Cu-Ni-Ti非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷的界面结构及连接强度

采用Cu-Ni-Ti非晶钎料钎焊Si3N4陶瓷,利用SEM、EDS等分析手段研究了其钎焊界面的微观结构。结果表明:反应层由两部分组成,其中紧靠Si3N4陶瓷的反应层Ⅰ由TiN化合物组成,Ti-Si化合物构成了反应层Ⅱ。在1100℃×10 min下钎焊时,其接头强度有最大值284.6 MPa。在相同的钎焊工艺条件下,非晶钎料接头强度高于同成分晶态钎料。

Zn对Cu-Ni-Ti合金电导率和硬度的影响研究

为进一步提高Cu-Ni-Ti合金的导电性能及力学性能,通过添加元素Zn以提高其综合使用性能。根据材料制备工艺过程,制备了不同Zn含量的铸态、轧制态、时效态的Cu-Ni-Ti-Zn合金,分别进行了硬度及电导率测试;通过金相组织分析、扫描电镜及能谱分析,对合金的显微组织及第二相形貌、成分进行了分析;结合差热分析,对时效后的生成相进行了研究,采用Miedema理论模型对各生成相进行了热力学计算。分析结果表明,Zn在Cu-Ni-Ti合金中主要以固溶体的形式存在,并通过细化晶粒作用强化Cu-Ni-Ti合金,同时可促进其他元素的时效析出,从而提高合金的硬度,并保持较高的导电性能。研究结果可为引线框架用铜合金的制备提供参考。

用Cu-Ni-Ti钎料连接Si_3N_4陶瓷的试验研究

采用成分不同的Cu -Ni-Ti钎料进行了Si3N4 /Si3N4 的连接。结果表明 :钎料成分、钎焊工艺参数对连接强度均有重要影响。采用 (Cu85Ni15) 80 Ti2 0 钎料在 1373K× 10min条件下 ,Si3N4 /Si3N4 连接强度达到最大值 2 89MPa。通过对Si3N4 /Si3N4 连接界面的微观分析 ,发现Si向钎料层扩散 ,钎料中的Cu在接头中央富集 ,而Ti、Ni向Si3N4 富集。相对Ni而言 ,Ti的富集区更靠近Si3N4 陶瓷。

合金元素Sn对Cu-Ni-Ti合金微观组织和性能的影响

以超大规模集成电路引线框架用材为研究对象,以前期试验为基础,在Cu-Ni-Ti合金中添加Sn,采用传统金属型铸造成形方法进行熔炼,研究了在C3N1T合金中添加不同Sn含量(0.757%,0.865%和1.187%)对合金显微组织、相变化、电导率和硬度等性能的影响。研究结果表明,Sn可以细化合金组织、显著提高合金硬度和电导率,合金的硬度与电导率综合性能优异,实用价值较高,具有良好的应用前景。

Cu-Ni-Ti合金高温热变形行为及热加工图

采用MMS-100热力模拟机对Cu-Ni-Ti合金进行了温度为700~850℃、变形速率为0.01~10 s-1的等温压缩试验。研究表明,流变应力随应变程度增加快速上升至极限值后逐渐转变为平缓曲线,随温度增加而降低,随应变速率增加而上升。基于应力与变形速率和应变温度之间的关系,构建了Cu-Ni-Ti合金的本构方程和热加工图。得到了Cu-Ni-Ti合金较优热加工工艺:温度为840~850℃,应变速率为0.1~1 s^(-1)。较优工艺条件下,组织为动态回复、再结晶的晶粒,失稳区组织多为细长的纤维组织。

活性Cu-Ni-Ti钎料对Si_3N_4陶瓷浸润性的影响

研究了温度和Ti含量对以Cu85 Ni15 、Cu70 Ni30 、Cu5 5 Ni45 合金为基的Cu Ni Ti合金在Si3N4上浸润性的影响。结果表明 ,随温度和钎料中Ti含量的上升 ,Cu Ni Ti钎料在Si3N4陶瓷上的浸润角减小 ,而随钎料中Ni含量的增加 ,钎料浸润性变差。分析认为 ,钎料在陶瓷上的浸润性不仅取决于活性组元与陶瓷之间反应的标准自由能变化ΔG0 ,还与活性组元在钎料中的存在状态有关。

