冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

Si含量对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金组织和性能的影响

采用搅拌铸造工艺制备不同Si含量合金,旨在揭示Si含量对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金微观组织、力学性能和耐磨性的影响。结果表明,随着Si含量升高,合金中共晶Si长径比和平均长度先升高后降低,Si含量为16wt.%合金的长径比和平均长度最大,分别为8.8μm、24.1μm。经过520℃/6 h固溶+180℃/5 h时效处理后,共晶Si形貌由纤维状变为球状,初晶Si棱角钝化。合金中共晶Si长径比和平均长度均有明显降低,保持与铸态合金相同的变化趋势;Si含量为16wt.%合金的长径比和平均长度分别为3.5μm、12.4μm,初晶Si尺寸没有明显变化。随着Si含量的升高,铸态合金拉伸性能逐渐降低,宏观硬度逐渐上升。经过T6热处理后,合金的拉伸性能和宏观硬度有了明显提升,保持与铸态合金相同的变化趋势,随着Si含量的升高,合金磨损失重减少,耐磨性得到改善。Si含量为16wt.%的合金磨损失重最少,耐磨性最好;继续增加Si含量时,合金耐磨性降低。

Si含量对汽车用铝合金组织和性能的影响

制备了不同Si掺杂质量分数的汽车用铝合金材料,通过XRD、OM、SEM、力学性能试验和摩擦磨损试验研究了Si质量分数对铝合金物相结构、显微组织、硬度、拉伸强度、磨损性能和磨损形貌的影响。结果表明,铝合金主要是由α-Al、Mg、Si以及第二相Mg_(2)Si和Mg_(17)Al_(12)组成,Si掺杂质量分数的增加细化了珊瑚状的α-Al相,第二相主要析出在晶界处。随着Si掺杂质量分数的增加,铝合金的拉伸强度和硬度先增大后减小,屈服强度持续增大,断裂延伸率持续降低,Si掺杂质量分数3%的铝合金的拉伸强度达到最大值264.8 MPa,对应的屈服强度为189.6 MPa,硬度为最大值58.8 HV,对应的断裂延伸率为10.6%。磨损测试结果表明,磨损量和摩擦系数均随Si掺杂质量分数的增加表现出先降低后增大的趋势,当Si掺杂质量分数为3%时,铝合金的摩擦系数和磨损量均达到了最低值,分别为0.052及64.8 mg,铝合金的耐磨损性能最佳,磨损面中犁沟的方向均匀一致。

超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的强化行为及模型

基于XRD、OM、SEM和TEM分析,研究超高强Ti-15Mo-2.7Nb-3Al-0.2Si钛合金的组织演变及强化行为。结果表明,位错强化和析出强化效应对该合金的屈服强度影响较大。冷轧+再结晶+冷轧+双时效组合工艺可获得1518 MPa的最高屈服强度,这主要归因于显微组织中的高密度残存位错及密集而细小的次生α相。建立复合强化模型,其预测误差在16.6%以内。此外,研究发现次生α相体积分数的增加可以不断强化晶内区域,这使得沿晶断裂开始出现并逐渐占据整个断裂面。

Y/Al-5Ti-1B复合变质对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响

在传统铸造Al-Si合金中存在的粗大树枝晶α-Al相以及针状共晶Si严重割裂基体,显著降低合金的力学性能。为细化Al-Si合金的组织,提升其力学性能,本文使用扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)、X射线衍射仪(XRD)以及万能材料试验机,研究了不同添加量Y/Al-5Ti-1B变质剂(Al-5Ti-1B均为2%,稀土Y分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,质量分数)对Al-7Si合金微观组织和力学性能的影响,并探究了其对Al-7Si合金的变质机理。实验结果表明,当Al-5Ti-1B含量为2%、稀土Y含量为0.4%时,变质效果最佳,共晶Si由粗大针状变为细小颗粒状,长和宽分别减小至2.7和0.8μm,相较于未经变质处理的Al-7Si合金,减小了90.6%和4.7%。合金抗拉强度由原来的168.1 MPa提升至209.1 MPa,增加了24.4%。同时伸长率从6.23%提升至9.62%,增长了54.4%。此外,合金的断裂方式也从脆性断裂转变为韧-脆混合断裂。

微量元素Si对K452镍基铸造高温合金组织和力学性能影响的研究

研究了Si元素含量对K452镍基铸造高温合金标准热处理态微观组织形貌、拉伸和持久性能的影响。通过OM、SEM和EDS等表征及力学性能测试,发现在K452镍基铸造高温合金中,Si的添加量对碳化物形貌和分布有很大影响。由于Si元素含量的提高,分布于晶界上的碳化物数量随之增多。Si对拉伸强度的影响和Si的添加多少有关,低于0.5wt%的Si对合金抗拉强度影响不明显,可是Si添加量大于1.0wt%时,合金的抗拉强度明显减小。合金在900℃/200 MPa条件下持久寿命随着Si含量的增加而显著降低。

