激光粉末床熔融成形CuCrZr组织与性能研究

采用激光粉末床熔融(L-PBF)成形技术制备CuCrZr合金复杂结构件。在最佳成形工艺参数下,制备了相对密度为99.65%的合金试样,并对L-PBF成形试样在不同方向的微观组织结构和性能进行研究。结果表明,XOY平面的显微组织为晶粒尺寸不一的等轴晶。XOZ平面的显微组织形貌显示柱状晶沿成形方向贯穿成形层生长,晶粒尺寸较大,且存在半圆形熔池。CuCrZr合金在XOY平面的显微硬度高于XOZ平面,拉伸试样的拉伸性能在XOY平面与XOZ平面存在轻微的差异。拉伸断口形貌均存在大量韧窝,是一种以塑性变形为主导的延性断裂。XOY平面的自由电子通过较粗柱状晶进行传输,晶界产生较少的散射作用。XOZ平面的自由电子通过垂直成形方向的等轴晶粒进行传输,晶界产生的散射作用较大,因此导致XOZ平面的导电率与热导率均低于XOY平面。

点焊电极纳米复合材料(CuCrZr/AlN)组织性能分析

用机械合金化、粉末冶金方法制备铜铬锆合金基纳米复合材料(CuCrZr/AlN)点焊电极。采用透射电镜TEM,扫描电镜能谱SEM等方法表征纳米复合材料的组织性能。结果表明,纳米复合材料的电导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的热导率随AlN含量的增加而降低;纳米复合材料的软化温度随AlN含量的增加而提高,当AlN含量为0.4%(质量分数)时,纳米复合材料的软化温度为900℃左右;综合考虑各项性能,当AlN含量为0.2%(质量分数)时,纳米复合材料有较好的综合性能适合做点焊电极。

高强高导纳米复合材料CuCrZr/AlN的组织与性能

采用粉末冶金方法制备高强高导铜合金基纳米复合材料(CuCrZr/AlN),用TEM、SEM等方法研究不同工艺条件如温度、压力、复压压力及复烧温度对复合材料组织与性能的影响。结果表明:烧结后的试样密度随压力、烧结温度的升高而增大,复压复烧后致密度达98%;试样抗弯强度随密度的增大而增大,复压复烧后,试样最大抗弯强度达到417MPa;600MPa复压950℃复烧试样的软化温度大于600℃;烧结温度为950和900℃,相对应的晶粒尺寸分别是0.26～0.44μm和0.1～0.21μm;材料的电导率随着密度的增大而增大,复压复烧后可以达到62%(IACS)。

CuCrZr粉末表面改性及其在单轨打印中的应用研究

为改善CuCrZr粉末对1080 nm波长段激光吸收率低的问题,本文将原始CuCrZr粉末与纳米碳粉按质量比99:1进行机械混合,在管式炉750℃的条件下热处理2 h,使CuCrZr粉末内部的Cr元素向表面偏移并与表面的纳米碳粉发生反应形成化合物改性层,将改性前后的粉末在相同的打印参数下进行单轨打印.利用扫描电子显微镜(SEM)、XRD衍射仪、紫外分光光度计和粉体综合特性分析仪对改性前后的粉末进行分析,通过金相显微镜、SEM、纳米压痕测试仪对改性前后粉末打印的单轨进行探究.结果表明,改性后CuCrZr粉末对1080 nm波长段激光的吸收率提高到了68%;且在单轨打印中,改性后的粉末能够形成连续规则的融道,熔覆层的润湿角均为锐角;改性后粉末单轨打印熔覆层的纳米硬度比原始粉末提高了36.8%.

增材制造用真空气雾化CuCrZr粉末熔炼工艺对粉末制备的影响

高强高导CuCrZr合金在非真空熔铸过程中合金元素的氧化烧损是限制其工业化连续化生产的关键因素之一,而在真空熔炼环境中生产适合增材制造用的CuCrZr粉末以及与之相关的熔炼工艺和制备方法的研究甚少甚至成为空白。本文采用超音速真空气雾化技术制备增材制造用CuCrZr粉末,系统研究了Zr的不同添加方式以及加入量、精炼温度和精炼时间以及熔炼坩埚材质对制备粉末成分的影响,结果表明:使用CuCrZr预合金棒料作为原材料,精炼温度控制在1 200℃~1 300℃,精炼时间控制在20 min左右,并且熔炼坩埚使用刚玉坩埚时,此时制备的CuCrZr粉末化学成分较为均匀,Cr和Zr元素收得率最高。这对于实现高速铁路接触线以及集成电路引线框架等领域所需的高强高导CuCrZr合金的国产化生产具有重大战略意义。