Cu-Ni-Sn合金精加工表面残余应力有限元仿真研究

为研究Cu-Ni-Sn合金精加工后表面残余应力层深分布及大小,根据室温和高温下Cu-Ni-Sn合金流动应力—应变曲线数据,构建了试验条件下Cu-Ni-Sn合金的J-C本构模型,采用有限元分析法研究了切削参数和刀具几何角度对Cu-Ni-Sn合金加工表面残余应力的影响规律,并采用正交试验法和极差分析法对表面残余应力进行了优化分析。分析结果表明:Cu-Ni-Sn合金精车加工后,表层残余应力呈现“勺型”分布,表层残余拉应力沿深度方向转变为压应力;表层最大残余拉应力和最大残余压应力与切削速度和切削深度呈正相关,最大残余拉应力随刀具前角增大而减小;表层残余拉应力与最大残余压应力随刀具后角的增大而减小;采用正交试验法和极差分析法得到对表层最大残余拉应力的影响显著性排序为切削速度>刀具前角>刀具后角>切削深度。

Cu-Ni-Sn三元系相平衡的热力学计算

基于Cu-Ni-Sn三元系的相平衡和热力学的实验信息,采用亚正规溶体模型描述液相和fcc相的Gibbs自由能,为了预测该体系中bcc相的A2 B2有序无序转变,bcc相的Gibbs自由能采用双亚点阵模型进行描述。利用CALPHAD(相图计算)方法评估了Cu-Ni-Sn三元系各相的热力学参数,计算的富Cu侧相图和热力学性质与实验数据比较一致。并对该三元系中bcc相的A2 B2有序无序转变及fcc相的溶解度间隙进行了计算。这些计算结果对利用析出强化以及Spinodal分解开发高强度和高导电性的新型Cu基合金的组织设计具有一定的指导意义。

国内Spinodal分解Cu-Ni-Sn系合金研究进展

全面回顾了国内自开展Spinodal分解Cu-Ni-Sn系合金研究以来所做的工作,系统介绍了Cu-Ni-Sn系合金的组织、性能、添加元素的作用以及制备方法,并指出进一步提高合金性能、开发能抑制Sn偏析的合金制备新技术是今后研究的方向。

电沉积Cu-Ni-Sn工艺的研究

对电沉积Cu-Ni-Sn工艺进行了研究,并确定了最佳的工艺配方。研究了镀液的电流效率、分散能力、覆盖能力及镀层的结合力等性能。结果表明:该工艺操作简单方便,有望成为一种制备Cu-Ni-Sn合金的新方法。

高弹性合金Cu-Ni-Sn的研究与发展

阐述了Cu-Ni-Sn合金依靠其良好的力学性能和环保等特点,作为一种有望替代铍青铜的新型铜基弹性合金,被广泛应用于制作各种接插件、弹簧件和开关等弹性元件.文章介绍了该合金国内外研究现状和制备工艺,分析了Ti、Si、Cr、Al、Co、Fe、In和Mn等元素对合金组织和性能的影响,指出了Cu-Ni-Sn合金未来研究的重点应集中在降低合金偏析程度、优化加工工艺和添加适当微量元素提升其性能等方面.

Cu-Ni-Sn合金的研究与应用

介绍了Cu-Ni-Sn合金的调幅分解强化机理,重点阐述了微量添加元素、热处理条件对Cu-Ni-Sn合金组织性能的影响,并指出了Cu-Ni-Sn合金今后的研究方向。

Cu-Ni-Sn系弹性材料的研究现状与发展

回顾了Cu-Ni-Sn系合金的发展和应用,以及其逐步代替铍青铜弹性合金的发展趋势。并综述了Cu-Ni-Sn系合金目前常用的制备工艺,着重介绍了Cu-Ni-Sn系合金的组织性能及其优点,最后指出了新型Cu-Ni-Sn系合金的发展方向。

Cu-Ni-Sn系合金Spinodal分解热力学

本文从三元系 Spinodal 分解的热力学判据,Gxx（δX）2+2GxyδXδy+Gyy（δy）2【0出发,分析讨论了 Cu-Ni-Sn 三元系合金 Spinodal 分解的热力学问题,利用相应的二元相图及热力学数据,以规则溶液作近似,估算出组元间的交互作用系数,应用计算机计算了不同温度下 Spinodal 分解的成分范围,结果表明计算的化学 Spinodal线均在相应温度的溶解度曲线内侧,对 Cu-15Ni-8Sn 这一合金通过透射电镜观察和 x 光小角散射分析等手段进行了试验验证。

