添加Si和Al的Cu-9Ni-2.5Sn合金的热处理工艺

对同时添加Si和Al的Cu 9Ni 2 5Sn合金进行了热处理工艺试验。通过金相、透射电镜观察其组织 ,并对其硬度、电导率进行了测量。分析结果表明 ,经添加Si和Al的Cu 9Ni 2 5Sn合金宜采用热轧 (96 0℃～ 70 0℃ )空冷 +冷轧 (变形量 90 % ) +时效 (480℃ )的热处理工艺。经此工艺处理后 ,合金在保持硬度不变的同时 ,其电导率显著提高。

制备工艺对Cu-15Ni-8Sn合金晶粒特征和力学性能的影响

对比了Cu-15Ni-8Sn合金铸态、均匀化退火态(850℃×8 h)、锻造态、固溶态(840℃×1 h)和时效态(400℃×6 h)的硬度、强度和伸长率变化规律,分析了不同工艺状态下合金的显微组织和断口形貌。结果表明:铸态合金的组织为发达的树枝晶;经均匀化退火后,枝晶组织消失,层片状组织完全溶于铜基体;均匀化退火态合金经锻造后,晶粒尺寸明显减小,平均晶粒尺寸从58.78μm减小到4.22μm,抗拉强度由395.39 MPa提高到659.50 MPa,细晶强化为主要强化机制;固溶态合金由于溶质原子的充分固溶,伸长率大幅提升到46.7%;进一步经时效处理后,抗拉强度提高到802.50 MPa。

干摩擦条件下载荷和频率对Cu-15Ni-8Sn合金摩擦磨损性能影响研究

目的研究不同摩擦载荷及频率条件下Cu-15Ni-8Sn合金摩擦因数及磨损率的变化规律,探明机械参量变化对合金摩擦学性能的影响机制。方法采用熔炼法制备Cu-15Ni-8Sn合金,在干摩擦条件下对合金进行变载荷/变频率的销盘式往复摩擦实验,并对其摩擦因数、磨损率、磨损形貌及摩擦界面进行形貌及成分分析。结果随摩擦载荷的增大,2种载荷下Cu-15Ni-8Sn合金摩擦因数均呈现先增大后减小的趋势,整体在0.5~0.8之间;磨损体积随载荷的增加而增加;在2 Hz条件下合金的比磨损率随摩擦载荷的增大先降低后升高,在5 Hz条件下合金的比磨损率随摩擦载荷的增大先升高后降低;在高频高载条件下,磨损最为严重。磨痕及摩擦副表征结果显示,在干摩擦条件下,Cu-15Ni-8Sn合金主要以磨粒磨损和疲劳磨损为主;在摩擦过程中,合金基体及对偶同时发生磨损,剥落物以磨屑形式参与摩擦,因此在摩擦界面间发生元素转移。结论在干摩擦条件下,相较于摩擦频率,Cu-15Ni-8Sn合金受摩擦载荷的影响更大。合金磨屑以细小的颗粒状为主,但在低频率、高载荷条件下,会有大块片状磨屑。在干摩擦过程中,对磨副与合金之间会发生相互转移。随着载荷、频率的增加,摩擦层厚度也会变大,且摩擦过程中摩擦层内无剧烈氧化。

Cu-15Ni-8Sn合金的热变形行为和热加工图

借助Gleeble-3500热模拟试验机研究了Cu-15Ni-8Sn合金在变形温度为933~1083 K,应变速率为0.001~10 s^(-1)条件下的热压缩变形行为,通过Arrhenius模型建立了合金的热压缩变形本构方程并对其准确性进行了验证,基于动态材料模型得到了合金的3D热加工图。结果表明:合金适宜的热加工区间为变形温度993~1083 K,应变速率0.01~0.1 s^(-1);在应变速率为0.01 s^(-1)时,随着变形温度的升高,合金的位错密度逐渐降低,动态再结晶体积分数逐渐增加,小角度晶界逐渐转化为大角度晶界,动态再结晶产生的软化效果使得合金的变形抗力逐渐降低。

激光选区熔化Cu-15Ni-8Sn合金的显微组织、拉伸和摩擦磨损性能

高Sn含量的Cu-15Ni-8Sn合金在传统铸造过程中极易产生Sn宏观偏析,降低材料的力学性能。为缓解偏析程度,采用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备此合金,通过XRD、OM、SEM、EPMA、EBSD、TEM、激光共聚焦显微镜等方法研究了合金的显微组织、拉伸和摩擦磨损性能。结果表明:SLM快熔快凝的工艺特点能够将Sn偏析抑制在微米级别,大量的Sn固溶到基体中,同时晶粒被细化到约2.13μm;显微组织由贫Sn的α-Cu(Ni,Sn)基体和富Sn的γ-(Cu_(x)Ni_(1−x))3Sn沉淀相颗粒组成,γ颗粒直径约0.2μm。试样具有优异的强度和韧性,抗拉强度为(572.99±11.07)MPa,断裂伸长率为(12.36±1.66)%。SLM成形Cu-15Ni-8Sn合金的高强度来源于细晶强化、固溶强化、析出强化和位错强化的贡献,其摩擦因数为0.5032,磨损机制为磨粒磨损,具有较高的耐磨性能。

