形变Cu-20vol%Fe原位复合材料研究

研究了形变Cu 2 0vol%Fe原位复合材料的组织结构 ,结果发现 ,合金经室温变形后 ,Fe相由铸造态的树枝状变成纤维状组织 ,在纵截面上呈现片状 ,其厚度随变形量增加而减小 ,在横断面上呈弯曲的薄片状。随变形量增加 ,Cu 2 0vol%Fe合金的强度提高。适当的中间热处理可以大大降低其电阻率 ,经过室温形变和中间热处理的合理配合 ,可获得良好强度和电导率的结合。

Cu-20Ni-30Cr合金在700℃和800℃纯氧气中的氧化

研究了三元复相合金Cu-20Ni-30Cr(at%)在700℃和800℃纯氧气中的氧化行为。合金由三相组成,具有最大Cu浓度和最小Cr浓度的α相为合金的基体,中间浓度的Ni和Cr的β相和富Cr的γ相以颗粒状态分布在合金基体中。合金在2个温度下的氧化动力学曲线偏离抛物线规律,其氧化增重随时间延长而降低,合金氧化速率随温度升高而加快。合金形成了复杂的氧化膜结构,外层为富Cu氧化物,中间层为尖晶石层,最内层为不规则但连续的Cr2O3膜。合金中的复相组织限制Cr在合金中的扩散,抑制了外氧化膜的形成。

四元三相Cu-20Ni-20Cr-5Co合金的高温氧化行为

研究四元三相Cu-20Ni-20Cr-5Co合金在700-900℃、0.1MPa纯氧气中的氧化行为以及添加第四组元Co对三元三相Cu-20Ni-20Cr合金氧化行为的影响。结果表明:合金为三相混合物,其氧化动力学曲线偏离抛物线规律,由几个线段组成,添加5%Co后合金的氧化速率明显降低。Cu-20Ni-20Cr-5Co合金表面形成的氧化膜外层主要是由CuO组成,内层是合金与氧化物组成的混合内氧化区,最终合金内层表面形成一连续的Cr2O3层,阻止合金的进一步氧化。

Cu-20%Co合金雾化液滴的凝固组织特征

对Cu-20%Co合金进行了高压气体雾化快速凝固实验,获得了富Co相以微细球形粒子形式分布于基体的Cu- 20%Co合金粉末．富Co相粒子的尺寸随着粉末尺寸的增加而增大．在凝固过程中,富Co相液滴受固-液界面推斥;凝固后, Co相粒子主要分布于晶界．由于富Co液相的表面能较高,液-液相变时弥散相液核通常在雾化液滴内部形成,并在温度梯度的作用下向雾化液滴中心迁移,从而导致在粉末表面形成很薄的富Cu基体相层．

电缆用冷轧纳米Cu-20%Zn的应变硬化及退火组织分析

对电缆材料用纳米金属Cu-20%Zn合金的应变硬化、不同退火温度下的组织以及准静态拉伸性能进行研究。结果表明：Cu-20%Zn合金比单纯Cu具有更高的屈服强度,从55 MPa增大至115 MPa。该合金在退火温度350℃下加工硬化曲线变化率变陡。随着变形的进行,伸长率增大至36%时发生失稳,表现出优异的强塑匹配性能并产生瞬态硬化行为。对冷轧态合金组织进行退火处理之后其基体内部出现了再结晶现象。拉伸变形处理后,合金组织内的晶粒尺寸与取向变化明显。断口组织中存在众多韧窝结构,其断裂机制属于韧性断裂。

热处理对冷喷涂Cu-20%Al_2O_3复合涂层耐磨损性能的影响研究

利用冷喷涂技术制备Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层,并在氩气保护气氛下对该复合涂层进行300℃、500℃和700℃退火热处理。采用常温干摩擦试验评价热处理对冷喷涂Cu-20%(质量分数)Al2O3复合涂层耐磨损性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)观察涂层表面磨痕形貌。结果表明,复合涂层经退火热处理后发生了再结晶现象,涂层显微硬度降低。冷喷涂态和退火态复合涂层磨损机制不同:冷喷涂态复合涂层和低温退火热处理(300℃和500℃)下复合涂层磨损主要为磨粒磨损,700℃退火态复合涂层主要表现为疲劳磨损。