Cu-Ni-Ti三元系600°C相平衡关系的测定

采用合金相分析法测定了Cu-Ni-Ti三元系在600℃的部分相平衡关系。借助电子探针微区分析方法,对热处理后的Cu-Ni-Ti三元合金的组成相成分进行测定。结果表明,Cu-Ni-Ti三元合金在600℃下生成两个三元化合物,实验检测到3个三相平衡和5个两相平衡;结合三个边际二元系和本文的实验信息,构筑了Cu-Ni-Ti三元系600℃的等温截面。

Cu-Ni-Ti合金的成分-弹性性能关系的高通量表征

铍铜合金性能优异,但潜存毒性危害, Cu-Ni-Ti合金是替代铍铜的潜在候选材料。采用多元扩散偶实验方法对Cu-Ni-Ti合金展开研究,进行Cu-Ni-Ti合金的成分-弹性性能关系的高通量表征。结果表明,根据成分变化情况可将扩散偶Cu-Ni-Ti界面扩散层分为具有独特相组成的若干区域。在650℃热处理400 h后的Cu-Ni-Ti界面扩散层的纳米压痕点区域包括了纯Cu, fcc(Cu), CuTi, fcc(Ti),纯Ti和Cu-Ni无限互溶固溶体等几个相区,在700℃热处理400 h后的Cu-Ni-Ti界面扩散层的压痕点区域依次包括了纯Ti, hcp(Ti),化合物两相区、 Cu-Ni固溶体和纯Ni等几个相区。对应不同相区域和成分,其弹性模量和硬度呈现一定的规律性变化。由本文所述的高通量研究方法和实验结果,可对Cu-Ni-Ti铜合金体系的成分-弹性性能关系进行定性或定量分析。

Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr与Ti-45Ni-5Cu形状记忆合金的相变和形变行为对比

为了开发相变热滞窄、形状记忆性能良好的Ti-Ni基多元形状记忆合金,采用示差扫描量热仪和拉伸试验对比研究了退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr形状记忆合金的相变行为、拉伸性能和形状记忆行为。结果表明:350~700℃退火态Ti-45Ni-5Cu和Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金冷却、加热时的相变类型相同,皆为B2■ΔB19′(B2-母相,CsCl型结构;B19′-马氏体,单斜结构);室温下,两种合金的拉伸曲线特征类似,皆呈现形状记忆效应(SME);随变形温度升高,两种合金均发生SME→SE(超弹性)转变。与Ti-45Ni-5Cu合金相比,Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的马氏体相变温度较低,相变热滞较窄,抗拉强度较低,伸长率较高,形状记忆平台应力较高,SME→SE转变温度较低。350~700℃退火态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金在60℃变形时SE较优。650℃退火态Ti-45Ni-5Cu-0.3Cr合金的塑性最好,伸长率达67.6%。

多孔Ni-Cu-Ti电极的制备及析氢性能

通过电解水生产氢气是一种理想的方法,而电极材料的催化活性决定了电解水的效率。该研究通过粉末冶金方法制备了多孔Ni-Cu-Ti电极,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术对多孔Ni-Cu-Ti电极的微观结构和物相组成进行表征,并通过阴极极化、交流阻抗谱和循环伏安测试技术对电极进行了电化学表征。结果表明,在烧结温度为1000℃、质量比为5.5∶3.5∶1时,多孔Ni-Cu-Ti电极表现出最佳的析氢性能,在1 mol/L的KOH中仅需要79 mV(vs.RHE)的过电位就能实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,其Tafel斜率为117.07 mV·dec-1。