浇注温度对立式连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金铸锭锡偏析的影响

采用立式连续铸造法制备φ160 mm的Cu-15Ni-8Sn铸锭,研究浇注温度对合金铸锭中Sn元素偏析的影响。结果表明:较低的浇注温度可以有效抑制Sn的宏观偏析。当浇注温度为1235℃时,相对偏析度为3.7%;浇注温度的降低可以有效地提高枝晶偏析的均匀性,随着浇注温度从1400℃降低到1235℃,偏析组织体积分数由表层至心部的变化幅度从35.5%降低至8.8%。此外,浇铸温度的降低也可以有效细化铸锭二次枝晶间距及偏析组织,随着温度的降低,偏析面积>0.001 mm2的占比逐渐下降,偏析面积0.0001~0.001 mm2的占比逐渐上升。

垂直半连续铸造Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能研究

采用垂直半连续铸造法制备Cu-15Ni-8Sn合金,并对合金的凝固组织、元素偏析以及热处理后的组织和性能进行了分析。采用普通熔铸法制备Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织主要由贫Sn的α-Cu(Ni,Sn)固溶体、富Sn的γ相以及片层状的(α+γ)组成,并且Sn元素主要偏聚在晶界上。在垂直半连续铸造的过程中同时施加机械振动和电磁场具有明显的晶粒细化效果,同时有效减轻了Sn元素的宏观反偏析和微观晶界偏析,富Sn相比较均匀地分布在晶粒内部和晶界上。Cu-15Ni-8Sn合金经过850℃固溶、90%轧制和400℃时效1 h后可获得最佳的综合性能,此时合金的硬度为HV401,导电率为8.4%IACS,抗拉强度为1233MPa,屈服强度为1185MPa,伸长率为4.5%。

Cu-9Ni-6Sn合金概述

综述了Cu-9Ni-6Sn合金的组织特征与强化机理,着重叙述了添加Mn对合金性能的改进,并介绍了合金的应用情况。

Y对铸态Cu-15Ni-8Sn合金性能及Sn元素分布的影响

利用传统熔铸法制备了Cu-15Ni-8Sn和Cu-15Ni-8Sn-0.57Y合金,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和直读光谱仪等研究了Y元素对铸态Cu-15Ni-8Sn合金的组织、力学性能和Sn元素分布的影响。结果表明:添加Y能细化铸态Cu-15Ni-8Sn合金的枝晶形貌,使合金中层片状过渡组织(α+γ相)减少,并且可以抑制Sn元素的宏观偏析,铸锭中部和下部Sn元素宏观偏析程度分别改善了28%和9%;此外添加Y元素后,Cu-15Ni-8Sn合金硬度由108 HB增加到116.3 HB,导电率由9.834%IACS下降到6.634%IACS。

固溶和时效对挤压态Cu-15Ni-8Sn合金组织和性能的影响

首先对挤压态Cu-15Ni-8Sn合金进行不同温度固溶处理1 h,优化出合适的固溶温度,在此基础上,对合金进行了400℃时效2 h的处理,采用光学显微镜、扫描电镜、拉伸试验及洛氏硬度计等分析了挤压态、固溶态和时效态合金的微观组织、断口形貌、抗拉强度和硬度。结果表明:挤压态合金晶界和晶内分布大量富Sn相,合金硬度为81.5 HRB,抗拉强度为597 MPa;随着固溶温度的升高,合金晶粒尺寸开始长大,第二相颗粒逐渐固溶入基体中,当固溶温度为840℃时,第二相颗粒基本完全固溶到基体中,合金晶粒尺寸为75~180μm,当固溶温度达到860℃时,晶粒出现过烧,表明合金的最佳固溶温度为840℃,此时合金的硬度为55.6 HRB,抗拉强度为396.5 MPa;时效后合金的力学性能得到显著提升:硬度为105.4 HRB,抗拉强度为839.8 MPa,与经840℃固溶处理的合金相比,分别提高了89.6%和112%。

稀土元素镧对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析研究添加稀土元素镧(La)及其添加量对Cu-15Ni-8Sn合金组织及性能的影响。研究结果表明,添加微量La元素可以细化枝晶组织,改善合金的枝晶偏析,并且随着La添加量增加,改善效果越明显。La可与Ni或Sn反应形成LaNiSn相或La_(5)Sn_(3)相,并且随着La添加量增加,析出相逐渐由LaNiSn相向La_(5)Sn_(3)相转变。添加0.8%(质量分数,下同)La可以有效抑制形成不连续沉淀,分布在晶界上的La_(5)Sn_(3)相可以占据不连续沉淀的形核位点,分布在晶体内的La_(5)Sn_(3)相可以抑制不连续沉淀前沿界面的移动,共同作用抑制了Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金时效过程中不连续沉淀的形成。此外,Cu-15Ni-8Sn-0.8La合金在450℃时效30 min获得HV硬度峰值为324。

