究连续定向凝固方法制备的具有连续柱状晶组织的Cu-12％A1（质量分数，下同）合金在3．5％NaCl（质量分数）溶液和10％HCI（体积分数）溶液中的耐腐蚀性能及腐蚀机理。结果表明：Cu-12％A1合金在3．5％NaCl溶液中的耐腐蚀性能可达到耐蚀级。虽然在40℃以下的10％HCl溶液中该合金的耐腐蚀性能可达到耐蚀级，但在40℃以上的10％HCl溶液中的耐腐蚀性能欠佳。连续柱状晶组织Cu-12％A1合金的耐腐蚀性能优于Al含量为5％-11％的传统铝青铜和QBe2合金的耐腐蚀性能，但劣于0Be2．15合金的耐腐蚀性能。在3．5％NaCl溶液和10％HCl中连续柱状晶组织Cu．12％A1合金的自腐蚀电位分别为-271mV（vsSCE）和-333mV（VSSCE）。腐蚀发生后试样表面的Al元素含量明显下降，腐蚀机制为脱铝腐蚀。

Cu-12%Al合金线材的马氏体结构及其对力学性能的影响

采用连续定向凝固技术制备Cu-12%Al(质量分数)合金线材,通过改变熔体温度获得不同结构的马氏体,研究马氏体取向和形貌对线材力学性能的影响。结果表明:在引拉速度为10 mm/min、冷却水温为20℃、水流量为400 L/h、熔体温度为1 150或1 200℃的条件下所制备的直径为6 mm的Cu-12%Al线材均为马氏体组织。熔体温度为1 150℃时,定向凝固线材马氏体的母相择优生长面为(100)和(011),马氏体形貌呈枝状和片状,线材的伸长率为5.1%,断口特征为准解理断裂;而熔体温度为1 200℃时,定向凝固线材马氏体的母相择优生长面为(011)、(011)和(011),马氏体形貌全部呈平行片状,线材的伸长率达到16.9%,断口特征为韧性断裂。枝状马氏体在拉伸变形时阻碍位错滑移,抑制马氏体相变的发生;而平行片状马氏体拉伸变形时,有利于不全位错的运动,促进马氏体相变的发生,产生相变塑性,因而具有更强的塑性变形能力。

不同铸造方法对Cu-12Sn-2Ni合金微观组织及性能的影响

采用重力铸造、离心铸造制备了Cu-12Sn-2Ni合金,研究两种铸造方式对合金微观组织以及力学性能的影响。结果表明,重力铸造试样组织由α相、δ相所组成;离心铸造由于冷却速率快,导致亚稳相β′相的产生,细化了晶粒尺寸。离心铸造试样的抗拉强度可以达到378.84 MPa、伸长率为11.77%。对断口进行分析,发现在离心铸造试样中存在韧窝群,而在重力铸造试样中没有韧窝存在,这主要与晶粒尺寸、β′相的产生有关。

Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金组织及性能的影响

采用原位生成法制备了Al-Nb-B中间合金,主要研究了Al-Nb-B中间合金的组织,以及Al-Nb-B中间合金对Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的组织和室温拉伸性能的影响。结果表明,Al-Nb-B中间合金主要含有NbB2、Al3Nb两种颗粒。Al-Nb-B中间合金可以细化Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金中的α-Al晶粒,并减小二次枝晶间距,进而提高合金的室温拉伸性能。当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,α-Al晶粒平均尺寸为128.4μm,二次枝晶间距为11.67μm,相较于基体合金分别减小21.5%和32.3%。随着Al-Nb-B中间合金添加量的增加,Al-Si合金的抗拉强度呈逐渐上升的趋势,当Al-Nb-B中间合金添加量为2.5wt%时,Al-12Si-4Cu-2Ni-1Mg合金的抗拉强度为237 MPa,相较于基体合金增加10.7%。通过断口形貌分析可知,Al-Si合金断裂方式为脆性断裂,断裂机理为解理断裂。