孔隙和α-Al(Fe/Mn)Si相对高压压铸Al-7Si-0.2Mg合金塑性的影响

采用高压压铸工艺制备两批次不同尺寸的Al-7Si-0.2Mg(质量分数,%)合金,获得显微组织和孔隙非均匀分布的薄壁铸件,并对比研究孔隙和显微组织对铸态合金塑性的影响。结果表明:不同铸件和不同位置样品的伸长率有较大波动(9.7%~17.9%)。当合金存在大面积孔隙时,有效承载面积减小导致由孔隙产生的应力集中使合金伸长率显著降低。当合金只存在小面积孔隙时,塑性变形过程中合金中的α-Al(Fe/Mn)Si相先于共晶硅相发生脆性断裂,α-Al(Fe/Mn)Si相的数量密度对伸长率的波动起主导作用,具有高数量密度α-Al(Fe/Mn)Si相试样的伸长率显著降低。此外,局部较高的冷却速率导致铸件α-Al(Fe/Mn)Si相数量密度的增加。

双尺度Fe_(3)Si相调控对Cu-2.5Fe-0.2Si合金组织和性能的影响

通过在铜铁合金中添加微量Si元素,并利用组合形变热处理工艺对亚微米级Fe_(3)Si相和纳米级Fe_(3)Si相的析出行为进行调控。结果表明:处理后的Cu-2.5Fe-0.2Si合金中形成了大量细小的再结晶晶粒,其抗拉强度、电导率和伸长率分别为401MPa、69.25%IACS和12.50%。合金中纳米级Fe_(3)Si析出相与铜基体的位向关系为[011ˉ]Cu//[11ˉ1]Fe_(3)Si。双尺度Fe_(3)Si相对合金屈服强度的提高均有贡献。其中,纳米级析出相对屈服强度的贡献值更大,约为亚微米级第二相的6倍。相比于Cu-2.5Fe合金,Si的添加促进了合金基体中铁相的析出及细化,降低了动态再结晶温度,进而实现了合金强度、电导率和塑性的协同提高。

Al−Si−Fe−Mn合金熔体保温过程中富铁相的三维形态特征和生长行为

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热力学计算和同步辐射X射线成像技术研究Al−7.0Si−1.0Fe−1.2Mn合金熔体保温过程中富铁相的形态演变和生长行为。结果表明,随着保温温度的降低,富铁相的形态由粗大的星形和多边形状转变成细小的汉字状以及汉字和多边形的耦合结构。富铁相的三维形貌显示,星形富铁相由多个多分支的初生相和衍生的不规则次生相组成;耦合结构由多面体和枝晶组成;单一汉字相则由枝晶组成。随着保温温度的降低,富铁相的数量、体积分数以及最大富铁相的体积和连通性显著降低。原位同步辐射X射线结果显示,在凝固过程中形成了两类初生富铁相,其中尺寸较小的初生富铁相保留在熔体中,并成为耦合共晶结构富铁相的形核质点。

Si元素对钛合金热稳定性影响研究

在不同温度下对3种不同Si含量的Ti-Si二元合金进行100h的热暴露实验,并通过力学性能表征其热稳定性,研究了Si元素对钛合金热稳定性的影响。结果表明,在实验条件下,Si元素的加入提高了合金的抗拉强度,Si含量越高,强度提升幅度越大;在热暴露过程中,当热暴露温度高于450℃时,Ti-Si合金的抗拉强度呈下降趋势,经500℃/100 h热暴露处理后表现出最差的热稳定性,其中Ti-0.4Si合金的伸长率降低至28.0%。Si元素扩散与偏聚形成的Ti_(5)Si_(3)是影响Ti-Si合金热稳定性的主要因素。