Hf含量对Ti_(49-X)Ni_(44)Cu_(6)Y_(1)Hf_(X)形状记忆合金的组织与超弹性的影响

Ti-Ni-Cu基形状记忆合金具有相变滞后小、可回复应变大、热稳定性好等优良性能。本工作采用非自耗真空电弧熔炼制备了Ti_(49-X)Ni_(44)Cu_(6)Y_(1)Hf_(X)(X=0,2,6,10)形状记忆合金,并研究了Hf含量对其组织、相变行为与超弹性等的影响。结果表明,合金在室温下的主要组织为B2奥氏体与少量化合物相,加载与卸载过程中发生了B2B19′马氏体相变。随Hf含量增加,Ti_(49-X)Ni_(44)Cu_(6)Y_(1)Hf_(X)合金的马氏体相变温度降低,合金的压缩强度和断裂应变均有所降低,应力诱发马氏体的临界应力增加。在压缩应变为3%~11%的应力递增压缩循环过程中,合金出现加工硬化现象,并且可回复应力随着预应力的增加而增加。Hf含量为10%的合金在压缩应变为11%时具有最大的可回复应变7.9%,其中超弹性应变为5.2%。在压缩应变固定为7%的循环压缩过程中,10%Hf的样品循环稳定性较好,可以完全回复。

钎焊温度对TA1/Ti-Zr-Cu-Ni-Ag/TA1接头界面组织性能的影响

采用Ti-Zr-Cu-Ni-Ag钎料进行TA1钛合金的连接,并使用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析测试手段对不同钎焊温度下获得的接头界面组织和断口形貌进行了分析。研究表明,TA1/Ti-Zr-Cu-Ni-Ag/TA1接头典型界面微观组织为α-Ti/α-Ti+β-Ti+(α-Ti+γ)/α-Ti。随着钎焊温度的升高,钎缝宽度呈先增加后减小的趋势,共析组织更加分散,α-Ti组织逐渐增多,α-Ti和(α-Ti+γ)的片层状结构也逐渐明显;剪切试验表明当钎焊温度为900℃,保温时间为20 min时,钎焊接头的抗剪强度达到172.04 MPa的峰值,接头的断裂模式为韧脆混合断裂;接头平均抗拉强度为260.04 MPa,达到了母材的65%。

Zr_(55)Al_(10)Ni_(5)Cu_(30)非晶合金晶化相转变的价电子结构分析

基于EET理论,计算了F-Zr_(2)(Ni,Cu)和tI-Zr_(2)Cu及tI-Zr_(2)(Cu,Ni)相的价电子结构,用最强键键合力n1、结构单元总成键能力F和单位成键能力Fv分析了F-Zr_(2)Ni亚稳相向tI-Zr_(2)Cu型稳定相的转变过程。研究发现:F-Zr_(2)Ni的n1F-Zr_(2)Ni值比tI-Zr_(2)Cu的n1tl-Zr_(2)Cu值大115.36%,FF-Zr_(2)Niv值比tI-Zr_(2)Cu的FtI-Zr_(2)Cuv值大34.03%;F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的n1(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值比tI-Zr_(2)Cu的n1tl-Zr_(2)Cu值大0.36%,F(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))v值比tI-Zr_(2)Cu的FF-Zr_(2)Niv值大1.25%;tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4))的n1(tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4)))值比F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的n1(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值大12.95%,F(tI-Zr_(2)(Cu_(0.6),Ni_(0.4)))v值比F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))的Fv(F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7)))值大14.41%;从价电子结构角度看,F-Zr_(2)Ni不能直接转变为tI-Zr_(2)Cu,F-Zr_(2)(Ni,Cu)不易分解重构为tI-Zr_(2)Cu;F-Zr_(2)(Ni_(0.3),Cu_(0.7))可分解并转变为tI-Zr_(2)(Cu0.6,Ni0.4)。

