Cu-2.1Fe合金中共格γ-Fe粒子的粗化规律与强化效果

采用TEM,SEM,硬度及电导率测试等手段,研究了Cu-2.1Fe合金在不同温度长期时效后析出相形貌和合金性能的变化.结果表明,500℃为合金最佳时效温度,峰时效硬度平台期较长.合金峰时效时γ-Fe粒子平均直径约12 nm,且与基体完全共格.g-Fe粒子长大后会渐渐失去共格效应且方形化,粗化规律符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)规律,粗化激活能为222 kJ/mol.Fe粒子的时效强化效果不显著,最大强度增量约100 MPa.Cu-2.1Fe合金欠时效时遵循的强化机制为共格强化机制,合金过时效后强化机制为Orowan强化机制,理论预测与实验结果符合良好.

时效Cu-0.6Zr-0.3Fe合金的组织与性能

通过真空熔炼的方法制备了Cu-0.6Zr-0.3Fe合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射和电子万能试验机等对合金的显微组织及元素分布、物相及力学性能进行了分析测试。结果表明:铸态Cu-0.6Zr-0.3Fe合金的晶粒较为粗大,同时晶间存在黑色球状、长条状共晶组织;经930℃固溶处理60 min后的晶粒组织变得细小,并且共晶组织由长条状转变为球状,经30%冷变形及时效后晶粒基本保持着冷轧形貌;时效初期合金的硬度先迅速升高达到峰值,而后随着时效时间的延长开始降低,最后趋于平缓或下降,抗拉强度变化趋势与之相同;在本次实验条件下合金的最佳时效工艺参数为450℃时效120 min,此时其显微硬度、抗拉强度和导电率分别为152.6 HV0.3、495.4 MPa和55.5%IACS。

短时低温退火对Cu-2.1Fe-0.03P合金板材组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了短时低温退火处理对冷轧态Cu-2.1Fe-0.03P合金板材组织与性能的影响。结果表明:经短时低温退火处理后,合金板材的导电率几乎没有变化,强度和硬度得到了提高;其中经350℃退火30 s后,合金板材的强度从424.4 MPa提高至432.6 MPa,硬度由132.0 HV0.1提高至149.4 HV0.1,分别提高了1.9%和13.2%。微观组织观察表明,250℃退火态合金板材发生再结晶现象,退火温度升高至350℃时晶粒开始长大;退火处理降低了合金板材内部的位错密度,同时促进了析出相粒子的增加,合金板材中的3种析出相分别为α-Fe、γ-Fe和Fe_(3)P;退火过程中位错密度的降低导致板材的软化以及析出相的强化是板材性能改善的主要原因。

微量Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能及微观组织的影响

采用经高能球磨的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末,并添加少量的Re,经压制,烧结制取试样。研究Re对93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能和微观组织的影响。用机械式拉力试验机测量试样拉伸强度,用扫描电镜观察试样拉伸断口的形貌,用金相显微镜对试样显微组织进行测试分析。结果表明:当添加0%~0.8%Re(质量分数,下同)时,随着Re添加量的增加,合金的相对密度稳定在99.43%~99.49%,烧结样品延伸率从不加Re时的26.47%降至0.8%Re时的14.71%,合金的抗拉强度由不加Re时的1025MPa增加到0.8%Re时的1142MPa,合金拉伸断口收缩率由不加Re时的20.45%降至0.8%Re时的10.91%;随着Re含量的增加,合金中W晶粒的穿晶解理断裂的比例增加,而粘结相延性断裂的比例减少;随着Re含量的增加,合金中W晶粒尺寸明显减小,由不加Re时的40μm^45μm减小到添加0.8%Re时的20μm^25μm。

MA制备93W-4.9Ni-2.1Fe超细预合金粉末的烧结特性研究

为了改善93W-4.9Ni-2.1Fe合金的力学性能,对MA制备93W-4.9Ni-2.1Fe超细预合金粉末的烧结特性进行了研究。采用比表面吸附法测算了预合金粉末粒度,用X射线衍射仪对粉末晶粒尺寸进行测算,扫描电镜观察球磨粉末和试样拉伸断口的形貌,用金相显微镜对试样显微组织进行观察。结果表明:球磨50h后可得到粒度为0.29μm、晶粒尺寸为25.5nm、各元素分布均匀的超细93W-4.9Ni-2.1Fe预合金粉末;球磨50h的预合金粉末在1480℃烧结90min压坯,钨晶粒呈球形或近球形;合金抗拉强度、延伸率和相对密度分别为1025.4MPa,26.47%和99.45%,合金呈钨晶粒的穿晶解理断裂和粘结相的延性撕裂。