深过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织的细化机制

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究Cu～20%Pb亚偏晶合金的凝固组织,用BCT-LKT枝晶生长模型对深过冷凝固过程的热力学参数进行了计算,分析了过冷Cu-20%Pb亚偏晶合金的凝固机制.结果表明,在低过冷度下,Cu-20%Pb亚偏晶合金凝固组织由粗大的Cu枝晶和Pb相组成.随着过冷度的增大,Cu枝晶和Pb相细化,Pb相分布均匀.但在不同的过冷度范围,凝固组织细化机制不同.过冷度小于200K时,快速凝固阶段结晶潜热集中释放造成的温度回升引起枝晶大量重熔是枝晶细化的主要因素;过冷度大于200K时,枝晶高速生长导致枝晶各部位的不均匀收缩及枝晶骨架间液相的高速流动会使枝晶受力产生碎断,枝晶重熔和枝晶碎断共同作用使得枝晶发生细化.

Cu-20Ag合金线材多道次连续拉拔成形及组织演变

为获得合理的Cu-20Ag合金线材连续拉拔工艺及综合性能更为优异的线材质量,基于Deform有限元软件对Cu-20Ag合金线材多道次连续拉拔过程进行了数值模拟研究,获得了等效应力和等效应变的分布信息,利用点追踪功能分析了多道次连续拉拔过程中线材芯部沿径向到圆周表层的应力和应变的变化情况。并对通过多道次连续拉拔实验制备得到的线材进行了显微组织和断口形貌分析,获得了合金的组织演变规律。结果表明:Cu-20Ag线材表层金属的变形程度比芯部更为剧烈,且随着拉拔道次的增加,线材纵截面各处的等效应力和等效应变值都不断增大。经过多道次连续拉拔,线材纵截面的连续纤维组织近似完全平行于轴向,组织间距逐渐变小且越来越密集,线材组织的细化和均匀化程度也得到了明显增加。

冷拉拔变形量对Cu-20 mass%Ag合金线材组织性能的影响

采用三室真空冷型竖引连铸+多道次冷拉拔变形工艺制备了不同线径的Cu-20 mass%Ag合金线材,测试了合金线材在不同变形量下的导电率和抗拉强度,分析了其显微组织的演变规律。结果表明:铸态Cu-20 mass%Ag合金杆坯(ϕ7.84 mm)的导电率为80.3%IACS,抗拉强度为263 MPa;当拉拔变形量达到98.4%(ϕ1 mm),线材的导电率为69.6%IACS,抗拉强度达到889 MPa。铸态Cu-20 mass%Ag合金杆坯的共晶组织在横截面上呈现为连续的网状结构,在纵截面上呈现为鱼骨状。随着变形量的增加,Cu-20 mass%Ag合金的共晶组织沿拉拔方向形成长纤维并沿轴向排列,纤维间距逐渐减小。在拉拔变形过程中,Cu-20 mass%Ag合金的主要强化机制是位错强化和细晶强化。

纳米化对Cu-20Zr合金腐蚀行为的改善

利用磁控溅射技术制备纳米晶Cu-20Zr(mass%)薄膜,用动电位极化法、电化学阻抗法对比研究了溅射Cu-20Zr纳米晶薄膜与铸态Cu-20Zr合金在0.1 mol/L HCl溶液中的耐蚀特性差异.腐蚀后样品的表面形貌及电化学分析表明,纳米化改善了Cu-Zr合金的耐蚀性能.在Zr优先溶解时,纳米晶薄膜中Zr的低活性和表面形成的富Cu层以及Cu、Zr同时溶解时腐蚀产物膜的形成是提高纳米晶Cu-20Zr在HCl水溶液中耐蚀性的重要原因.

Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程导电特性研究

通过定向凝固+冷拉拔变形工艺制备了不同线径的Cu-20%Ag(质量分数)合金微细丝线材。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了不同线径的Cu-20%Ag合金线材的微观组织演变,发现在拉拔变形过程中,Cu-20%Ag合金线材内部晶粒不断细化,共晶区域较之铜基体区域更为明显,当真应变为8.13时线材内部的共晶纤维细化至平均宽度500 nm左右。研究了Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程中组织性能的演变规律,探明了其组织演变对导电率变化的影响机理。Cu-20%Ag合金在拉拔变形过程中晶粒的细化和破碎导致的晶界面积增加是导电率降低的主要原因。

晶粒细化对Cu-20Ag-30Cr合金在HCl溶液中腐蚀电化学行为的影响

采用机械合金化通过控制球磨时间制备不同晶粒尺寸的三元合金粉末,然后分别以真空热压工艺制备常规晶粒尺寸和纳米晶粒尺寸的Cu-20Ag-30Cr合金块状合金。并且利用PARM273A和M5210电化学综合测试系统对两种合金进行电化学腐蚀测试,通过测定电化学极化曲线和交流阻抗谱研究了常规晶粒尺寸和纳米晶粒尺寸的Cu-20Ag-30Cr合金在不同浓度HCl溶液中的腐蚀电化学行为。结果表明随着HCl浓度的增加,腐蚀电流密度随之持续增大,自腐蚀电位持续负移,传递电阻持续减小,表明合金的腐蚀程度加剧,合金的耐腐蚀性能减弱;在相同浓度的HCl溶液中,纳米晶粒尺寸的Cu-20Ag-30Cr合金的腐蚀电流密度明显高于高于Cu-20Ag-30Cr合金,表明经过晶粒细化合金腐蚀速度加快,其耐腐蚀性能下降。

单辊急冷甩带法制备Ag-22.4Cu-20Sn钎料合金组织性能研究

为解决Ag-Cu-Sn系钎料合金显微组织粗大的问题,并改善其力学性能和钎焊性能,采用单辊急冷甩带法制备厚0.2 mm,宽12 mm的Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带,通过使用差示扫描量热仪、X射线衍射仪、SEM及能谱仪对该钎料薄带的熔化特征、相组成以及显微组织进行了分析。采用Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带进行铜板和镍板的铺展性试验和搭接钎焊试验。结果表明：单辊急冷甩带法制备的Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带由亚稳相α-Ag、Ag_4Sn、Cu_（41）Sn_（11）金属间化合物组成,钎料合金显微组织为细小的等轴晶组织。Ag-22.4Cu-20Sn钎料薄带在铜板、镍板上润湿良好。钎接接头均形成了冶金结合,接头拉抗剪强度较高,均满足工程实际要求。

纳米Cu-20Co-20Ni合金在中性Na2SO4溶液中腐蚀行为研究

纳米材料的物理性质和化学性质研究在国内外引起了广泛的关注,目前有关纳米材料的腐蚀性能研究主要集中在纳米薄膜和纳米涂层上,而对块合金耐蚀性的研究较少。实验用机械合金化(MA)制备了纳米晶的Cu-20Co-20Ni合金粉末,用粉末冶金法(PM)制备了常规尺寸的Cu-20Co-20Ni合金粉末。采用真空热压工艺制备Cu-20Co-20Ni合金块体。通过测量Cu-20Co-20Ni合金在Na2SO4溶液中的开路电位、动电位极化曲线和交流阻抗,对其腐蚀性能进行了研究。结果表明:随着晶粒的细化,自腐蚀电位变负,腐蚀电流密度增大,电荷传递电阻变小,耐腐蚀性减弱,即纳米晶Cu-20Co-20Ni合金的耐腐蚀性能相比常规尺寸Cu-20Co-20Ni合金差。

Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响

Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用。本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn合金中加入Hf元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制。结果表明,Cu-20Ni-20Mn-x Hf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高。合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350~450℃由不连续析出向连续析出转变。Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升。Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350~450℃下能够保持在HB 320, 0.6%Hf的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350℃时提高HB 5.1, 400℃时提高HB 8.1,而450℃时峰值硬度无明显提高。