V合金化对Al-9Si合金凝固组织与力学性能的影响

研究了V合金化对Al-9Si合金凝固过程、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在Al-9Si合金中添加V,析出化合物Si_(2)V,而无AlV化合物析出,V对初生α-Al的析出温度无明显影响。随着V量增加,Al-9Si合金的初生α-Al的形核温度和形核过冷度同步增加,0.4%V(质量分数)使形核温度由未添加V的607.5℃上升至612.6℃,过冷度由24℃增加至27.1℃;继续增加V量,形核温度略有升高,但形核过冷度略有减小。V添加使Al-9Si合金初生α-Al晶粒形态由枝晶向等轴晶转变,Al-9Si-0.4V合金的α-Al晶粒尺寸由Al-9Si的593μm细化至302μm。V对共晶Si无变质作用,但V能使针状β-Al_(5)FeSi转变为鱼骨状的Al_(12)(Fe,V)_(3)Si相。0.6%Sb(质量分数)变质Al-9Si-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率为153.9 MPa、78.5 MPa和6.56%,较Al-9Si合金分别提高23.8%、14.1%和102.4%;硬度由47.3 HV提高至59.1 HV。Al-9Si合金的拉伸断口由撕裂棱和解理台阶组成,而Al-9Si-0.4V-0.6Sb合金断口中的解理台阶显著减少,撕裂棱变得更加致密,出现了以共晶Si为中心的韧窝,呈混合断裂特征。

Al-5Ti-1B与Y复合添加对铸造Mg-5Al-5Si合金的影响

【目的】为细化Mg-Al-Si合金中的粗大Mg_(2)Si相,添加Al-5Ti-1B和稀土Y对Mg-5Al-5Si合金进行变质处理。【方法】熔炼制得不同成分的Mg-Al-Si合金,使用多种测试方法对变质前后合金成分、微观组织及力学性能进行分析,并讨论其变质机理。【结果】结果表明:在Mg-5Al-5Si合金中添加Al-5Ti-1B,初生相形貌由粗大块状转变为细枝晶状或多边形状,共晶相数量随着Al-5Ti-1B添加量的增加而减少,合金硬度显著提高,这是因为TiB_(2)为Mg_(2)Si提供了形核基底。当合金中添加1.0%Al-5Ti-1B时,再添加Y会使初生相尺寸进一步减小,形貌规整。当复合添加1.0%Al-5Ti-1B和1.0%Y时,初生Mg_(2)Si相平均尺寸降低到10.2μm,形貌为细小多边形状,合金拉伸力学性能最优,稀土Y的变质机理主要为吸附毒化。

Fe、Ni元素微合金化对Al-11Si铝合金微观组织及力学性能的影响

本研究利用扫描电子显微镜(SEM)、能量散射X射线光谱(EDS)和拉伸试验机,研究了Ni(1.2及1.6wt.%)和Fe(0.6及0.8wt.%)含量对Al-11Si铝合金的微观组织及不同温度下的力学性能的影响。实验结果表明,适量的Ni元素对于Al-11Si合金中富含Fe相的类型、形态和分布具有积极作用。在Al-11Si铝合金中添加1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe可以生成一种类似“汉字状”的富Fe强化相。当进一步增加到1.6wt.%Ni和0.8wt.%Fe后,富Fe相变为了长针状,对Al基体产生严重的割裂作用,降低了合金力学性能。由于含有1.2wt.%Ni和0.6wt.%Fe的Al-11Si铝合金中生成了“汉字状”富Fe强化相,合金的高温拉伸性能得到了显著改善。在350℃的测试温度下,Al-11Si铝合金的抗拉强度(UTS)达到了139 MPa。

固溶处理时间对铸造Al-Si-Mg合金低温力学性能的影响

对铸造Al-7Si-0.3Mg合金进行了20℃、-20℃和-60℃的拉伸试验,研究了固溶时间对其力学性能和显微组织的影响,并分析了Si相对断裂行为的影响及其作用机理。结果表明,随着固溶时间的延长,合金在20℃、-20℃和-60℃下屈服强度、抗拉强度和伸长率都呈先增加后降低的趋势,在固溶时间为10 h时取得最大值。随着固溶时间的延长,合金中Si相的尺寸和长宽比有所减小,在固溶时间为10 h时,合金中尺寸较小的Si相主要呈颗粒状,继续延长固溶时间至15 h时,Si相的尺寸和长宽比增加。随着试验温度的降低,Si相附近的滑移带数量呈现逐渐减少的趋势,较低温度下合金断口附近出现了较多的断裂Si相,但是相对而言,固溶时间为10 h的断裂Si相处的裂纹较小,且断口以小解理平面和韧窝为主,韧性相对未固溶时更好。

离心铸造Al-60Si合金的数值模拟与实验研究

高硅铝合金由于具有较低的热膨胀系数、低密度、导热性能好等良好的物理化学性能,已成为最具有潜力的金属基电子封装材料。然而,高硅铝合金常规制备方法,如粉末冶金等,制备出的合金存在致密度低、合金内部容易产生气孔、组织粗大等问题,且成本较高。本文以Al-60Si超高硅铝合金作为研究对象,采用ProCast数值模拟的方法,计算了不同浇注温度、离心转速等工艺条件下,合金凝固过程中温度场和流场等分布规律,确定最优工艺参数为离心转速800 r/min,浇注温度1200℃,浇注速度16.5 mm/s;并制备了高性能的细晶Al-60Si合金环形铸件,发现铸环外层、中层和内层分布不同尺寸的初生硅相,外层部分大多数是块状初生硅相;中层及内层部分是粗大的板条状初生硅相;通过表征热膨胀系数发现,离心后的Al-60Si热膨胀系数整体小,其中铸环外层区域热膨胀系数最小,性能较好。