高强高导电Cu-Fe合金的研究现状与展望

采用先进的冷变形加工结合中间热处理的方法,可使Cu-Fe系合金获得细密的双相纤维复合组织,以达到使合金同时具有高强度和高导电的双重目的。综述了Cu-Fe合金及Cu-Fe-X合金在成分设计,工艺与性能等方面的研究现状,阐述了合金导电性能和该合金强度及强化机制。提出了Cu-Fe合金目前存在导电率低、制备高昂、所需变形量大等问题,而开发三或四元形变铜基复合材料,是今后Cu-Fe合金研究的主要方向之一。

微量元素Cr对Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金微观组织和力学性能的影响

采用惰性气体保护的电阻熔炼技术制备了不同Cr含量的Al-13Si-3Cu-2Ni-1Mg-0.5Fe合金。采用OM、SEM、EDS、XRD、布氏硬度仪和电子万能试验机分析了铸态和热处理态下不同Cr含量合金的微观组织、相组成、硬度分布、室温和高温力学性能。结果表明,添加Cr元素之后,合金中的长针状或片状的β-Al FeSi相逐渐转变成短棒状或汉字状的α-Al FeSi相。随着Cr含量增加,短棒状α-Al FeSi相数量明显增多。添加不同Cr的铸态合金布氏硬度和抗拉强度均较未加Cr的合金轻微减小。经热处理之后,合金硬度和抗拉强度较铸态明显提升;添加Cr元素之后,合金的高温抗拉强度显著提升,Cr含量为0.45%时,合金高温抗拉强度高达129 MPa,较未加Cr的合金(95 MPa)提升了35.8%。

微量稀土Y对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能的影响

采用溶胶-喷雾干燥-热还原法制备了添加微量稀土Y的93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末,将粉末在不同温度下经不同保温时间烧结,研究了微量稀土Y对93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末的氧含量、合金的显微组织和性能的影响。结果表明:添加微量稀土元素Y的合金试样需要在更高的温度下才能达到理想的氧含量;微量稀土Y使合金致密度稍有降低,但使合金中钨晶粒尺寸明显细化,其作用机理主要是稀土元素抑制了液相烧结时钨晶粒的长大。

40CrNiMo钢与93W4.9Ni2.1Fe钨合金的焊接性能分析

在三种不同焊接速度下,研究了40CrNiMo钢和93W4.9Ni2.1Fe钨合金激光焊接性能的差异。首先,通过对焊接件进行显微硬度测试,评价了其焊接工艺性能。然后,分析了激光焊接速度对焊缝区全貌、钢与焊缝熔合区微观形貌以及焊缝区钨颗粒的影响。结果表明:随着焊接速度的提高,由钢侧热影响区到远离热影响区的母材硬度开始急剧下降;钢侧热影响区中的母材硬度依然较高,但是熔合区和焊缝中的硬度却发生连续降低。此外,焊接速度较慢时,钢与焊缝熔合性能较好,焊缝中钨颗粒与基体的分离程度也较小。

退火时间对Mn-16Cu-5Ni-6Fe阻尼合金的微观组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、扫描电镜、维氏硬度仪以及万能实验机对热处理Mn-16Cu-5Ni-6Fe阻尼合金的相组成和微观组织进行观察,并对力学性能进行测试,最后对Mn-16Cu-5Ni-6Fe合金的微观组织和力学性能进行研究。结果表明,在相同温度不同退火时间下,Mn-16Cu-5Ni-6Fe合金的Mn相发生了转变;也就是从退火时间20 min增加到退火时间40 min时,三斜晶系的Mn相完全转变为四方晶系的Mn相;而从退火时间40 min增加到退火时间60 min时,少量的四方晶系的Mn相转变为三斜晶系的Mn相。随着退火时间的延长,显微组织趋近于均匀,晶粒尺寸逐渐减小,晶粒得到了细化;而合金的组织基本没有变化,表明退火时间对显微组织影响较小。合金在退火时间20 min的条件下,合金具有较高的硬度、强度和伸长率,即退火处理后的合金具有较优异的力学性能。