船用Cu-2.05%Sn-1.05%Al合金耐海水腐蚀性能研究

研究了Cu -2 .0 5%Sn -1 .0 5%Al合金在流动海水中的腐蚀性能。实验包括失重率的测定 ,利用XRD、EDX对表面氧化物及铜绿成分进行分析和测定及SEM等手段对腐蚀试样形貌进行观察。结果表明 ,表层形成了Cu2 O、Al2 O3铜绿等物质 ,铜绿主要由Cu46 Cl2 4(OH) 6 8·(H2 O) 4 组成。点蚀不严重 ,少量分离的点蚀可能是在Cu2 O膜不连续处或裂纹等处形成。腐蚀速率为 0 .0 1 2 5mm/a。

Cu-12%Al线材连续定向凝固最大稳态拉坯速度

将结晶器移出感应加热器,使连续定向凝固时固液界面控制在结晶器出口;结合传热边界条件,求解连续定向凝固熔体区、液/固界面、空冷区和水冷区的一维稳态温度场方程,得出线坯最大稳态拉坯速度随熔体温度、结晶器长度、冷却距离和冷却水流量的变化规律;并基于直径为6 mm的Cu-12%Al(质量分数)线材制备的工艺条件,对理论解进行实验验证和讨论。结果表明:Cu-12%Al线材的最大稳态拉坯速度随熔体温度升高而降低,且降低速率逐渐减小,其中在1 150～1 300℃范围内降低37.3%;最大稳态拉坯速度随结晶器长度增加而增加,且增加速率逐渐减小,其中在20～40 mm范围内增加28.5%;最大稳态拉坯速度随冷却距离增加而降低,且降低速率逐渐减小,其中在4～12 mm范围内降低68.8%;冷却水流量在100～400 L/h范围内最大稳态拉坯速度变化不明显。当固液界面前沿温度梯度小于2.02℃/mm时,实际拉坯速度无法达到理论最大稳态拉坯速度;当固液界面前沿温度梯度大于4.17℃/mm时,最大稳态拉坯速度实验值和理论值吻合较好。

Cu-60Fe-12Cr合金在含Cl^-介质中的电化学腐蚀行为

利用动电位扫描法,结合电化学交流阻抗技术研究了用粉末冶金(PM)技术制备的Cu 60Fe 12Cr合金在含Cl-腐蚀介质中的电化学腐蚀行为.结果表明:合金在单一Na2SO4介质中具有较低的腐蚀电流,腐蚀速度较慢,而在含Cl-腐蚀介质中,自腐蚀电位不同程度负移,膜电阻减小,腐蚀速度加快;合金在含Cl-介质中腐蚀电化学阻抗谱在呈单容抗弧特征,没有出现Warburg阻抗的性质,腐蚀过程由电化学反应控制;加入Cl-后,极化电阻减小;腐蚀过程中存在一定弥散效应.

CaF_2对Mg-12%Li-1%Al合金组织和性能的影响

试验熔制了Mg-12%Li-1%Al合金,研究了添加少量的CaF2对合金组织和性能的影响。通过显微观察可知,被还原元素Ca对显微组织中的β相(bcc)有细化作用,Ca主要富集在晶界处,合金中的晶界网格为Ca和Al的富集物,为Al2Ca化合物。显微组织细化机理可以认为,由于Ca在晶界处的吸附作用极大的抑制了晶粒的长大而使其细化。室温下进行轧制板材拉伸测试,结果表明,置换出来的元素Ca可以提高合金的强度和塑性。