AlCrFeMoSi_(x)高熵合金的显微组织和性能研究

采用非自耗真空电弧熔炼法制备了AlCrFeMo和AlCrFeMoSi_(x)高熵合金,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计及电化学测试系统等技术,研究了Si的加入对AlCrFeMo高熵合金的显微组织和性能的影响。结果表明:加入Si元素后,AlCrFeMo高熵合金相结构由单一体心立方(BCC1)结构转变为由BCC1和BCC2组成的双相结构,且形成了少量的Cr_(5)Si_(3)和Mo_(3)Si。这是因为Si元素不仅是BCC相形成元素,也因为其与金属元素间高的负混合焓促进硅化物的形成;Si添加也使AlCrFeMoSi_(x)高熵合金的显微组织转变为枝晶组织加片层状组织。这些变化引起的第二相强化作用、晶界强化作用以及Si原子的固溶强化作用使AlCrFeMoSi_(x)合金的硬度由394 HV升高到549 HV。同时,混合组织间电位差使合金表面发生严重的电偶腐蚀,导致AlCrFeMoSi_(x)高熵合金的腐蚀电流密度由1.71×10^(-8)增加至5.54×10^(-8)A/cm^(2)。

变质剂Nd对Mg-3Si-4Zn-xNd合金组织及硬度的影响

通过向Mg-3Si-4Zn镁合金中添加变质剂Nd,制备了不同Nb含量的Mg-3Si-4Zn-xNd镁合金。通过观察初生及共晶Mg_(2)Si的组织变化,探究变质剂Nd对Mg_(2)Si组织的影响。通过试验探究Mg_(2)Si相的变化对合金力学性能的影响。结果表明,变质剂Nd对初生及共晶Mg_(2)Si相皆有良好的变质作用。当Nd含量为2.5%时,获得最佳的变质效果,初生Mg2Si由平均面积约600μm^(2)(40μm×15μm)的粗大的树枝状组织变为平均面积约139μm^(2)的细小且不规则的多边形块状组织,共晶Mg_(2)Si由平均面积约444μm^(2)的复杂汉字状变为平均面积约145μm^(2)的简单汉字状组织,合金硬度由58.75 HV0.1提高到73.27 HV0.1(最大值),提高24.7%。

NiSiCu合金产品质量异常分析

对非真空熔炼的NiSiCu合金产品质量异常原因进行分析。通过合金成分分析和性能检测及合金生产现场观察,发现合金中添加的Ni、Si元素的总量低、Ni/Si质量比不理想,导致了合金硬度偏低;另外,合金中的Fe元素等杂质含量偏高,降低了合金的导电率。实施改进措施后,生产的NiSiCu合金产品质量和合格率均得到较大的提高。

时效与冷轧对不同成分Cu-Ni-Si合金性能的影响

研究了时效与冷轧对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn和Cu-1.0Ni-0.25Si-0.10Zn合金性能的影响。结果表明,450℃时效时,未冷轧合金的时效析出相长大速度非常缓慢,析出相与基体保持共格关系,其显微硬度曲线无峰值出现;而经60%冷轧合金的时效析出相则迅速长大,析出相与基体的关系从共格关系逐渐演变为半共格乃至非共格关系,其显微硬度曲线出现峰值。结果还发现,经60%冷轧并时效适当时间后,Cu-3.2Ni-0.75Si-0.30Zn合金的电导率十分接近Cu-1.0Ni-0.25Si-0.10Zn合金的电导率,可以用前者替代后者。

Cu-Ni-Si基引线框架合金的组织和性能

设计了4种不同成分的引线框架铜合金,通过对比其硬度、强度、导电性以及软化温度等,分析了合金中P,Ni,Si,Cr合金元素对合金各性能的影响.研究结果表明:采用合理的热处理工艺可以使Cu-3Ni-0.6Si基合金在时效过程中析出尺寸在20～40 nm之间的δ-Ni2Si颗粒,使合金的强度和导电率达到良好的匹配;微量的P能有效地提高合金的强度、硬度和弹性模量,同时使Ni2Si析出颗粒的弥散度提高,尺寸减小,但会降低合金的导电率;少量的Cr能有效提高合金的强度和软化温度.