机械合金化Cu-9Ni-6Sn合金的时效

本文对机械合金化法制备的 Cu-9Ni-6Sn合金的时效过程研究后发现 ,时效时发生调幅分解的临界温度为 4 0 0 -4 50℃。时效前施加一定冷形变量能够加速合金时效强化过程的进程 ,而且还提高了时效后硬度值。

铝含量对Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn合金组织与性能的影响

通过合金成分设计,制备了3种不同铝含量(质量分数为分别0,0.93%,2.43%)的Cu-5.6Ni-2.5Mn-2Sn合金,并对其进行了不同的冷变形和热处理,研究了铝含量对其组织与性能的影响。结果表明:3种合金铸态组织中枝晶发达,存在锡原子偏聚;经各自最佳时效工艺处理后,含2.43%铝合金的硬度最大,达到236 HV,不含铝合金的电导率最高,达到15.3%IACS;随变形量的增加,合金的硬度不断增大;当冷变形量为50%时,含2.43%铝的合金硬度最高,达到260 HV,电导率为10.7%IACS,且加工时未出现裂纹.可以替代Cu-9Ni-6Sn合金。

添加Mn和Cr对Cu-9Ni-6Sn合金组织与性能的影响

对中频真空熔铸含Mn量为0 76wt%～1 05wt%和Cr量为0 19wt%～0 21wt%的Cu 9Ni 6Sn合金的铸锭组织、时效和形变时效特征及其组织变化作了研究。实验证明:(1)0 76wt%～1 05wt%Mn、0 19wt%～0 21wt%Cr能完全固溶于Cu 9Ni 6Sn合金中;(2)含少量的Mn、Cr的合金的铸锭组织、时效硬化、形变时效和组织变化等基本特征与不含Mn、Cr的合金相类似,但少量Mn、Cr促进合金时效、形变时效过程,提高最佳时效温度,增加硬化效果和盐酸、硫酸水溶液中的耐蚀性。

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.15Si合金组织与性能研究

研究了在Cu-9.5Ni-2.3Sn合金中添加质量分数为0.15%的Si后对该合金铸态及时效态微观组织、电导率和硬度的影响.结果表明:添加0.15%的Si后,合金出现发达的树枝状晶体,且有Ni_2Si、Ni_3Si、Ni_3Sn和Ni_4Sn相出现.经400℃×4 h时效处理后,Ni_2Si、Ni_3Si相的析出使得合金得到强化.合金电导率随时效时间的延长和温度的提高而升高,硬度在时效初期随时效温度的提高和时效时间的延长而提高,在430℃时效2 h和在400℃时效8 h得到峰值,较佳时效工艺为400℃×8 h.

喷铸法和平面流铸法制备的Cu-9Ni-6Sn合金的组织研究

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜及能谱仪研究了喷铸法和平面流铸法制备的Cu-9Ni-6Sn合金的组织。结果表明,采用喷铸法制备的合金组织为均匀粗大等轴晶组织,它能有效地抑制Sn的偏析;采用平面流铸法制备的合金组织由连续玻璃基体和不同尺寸大小的颗粒状晶体组成,Sn的局部偏析现象依然存在。

Cu-9.7Ni-1.98Sn合金加工工艺研究

本文研究了铸态Cu-9.7Ni-1.98Sn合金的抗拉强度和导电性能,对合金的熔铸和热轧工艺进行了初步探讨。

喷射沉积法Cu-9Ni-6Sn合金的组织与性能研究

用硬度测量仪、光学显微镜、电子探针、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了喷射沉积Cu-9Ni-6Sn合金的相组织以及时效过程的组织变化和时效强化,并与熔铸法制备的同种合金进行对比。结果表明,喷射沉积法能优化合金组织,有效地抑制Sn的偏析;Spinodal分解和亚稳相γ′是形成合金时效强化的主要原因;冷变形能加速合金时效强化。

喷射沉积Cu-7.5Ni-2.5Sn合金组织性能的研究

采用喷射沉积技术制备Cu-7.5Ni-2.5Sn合金,分析其显微组织与性能,并与熔铸态同类合金比较。研究结果表明:喷射沉积Cu-7.5Ni-2.5Sn合金具有细小的等轴晶组织,Sn分布较均匀,熔铸Cu-7.5Ni-2.5Sn合金为发达的树枝晶组织,Sn在晶界严重偏析;二种不同工艺制备的合金性能比较,喷射沉积合金具有更加优异的性能,其硬度、抗拉强度(σb)、屈服强度(σs)和伸长率(δ)分别比熔铸态合金提高38HRA、115.7MPa、29.8MPa和3.8%。

添加Fe对Cu-9Ni-6Sn合金组织与性能的影响

本文对真空熔铸含Fe量为 0 37～ 1 36wt%的Cu 9Ni 6Sn合金的铸锭组织 ,时效和形变时效特征及其组织变化作了研究。实验证明 :(1 ) 0 37～ 1 36wt%Fe能完全固溶于Cu 9Ni 6Sn合金中 ;(2 )含少量Fe的合金的铸锭组织、时效硬化、形变时效和组织变化等基本特征与不含Fe的合金相类似 ,但少量Fe促进合金时效、形变时效过程 ,增加硬化效果。