Ti添加量对Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金组织与强度性能的影响

通过向Al-12Si-4Cu-0.5Mg合金中添加不同含量的Ti元素进行细化处理。结果表明：Ti加入量在0.15%～0.78%区间范围内,当Ti添加量在0.45%左右时合金铸态下的强度性能最好,其σb和σ0.2分别为278和116 MPa;该合金在固溶时效处理后,其σb和σ0.2可达438和122 MPa,分别较铸态提高了57.6%和5.2%。Ti元素的加入,使合金的典型共晶组织弱化,而分别向α-Al基体和Si相分化。固溶时效处理后,以Si相为主的强化相边缘明显趋于圆化,主要以短棒状及颗粒状形态存在,并弥散分布在Al基体上。

Cu-3.6%Al_2O_3铜合金细丝加工过程中组织结构演变规律

通过TEM和EBSD等技术,研究Cu-3.6%Al_2O_3(体积分数)弥散强化铜合金细丝冷拉拔变形过程的显微组织和力学性能的演变规律。研究结果表明:Cu-3.6%Al_2O_3(体积分数)弥散铜合金基体内分布着大量的纳米级γ-Al_2O_3弥散强化相,形貌以近球状为主,还有少量尺寸为100~200 nm的呈棒状的γ-Al_2O_3粒子。在冷拉拔变形过程中,晶粒沿着拉拔方向拉长,硬度增加。随着拉伸的进行,合金的变形织构也在发生转变,当冷拉拔变形率达88%时,发生立方织构(Cube)和铜型织构(Copper)向黄铜织构(Brass)、高斯织构(Goss)和剪切织构(S)的转变;合金的显微组织为由位错缠结形成的带状组织和位错胞结构。

力作用方式对定向CuAl合金马氏体相变的影响

采用真空熔炼、氩气保护下拉式连续定向凝固方法制备不同取向马氏体Cu-12%Al(质量分数)合金线材。通过测试线坯拉伸和压缩力学性能,研究了力的作用方式对定向CuAl合金马氏体相变和力学性能的影响,并分析变形前后线坯的物相。结果表明:马氏体母相取向为[001]的线坯拉伸变形和压缩变形真应变分别为24.4%和14.7%,相应断口表现为韧性断裂和解理断裂;马氏体母相取向为[110]的线坯拉伸变形和压缩变形真应变分别为0.09和0.809,相应断口表现为准解理断裂和韧性断裂。取向为[001]线坯拉伸变形或取向为[110]线坯压缩变形均会发生由β1′马氏体转变为β1′马氏体,转变机制为Bain转变;取向为[110]线坯拉伸变形或取向为[001]线坯压缩变形均会发生由β1′马氏体转变为β1′马氏体。取向为[110]线坯压缩变形时会发生单滑移或者双滑移塑性变形,具有较好的塑性变形能力。

冷加工变形量对Al_2O_3-弥散强化铜合金组织与性能的影响

采用原位反应合成技术制备了Cu-1.12%Al_2O_3合金(质量分数),通过力学性能、导电率测试及显微组织观察系统研究该合金的冷变形行为。结果表明:对热挤压态合金进行不同变形量的冷拉抜加工处理后,合金的硬度和强度均随变形量的增大而增加,合金加工硬化现象明显,但导电率的变化甚微;冷加工使合金的致密度和位错密度获得进一步的提升,同时由于Al_2O_3粒子的钉扎位错和阻碍晶界滑移作用,出现位错线缠结和位错塞积,并发展成为变形位错胞组织和亚晶组织。

轻质机械活塞材料的成分及热处理工艺优化

采用不同含量的Si和V制备了轻质机械活塞用铸态Al-Si-4.5Cu-V合金,对成分优化后的Al-12Si-4.5Cu-1.5V合金试样进行了不同温度固溶和时效热处理,并进行了试样的高温耐磨损性能测试与分析。结果表明,随Si含量从6%增大到14%或者随V从0增大到2%,铸态Al-Si-4.5Cu-V合金试样的耐磨损性能先提高后下降。Si和V含量分别优选为12%、1.5%。在试验条件下,随固溶温度从480℃增大到530℃或时效温度从160℃增大到200℃,热处理的Al-12Si-4.5Cu-1.5V合金试样的耐磨损性能先提高后下降。固溶温度和时效温度分别优选为530、180℃。