93W-4.9Ni-2.1Fe合金的力学性能及断裂行为研究

以93W-4.9Ni-2.1Fe高比重钨合金为研究对象,系统研究了不同粒度钨粉制备的93W-4.9Ni-2.1Fe合金在1415~1550℃温度下烧结后的力学性能,并分析了热处理工艺对钨合金力学性能的影响及钨合金的断裂行为。结果表明:随着烧结温度的升高,烧结态钨合金的力学性能均表现为先增大后减小再增大的规律,在1500~1510℃烧结时钨合金的力学性能出现突然下降;6.0μm粗钨粉制备的钨合金的力学性能整体比相同烧结温度下细钨粉制备的钨合金高;93W-4.9Ni-2.1Fe合金在氢气气氛中高温烧结后再在氮气气氛下进行固溶+淬火热处理可以显著提高力学性能;钨合金的力学性能与其断裂行为有关,断口形貌为钨晶粒高度的穿晶解理断裂和粘结相延性断裂时合金表现为高强韧性。

时效处理对Cu-13Fe合金力学性能和导电性的影响

为了获得具有低电阻率的Cu-13Fe合金以研制高强度和良好导电性的原位复合材料,本文研究了时效处理温度对Cu-13Fe合金力学性能和导电性的影响。结果指出,进行适当温度的时效处理该合金可获得较好的导电性。分析指出铁的溶解性和析出粒子大小严重影响着铜铁复合材料的性能。

复合场作用下Al-5.0Cu-1.0Fe合金的显微组织和力学性能

将压力场和超声场复合作用于铝合金的凝固过程,并对比分析无外场、单一外场(压力场、超声场)和复合场的作用效果。采用定量金相分析、扫描电镜、电子探针等手段研究压力场、超声场以及压力和超声复合场作用下Al-5.0Cu-1.0Fe合金的显微组织和显微硬度。结果表明:分别施加50 MPa压力场和800 W超声场均能减少α(Al)二次枝晶间距,细化并分散富铁相和θ(Al_2Cu)相,同时改变富铁相的形貌,使针状的Al_7Cu_2Fe相转变成汉字状的富铁相Al_6(Cu Fe);同时复合场比单一外场能更大程度地细化α(Al)二次枝晶间距、富铁相和θ(Al_2Cu)相;单独施加压力50 MPa比单独施加800 W的超声更能够有效减少缩松,但同时施加压力和超声时效果最佳;同时施加压力和超声场时可获得最高的α(Al)基体显微硬度。对复合场的作用效果进行初步探讨,这是超声场的空化效应以及声流效应和压力场的压力效应共同作用的结果。

烧结温度与时效工艺对Cu@Fe复合粉末制备Cu-Fe合金组织与性能的影响

采用化学镀铜法制备Cu包覆Fe的50Cu@50Fe复合粉末,粉末经过模压成形和850~1050℃氢气气氛烧结,得到50Cu-50Fe合金,然后对合金进行冷轧变形和固溶及时效热处理,研究烧结温度以及时效温度和时效时间对50Cu-50Fe合金组织、抗拉强度及电导率的影响。结果表明,用50Cu@50Fe复合粉末制备的Cu-Fe合金组织均匀,合金的相对密度和抗拉强度随烧结温度升高而提高。在1050℃烧结1 h的50Cu-50Fe合金相对密度达到95.5%,抗拉强度为392 MPa。烧结态合金经冷轧变形和固溶处理,相对密度提升到99.4%,抗拉强度为422MPa,电导率为18.11IACS%。再经过450℃时效4h后,Cu基体中析出大量弥散分布的球形富Fe相颗粒,合金的抗拉强度达到492 MPa,电导率为39.11IACS%。当时效温度高于450℃时,富Fe相颗粒在Cu基体的晶界处聚集长大,导致50Cu-50Fe合金力学性能降低。经过550℃/4 h时效后,50Cu-50Fe合金的抗拉强度为422 MPa,电导率为45.22 IACS%。

时效处理对形变Cu-10Fe-3Ag组织及性能的影响

研究时效处理对形变Cu-10Fe-3Ag复合材料组织和性能的影响,分析合金元素Ag在时效过程中的行为规律和作用机制。结果表明,Ag能够促进γ-Fe在Cu基体中的时效析出,同时也降低了Fe纤维的热稳定性;随着时效温度的升高,形变Cu-10Fe-3Ag复合材料的硬度和导电率都是先增加后降低,在475℃时效6h,导电率达到58.4%IACS。合金的断口均为韧性断裂,随着时效温度的升高,韧窝有变小的趋势,合金的塑性变好。