活性Cu—Ni—Ti钎料对Si3N4陶瓷浸润性的影响

研究了温度和Ｔｉ含量对以Ｃｕ８５Ｎｉ１５、Ｃｕ７０Ｎｉ３０、Ｃｕ５５Ｎｉ４５合金为基的Ｃｕ－Ｎｉ－Ｔｉ合金在Ｓｉ３Ｎ４上浸润性的影响。结果表明，随温度和钎料中Ｔｉ含量的上升，Ｃｕ－Ｎｉ－Ｔｉ钎料在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷上的浸润角减小，而随钎料中Ｎｉ含量的增加，钎料浸润性变差。分析认为，钎料在陶瓷上的浸润性不仅取决于活性组元与陶瓷之间瓜的标准自由能变化ΔＧ＾０，还与活性组元在钎料中的存在状态有关。

电感耦合等离子体质谱法测定天然水体中19种元素

建立STD/KED模式-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法同时测定天然水体中铍、硼、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜、锌、钼、镉、锑、钡、铊、铅、铁、砷和硒19种元素的分析方法。仪器调谐校准后,样品在线加入锂、钪、铑、铋校准溶液校正,以标准曲线内标法定量分析。标准曲线相关系数均大于0.999,样品加标回收率为92.6%~103.6%,质控样品测定值相对标准偏差为0.20%~2.6%(n=6),方法检出限为0.01~0.70μg/L。该方法灵敏度高,操作简便,节省人力,能满足天然水体中19种元素的同时检测需要。

CuNi-VTiFe复合型矿化镁铁-超镁铁杂岩体岩相学及岩石地球化学特征:以新疆北部为例

铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床是镁铁-超镁铁杂岩重要的矿床类型,但二者共生的情况在国内还不多见。新疆北部这类铜镍-钒钛铁复合型矿化岩体较为发育,目前已发现有香山、牛毛泉、土墩南和哈拉达拉等4个岩体属于此类。它们的成岩时代多集中在早二叠世,出露面积在2.8～22km^2,介于通道型铜镍矿化小岩体和大型层状岩体之间,韵律构造发育;岩石组合为超基性-基性-中性岩类,以出现浅色的闪长岩或淡色辉长岩为特点,岩石中金属矿物氧化物(钛铁矿、磁铁矿)和硫化物(黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,有时有镍黄铁矿)共存和共生;含矿岩石组合和岩石化学特征与典型铜镍硫化物矿床和钒钛磁铁矿矿床相比,具有重叠和过渡特征;稀土和微量元素特征反映出杂岩体不同岩石类型可能具有相同或相似岩浆来源,是经过强烈分异和演化的产物。新疆北部这类复合型矿化,与北疆地区典型铜镍矿床和典型钒钛磁铁矿矿床,共同构成了新疆北部后碰撞幔源岩浆矿床成矿谱系。

Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分设计与优化

利用混料回归设计建立了Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料成分与剪切强度、润湿性能的回归方程,分析了成分质量分数对接头剪切强度和钎料润湿性能的影响规律。结果表明:增加Ti含量有助于提高钎料的润湿性能,但同时也使接头的剪切强度下降;添加适量的Sn能明显改善接头剪切强度和钎料的润湿性能。在综合考虑成分变化对钎料熔化温度区间等影响后,优化设计出用于钎焊连接立方氮化硼超硬材料的w(Ti)=10%~12%、w(Sn)=3%~5.5%的Cu-Ni-Sn-Ti活性钎料。

新疆哈密香山西铜镍-钛铁矿床系同源岩浆分异演化产物——矿相学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学证据