冷拉拔变形量对Cu-Al2O3弥散强化铜合金线材组织性能的影响

对退火态Cu-0. 2%Al2O3弥散强化铜合金进行最大变形量达99%的冷拉拔加工,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等测试手段,研究了冷拉拔变形量对合金微观组织、织构、导电率及力学性能的影响规律。结果表明:随着冷拉拔变形量的增加,合金的微观组织由较粗的长条形组织变成细长的纤维组织,并且经过大变形量冷拉拔加工后部分Al2O3颗粒发生了破碎;当变形量为0%时,合金的织构由黄铜织构{011}<211>和立方织构{001}<100>组成,冷拉拔变形量达到60%后,部分立方织构和黄铜织构逐渐转变为高斯织构{011}<100>和铜型织构{112}<111>;冷拉拔变形量对合金导电率几乎没有影响;合金的显微硬度从141 HV0. 3增加到161 HV0. 3,而合金的抗拉强度由492 MPa增加到637 MPa,屈服强度由452 MPa增加到605 MPa,伸长率由14. 0%下降至1. 0%,并且发现合金拉伸断裂为韧性断裂。研究结果表明Cu-0. 2%Al2O3弥散强化铜合金具有较优良的塑性加工性能。

铝和镍元素对CuAlNi形状记忆合金液态结构的影响

通过高温X射线衍射研究了Cu, Cu-12Al和Cu-12Al-4Ni(质量分数, %)合金熔体结构, 发现纯Cu熔体结构因子具有显著对称的主峰, 主峰前曲线呈抛物线状, Cu-12Al合金熔体结构因子曲线主峰前有预峰出现, 而Cu-12Al-4Ni合金熔体结构因子曲线上预峰变得更加明锐, 预峰的出现是液体中存在中程有序的标志. 在Daken-Gurry理论基础上, 以原子间交互作用强度为依据, 分析了合金元素加入不同与熔体结构变化之间的相关性: Cu-Al原子间具有强烈的交互作用, 能形成较强的化学键, 化合物形成倾向大, 从而在熔体内形成中程尺度的原子团簇, 体现出中程有序的特征. Ni的加入, 有利于原子间交互作用的增强, 促进原子团簇的形成及其尺寸的增大, 使得预峰变得更加明锐.

变形量对电力电缆用Al2O3颗粒强化铜合金组织与性能的影响

对不同变形量冷抜处理的电力电缆用Al2O3颗粒强化铜合金(Cu-5%Al2O3),进行硬度、导电率、拉伸性能以及微观组织测试。研究结果表明:随着变形量增加,合金的硬度增加,导电率并未发生显著改变。合金经冷抜处理后产生显著的加工硬化现象。随变形量增加,加工硬化速率明显加快,合金的抗拉强度与屈服强度增长速度较为稳定,但伸长率减小。冷抜处理后合金基体中形成了致密的组织,没有形成明显的孔洞或裂纹,合金中形成了许多均匀分布的尺寸为300 nm左右细小晶粒,形成平直的晶界,部分区域产生了很高的位错密度。

深冷处理对铜合金组织与性能影响

对经挤压后的Cu-6%Al铜合金进行-196℃的深冷处理,研究深冷处理时间对其组织和性能的影响。结果表明：Cu-6%Al铜合金经深冷处理后组织中剪切带细化,孪晶形成。随着深冷时间的延长,Cu-6%Al铜合金的布氏硬度变化呈现先增大再减小,后趋于平稳的趋势,在12 h处达到峰值,为181.6 HBS,并建立了布氏硬度与深冷时间的关系方程。随着深冷处理的进行,Cu-6%Al铜合金的抗拉强度和屈服强度得到提升,而均匀伸长率的变化并不明显。研究发现,挤压变形后的Cu-6%Al铜合金经过深冷处理,其微观组织更为均匀,力学性能更加优异。