Cu-Ni-Si-Zr合金时效行为的研究

用扫描电镜(SEM)、涡流电导率测量仪和万能试验机分别对经冷变形后在400～500℃不同时间时效条件下Cu-2.1Ni-0.5Si-0.2Zr合金抗拉强度及电导率性能进行测量,用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察了合金时效下的组织.结果表明:时效初期合金的抗拉强度及电导率增加较快,随着时效时间的延长,其抗拉强度达到峰值而电导率继续增加.合金在450℃时效2 h,其抗拉强度达到峰值,其值为665 MPa.合金中主要析出相为Ni2Si和CuxZr.利用Mott-Nabarro和Orowan公式对合金强化机理进行了分析.

细晶钨合金的制备与动态失效行为

采用喷雾干燥-热还原的方法制备纳米级93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末,并以其为原料制备出含0.03%Y2O3(质量分数)的细晶钨合金,研究微量稀土掺杂对烧结致密化和显微组织的影响以及93W-4.9Ni-2.1Fe合金在动态压缩状态下的力学行为。结果表明:纳米级复合粉末在1380～1410℃之间液相烧结可实现材料的近全致密化,比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120℃左右,合金的相对密度可达99%以上,且合金的晶粒尺寸为5μm左右。与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时,在较低应变率下有形成局部绝热剪切带的倾向;添加微量Y2O3能进一步提高细晶W-Ni-Fe合金的绝热剪切敏感性,有利于在较低应变率下形成绝热剪切带。

深冷轧制及时效处理过程中Cu-Fe合金的组织性能演变

利用SEM、XRD、TEM、力学性能及导电性能测试研究了Cu-5Fe合金在深冷轧制及时效过程中组织和性能的演变规律。结果表明,变形量为90%时,相比室温轧制,深冷轧制后合金的位错密度更高,Cu基体晶粒和Fe相的细化更显著。时效温度为500℃时,深冷轧制试样中析出的纳米Fe相更加细小,数量更多,这是因为深冷轧制试样中更高的形变储能和位错密度更有效地促进了Fe相析出。经过90%变形量深冷轧制和500℃时效1 h后,Cu-5Fe合金的抗拉强度为551.5 MPa,导电率为69%IACS,综合性能优于室温轧制结合时效处理后的合金,这归因于深冷轧制试样再结晶后的晶粒仍小于室温轧制试样的,同时深冷轧制试样中更多纳米Fe相带来的析出强化效果更强,对合金的导电性影响也更小。

锻压条件对高强建筑Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe铝合金显微组织的影响

为研究不同锻压条件对近共晶Al-Si合金Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe显微组织的影响,在300、400和500℃锻压温度以及1.5和2.0锻压比下,通过收敛模具对Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe铝合金进行锻压,并采用光学显微镜和X射线衍射仪对铝合金的显微组织及析出相进行观察。实验结果表明:铸造态的Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe铝合金形成了多种复杂的金属间化合物相,如β-Al_(4.5)FeSi相和Al_(2)Cu相。在锻压过程中Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe铝合金的显微组织显著细化,同时,粗大颗粒发生破裂和碎片化。随着锻压温度的升高,Si颗粒长大,晶粒细化减弱;随着锻压比的增加,Si颗粒破碎加剧,晶粒细化更明显。300℃锻压温度、2.0锻压比下可以获得最佳细化效果。可为Al-11.5Si-2Cu-0.5Fe铝合金实际锻造生产过程中显微组织的变化提供理论基础。

固溶时效处理对Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金组织性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、硬度测试、电导率测试和室温拉伸性能测试等分析手段,研究了Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带固溶、单级时效和双级时效制度下的组织和性能。研究表明,Al-6.6Zn-2.3Mg-2.1Cu-0.12Zr合金挤压板带采用475℃/2 h的固溶处理制度,析出相回溶充分,无过烧现象;合金采用475℃/2 h+120℃/24 h的T6时效处理制度,晶内析出相细小弥散,晶界析出相连续分布;合金采用475℃/2 h+110℃/8 h+160℃/28 h的T74双级固溶时效处理制度,晶内析出相以η'和η为主,晶界析出物完全断开。