香山西岩体是东天山地区发现的唯一的一个铜镍-钛铁复合型含矿岩体,前人对香山西铜镍-钛铁矿床成因认识一直存在争议。本次通过矿相学研究结合电子探针分析,在香山西铜镍矿石中发现了铜镍硫化物与钛铁氧化物共生的现象,并首次测定了香山西钛铁辉长岩的SIMS锆石U-Pb年龄为278.6±1.8Ma（MSWD=1.2）,与前人测得香山中岩体角闪辉长岩的锆石U-Pb年龄基本一致,证实了香山西铜镍矿与钛铁矿为共生关系,两者空间上渐变过渡。岩石地球化学研究表明,香山岩体（包括钛铁辉长岩）为同源岩浆经结晶分异作用形成的一套镁铁-超镁铁质岩体,具有拉斑玄武质岩浆分异演化趋势,并且经历了与地壳物质的混染。与中段和东段岩石相比,香山西辉长岩类具有相对高的REE、SiO2（平均48.99%）、K2O+Na2O（平均3.43%）、TiO2（平均1.26%）和明显低的Mg#值（平均62.4）,表现出分异演化程度高于中段和东段。经反演得出香山岩体原始岩浆含MgO约10%,FeO约9%,TiO2约1.14%,与同一成矿带内其它含铜镍矿岩体原始岩浆成份相近,应为普通的拉斑玄武质岩浆。因此,香山西钛铁矿床的形成机制可能是由普通的拉斑玄武质岩浆,经历了较高程度的分异演化导致钛铁氧化物在残余岩浆中逐步富集,岩浆在上升侵位过程中与地壳物质的混染,不仅促使了岩浆中硫化物的饱和,同时提高了岩浆体系的氧逸度,进而促使了钛铁氧化物结晶沉淀。对香山西钛铁矿床成因研究的启示意义在于,除我国攀西地区高钛的玄武质岩浆外,普通的拉斑玄武质岩浆,在有利的分异演化条件下（如初始低氧逸度、相对高度的分异演化、后期与地壳物质混染）也有可能形成大型钛铁矿床。

新疆香山铜镍钛铁矿区两个镁铁-超镁铁岩系列及特征

新疆东天山香山地区镁铁-超镁铁杂岩体中产有香山中中型铜镍矿床和香山西大型铜镍-钛铁矿床。通过对这套镁铁-超镁铁岩进行系统的野外研究和采样,对各类岩石进行详细的岩石学和岩石地球化学研究,识别出该区两个具有不同成矿专属性的岩石系列。(1)早期与钒钛磁铁矿矿化有关的岩石系列(简称'钛铁系列'),岩石组合为细晶辉长岩-钛铁辉长岩(钛铁矿石)-含钛(角闪)辉长岩-淡色辉长岩。从钛铁矿石-含钛辉长岩-淡色辉长岩连续演化,矿物组成和岩石结构逐渐过渡,岩石相对偏酸性,化学成分以富碱、富铁、高钛、硅、铝、钙,钙碱指数(ealk/m)高而镁铁指数(m/f)低为特征,稀土和微量元素方面斜长石堆积作用和分离结晶作用特征明显;(2)晚期与铜镍硫化物矿化有关的岩石系列(简称'铜镍系列'),岩石组合为超镁铁岩-韵律状橄榄辉长岩-蚀变角闪辉长岩,与前一系列呈侵入关系。该系列岩石组合偏基性,化学成分上明显富镁,贫铁、钛,具相对较低的硅、铝和钾、钠含量,稀土和微量元素配分曲线平缓,与原始地幔/亏损地幔特征相近。此外,本区发育的浅成-超浅成脉岩(辉绿岩类)多为辉长岩类的晚期补充岩相,其岩石化学特征位于两个演化系列的末端,可能是两个演化系列残余岩浆混合-再侵位的产物。

东天山香山铜镍硫化物-钛铁氧化物矿床成因

新疆东天山地区是中国重要的Cu-Ni-Au-Mo-Fe矿集区,目前,该地区唯一的一个铜镍硫化物-钛铁氧化物复合型矿床产自香山岩体中。通过对香山岩体的岩石地球化学和同位素地球化学研究,表明香山岩体是同源岩浆不同演化阶段的产物;硫化物熔离主要受控于岩浆自身分离结晶作用,同化混染和外来硫的加入对硫化物熔离具有一定促进作用。岩浆高度演化、残余岩浆中Ti、Fe元素富集、岩浆体系高氧逸度、富含流体相和挥发分使钛铁氧化物逐步结晶,并在合适的容矿空间富集成矿。