溶质元素(Ni,Sn)总量对Cu-Ni-Sn合金导电性能的影响

为提升Cu-Ni-Sn合金的导电率,系统研究了溶质元素（Ni,Sn）含量对导电Cu合金导电率和硬度的影响.通过对现有典型牌号Cu合金进行成分解析,发现在Ni、Sn原子比为3/1时合金具有高的导电率和强度,故本工作固定Ni、Sn原子比为3,改变Ni和Sn总量,设计了一系列三元成分合金;采用真空电弧熔炼工艺制备合金锭,随后进行1093 K/1 h固溶＋65％～75％变形冷轧＋673K/2 h时效处理.实验结果表明,经过固溶＋变形＋时效处理后的Cu合金的导电率随溶质元素（Ni＋Sn）含量增加而降低,而硬度变化则呈相反趋势;系列Cu合金的弹性模量随（Ni＋Sn）含量基本保持不变.由此,为使Cu合金的导电率不低于15.0％ IACS、且保持一定的强度,溶质元素（Ni＋Sn）含量应为10.0％≤y（Ni＋Sn）≤16.0％（质量百分比含量为12.0％≤w（Ni＋Sn）≤18.0％）.

Cu-Ni-Sn系和Al-Si-Cu系铸造合金带的组织和性能

据加拿大工业材料研究所的资料称,采用在两个被冷却的铜轧辊之间铸造液态金属方法生产薄带材,既可取消流程中的部分热轧工序,又可达到节能目的和提供生产新型合金制品的可能性。他们研究了厚度1.4～2毫米的C-725铜合金带和380铝合金带。这些带材是在轧辊直径60厘米,长度10厘米、速度5转/分钟的辊式机上铸造的。C-725铜合金中添加有8.5～10.5％的镍和1.8～2.8％的锡。380铝合金的成份是硅9.16％、铜3.25％、锌2.41、余量为铝。

真空熔铸法和快速凝固法制备的Cu-15Ni-8Sn-XSi合金的组织研究

利用金相、扫描电镜及电子能谱微区成分分析等方法对采用真空熔铸法和快速凝固法制备的不含Si及添加不同Si含量(0.3%和1.2%)的Cu-15Ni-8Sn合金的铸态组织形貌及构成进行了研究。结果发现,采用真空熔铸法所制备的合金的铸态组织具有发达的枝晶,且明显地分为3层,添加的Si由于与Ni结合生成Ni3Si相而细化了枝晶。与真空熔铸法相比,采用快速凝固法制备的添加少量Si的合金,其晶粒均匀细小,枝晶基本消除,微区成分更均匀。相对Si含量较少(0.3%)的合金,当Si含量增加到1.2%时,由于Si抑制了Sn在基体中的固溶度,导致合金中Sn的显微偏析有所加剧。

几种纳米固体润滑添加剂热稳定性及其对基础油黏度的影响

采用综合热分析仪测试纳米铜、镍、锡和SiO2粉以及超细蛇纹石粉的差热分析曲线,研究了常用固体润滑添加剂的热稳定性,并用平氏毛细管黏度法研究了含不同质量分数纳米金属Cu-Ni-Sn粉、纳米SiO2粉和超细蛇纹石粉对基础油黏度及黏度指数的影响。结果表明:纳米铜、镍、锡和SiO2粉以及超细蛇纹石粉等几种固体润滑添加剂的热学性质比较稳定,在200℃以前不发生氧化现象,其对基础油的黏度和黏度指数没有影响,具备作为润滑油添加剂的条件。

Cu-10Ni-4.5Sn合金的铸态组织、性能及退火工艺

以Cu-10Ni-4.5Sn为研究对象,探讨合金的铸态组织、性能,以及均匀化处理及软化退火条件等对后续固溶时效处理强化效果的影响。试验研究表明,铸锭在冷轧开坯前,采用750℃×12h均匀化处理(均匀化处理后铸态合金的抗拉强度和电导率分别为241.3MPa和5.8MS/m),经过总加工率为60%的冷轧后,在700℃×6h条件下软化退火,再经总加工率为85%的冷轧,在800℃×1h固溶处理及400℃×6h下进行时效处理后,其带材的电导率及硬度(HV)可达8.8MS/m和378.6,合金抗拉强度及伸长率分别为1275.9MPa和3.0%。