Cu-20%W原位复合粉末的制备工艺

采用原位化学共沉淀法,高温下加入Na_2CO_3精确控制前驱体粉末CuWO_4·Cu_x(OH)_yCO_3的组成,再经二段氢还原工艺制备Cu-20%W复合粉末,对其形貌、物相组成、元素及粒度分布进行了表征.结果表明,在原位反应液pH=5、温度75℃及(NH_4)_2WO_4/Na_2CO_3摩尔比1/10.578、反应液总体积300 m L条件下,所得前驱体为CuWO_4与Cu_4(OH)_6CO_3组成的浅绿色络合物,合金元素收率高于95%;经450℃下0.5 h和600℃下0.5 h二段氢还原,得到粒径400～800 nm的亚微米级圆球状Cu-20%W复合粉末,钨半包覆铜且两相均匀分布.

Cu-20Ag合金冷型竖引连铸结晶器设计

为获得近似轴线方向的凝固组织,对Cu-20Ag合金制定了新型连铸工艺,设计了带保温隔热垫的结晶器,对新型结晶器结构下铸坯的温度场进行有限元模拟及试验验证。结果表明,新型结晶器可实现Cu-20Ag合金的固液界面呈凹型,凝固后铸坯的温度场分布为径向温度梯度沿杆坯长度方向逐渐减小,直到径向温度梯度接近0,此时易形成近似于轴向的柱状晶,模拟结果与试验相符合。

电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下Cu-20Pb亚偏晶合金的组织与性能

在常规和电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下分别制备Cu-20Pb亚偏晶合金,对合金的显微组织、显微硬度、耐磨性能进行分析。结果表明,Cu-20Pb亚偏晶合金由基体α-Cu和基体间的组织β-Pb组成,常规条件下制备的亚偏晶合金基体上存在偏析组织,枝晶较粗,晶粒尺寸大,组织均匀性差;复合场下的亚偏晶合金基体上的偏析组织得到抑制,枝晶变得细小致密,晶粒尺寸减小了70.1%,组织均匀性好。显微硬度测试表明,经复合场处理后Cu-20Pb亚偏晶合金显微硬度得到提高,平均显微硬度提高了29.68%。摩擦磨损试验表明,复合场下制备的Cu-20Pb亚偏晶合金拥有更低的摩擦因数和磨损量,合金的耐磨性能得到提高。

强脉冲电流对Cu-20Pb亚偏晶合金组织和性能的影响

在不同的强脉冲峰值电流作用下制备Cu-20Pb亚偏晶合金,分析合金的显微组织和物相组成,研究合金的显微硬度和耐磨性能。结果表明,Cu-20Pb亚偏晶合金由基体α-Cu和基体α-Cu之间的Pb相组成。脉冲峰值电流为0时,合金枝晶稀疏,晶粒较大,基体上存在偏析组织;峰值电流为1 500A时,合金的晶粒细小,组织均匀性好,合金的平均显微硬度(HV0.49)最大,为58.04,与0时的合金相比提高了28.58%;脉冲峰值电流在0～1 500A时,随着脉冲峰值电流的增大晶粒细化,平均显微硬度随着脉冲峰值电流的增加而增大;峰值电流由1 500A增到2 000A时,晶粒变大,平均显微硬度降低。摩擦试验结果表明,脉冲峰值电流在1 500A时合金摩擦性能最佳。

成品退火工艺对Cu-20wt%Fe原位复合带材组织和性能的影响

通过拉伸性能和导电率测试、扫描电镜微观组织观察和能谱分析,研究了不同成品退火工艺下Cu-20wt%Fe原位复合带材的抗拉强度、导电率和富铁相的变化规律。结果表明,经退火处理后,部分厚度较小的富铁相可以回溶到铜基体中,随着退火温度的升高,富铁相回溶增多,残留的扁长富铁相最终呈断续分布。带材抗拉强度随退火时间的延长先显著下降至380~440 MPa,随后下降速率明显放缓,甚至出现轻微波动上升,最终趋于平稳,而退火温度越高,抗拉强度越低。带材导电率随退火时间的延长迅速提高至31%IACS~37%IACS,随后变化缓慢、略有波动,最终趋于平稳。Cu-20wt%Fe原位复合带材较理想退火工艺为450℃×60 min。