机械合金化程度对Cu-15Ni-8Sn合金性能的影响

通过机械合金化 (MA)制备出未合金化 (均匀混合 )、部分合金化和完全合金化 3种Cu 15Ni 8Sn(质量分数 ,% )粉末 ,经粉末冶金工艺成型。利用X射线衍射仪 (XRD)和扫描电镜 (SEM)分析了 3种粉末的晶粒尺寸、畸变能、晶格参数和颗粒大小 ,测试了合金时效前后的硬度 ,研究了机械合金化程度对该材料成型性能及其Spin odal调幅分解的影响。结果表明 ,在压制和烧结性能方面 ,未合金化粉末最好 ,完全合金化粉末稍好于部分合金化粉末 ;通过轧制能有效地提高部分和完全合金化粉末制成合金的密度 ;冷形变时效后完全合金化粉末制成的合金具有最大峰值硬度 ,且过时效时间延长。

相变研究的重要性——以Spinodal分解示例

以Spinodal分解为例,说明相变研究的重要意义。铁素体不锈钢中呈现400-550℃时效脆性的原由为Spinodal分解而非有序化。介绍了含不溶区间及Spinodal线的Fe-Cr相图。Mn-Al-C钢奥氏体经Spinodal分解显示抗拉强度和屈服强度分别增至1120 MPa和1080 MPa,伸长率约30%,值得给予关注。Cu-15Ni-8Sn和Cu-15Ni-8Sn-0.2Nb合金由于Spinodal分解和有序析出相呈显著强化,并具良好应力松弛,高的弹性模量和导电性。Cu-Ni-Sn经Spinodal分解还会出现胞状或条状组织,称非连续Spi-nodal分解,铝合金时效时也会发生Spinodal分解,Co45Cu55薄膜通过Spinodal分解显示18%的最大巨磁阻。

强度与延性良好的Cu-Ni-Sn纺锤合金

通过改进工艺可以使铜合金的屈服极限(此处屈服极限的定义是受力产生0.01%塑性变形时的屈服强度—原注)达到100000磅/吋~2以上。例如,改进型的铍铜系合金,其屈服极限可按近175000磅/吋~2。由于铍铜合金的昂贵价格及其它性能缺点,促使人们广泛研究其代用品,作为弹簧和接插件用的高强度材料。鉴于Cu-Ni-Sn合金具有潜在的广泛的时效硬化能力,目前贝尔实验所正对此进行研究。

冷变形对Cu9 Ni6 Sn 0.3 Ce合金Spinodal分解动力学的影响

用力学性能、电阻率、X-射线衍射和 TEM 技术研究了冷变形对 Cu 9 Ni 6 Sn 0.3 Ce 合金spinodal 分解动力学的影响。冷变形后直接时效合金表明强化过程加强。根据位错理论的讨论,冷变形合金中加速强化的特征,可以归结为加速了 spinodal 分解动力学过程。

超高强度铜合金形变热处理的研究

对铜镍锡合金的高强性进行了研究 ,通过对该合金进行熔炼、变形及时效处理 ,得到了该合金的硬度值。

Cu-9.5Ni-2.3Sn-0.2Si合金铸态组织与时效性能的研究

应用金相显微镜、能谱仪、X-射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、维氏硬度计等仪器,分析了添加0.2%(质量分数)Si对C72500合金的铸态微观组织、时效后的微观组织、电导率和硬度的影响。结果表明:向C72500合金中添加0.2%Si后,合金铸态组织呈明显的树枝晶状,且枝晶发达,组织中出现了Ni2Si、NiSn、Ni3Sn相,经400℃×4h时效后,由于Ni2Si、Ni3Si相的析出,通过阻碍晶粒长大和时效沉淀而强化。合金的电导率随时效时间的延长或时效温度的提高一直增大,随后增加减缓,而合金的硬度与时效时间、时效温度曲线是单峰曲线,并随时效时间的延长或时效温度的提高先增大后减小,合金时效制度以400℃×6h为宜。

热挤压态Cu-17Ni-2.5Sn-1.5Al合金的显微组织及强化机制

对铸造态Cu-17Ni-2.5Sn-1.5Al合金依次进行930℃×2.5h均匀化退火处理和950℃热挤压,研究了热挤压态合金的显微组织和拉伸性能,分析了其强化机制。结果表明:热挤压态合金的组织发生明显细化,平均晶粒尺寸约为32μm,基体组织中存在弥散分布的球形Ni3Al相,其直径约为10nm;热挤压态合金的抗拉强度达922MPa,屈服强度为779 MPa;合金中存在细晶强化、固溶强化以及第二相析出强化等3种强化机制,且以固溶强化为主,固溶强化占总强化效果的56%;铝元素主要起固溶强化和第二相析出强化作用。