粉末锻造Al_(2)O_(3)颗粒增强Fe–Ni–Mo–C–Cu复合材料的组织与性能

通过粉末锻造技术制备了不同含量微米级Al_(2)O_(3)颗粒强化的Fe–Ni–Mo–C–Cu(Q61)复合材料,并对调质态和淬火态复合材料的组织和性能进行了研究。结果表明:当Al_(2)O_(3)质量分数为0.15%时,增强颗粒在基体内分布均匀;相较于同种状态下不添加增强颗粒的单一Q61,调质态复合材料的硬度从HRC 38增至HRC 39.8,屈服强度从1106 MPa增至1121 MPa,延伸率从12%降至6.5%;淬火态复合材料的硬度从HRC 61.5增至HRC 63.2,磨损率从5.27×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1)降至3.08×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1),低于对比试验用的典型齿轮材料40Cr的磨损率(3.34×10^(-6)mm^(3)·m^(-1)·N^(-1))。当Al_(2)O_(3)质量分数大于0.15%时,Al_(2)O_(3)颗粒逐渐偏聚,虽然调质态下复合材料屈服强度仍继续小幅增加,但塑性严重退化,且淬火态复合材料磨损率增加,耐磨性变差。综合来看,添加0.15%Al_(2)O_(3)颗粒强化Q61复合材料在调质态下具有较高的综合力学性能,而在淬火态下表现出良好的抗摩擦磨损能力。

SiCp(Cu)加入量对SiCp(Cu)/Fe复合材料力学性能的影响

以非均相沉淀法制备了Cu包裹SiC颗粒复合粉体,采用粉末冶金和真空热压法制备了SiCp(Cu)/Fe复合材料。利用XRD、SEM分析样品的物相组成和显微结构;利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯曲法分别测试了复合材料的密度、显微硬度和抗弯强度。研究了不同SiCp(Cu)加入量对SiCp(Cu)/Fe复合材料的力学性能的影响,并考察了Cu包裹层对复合材料性能的影响。结果表明:随着SiCp(Cu)加入量的增加,SiCp(Cu)/Fe复合材料的相对密度、显微硬度、抗弯强度均呈现先增加后减小的趋势。其中,当SiCp(Cu)含量为6 wt%时,在950℃热压烧结条件下,制备得到的SiCp(Cu)/Fe复合材料具有最优的力学性能,其相对密度达到97.2%,显微硬度为430.5HV,抗弯强度为788.96 MPa。与相同工艺条件下制得的SiC颗粒增强铁基复合材料的力学性能相比,分别提高了2.7%,55.3 HV和164.13 MPa。

SiCp尺寸对SiCp/Cu基复合材料抗磨性能的影响

以纳米级(30nm)、亚微米级(130nm)、微米级(14μm)3种粒径的SiCp和微米级(10μm)铜粉为原料,用冷压烧结和热挤压方法制备了纳米、亚微米和微米级SiCp/Cu复合材料,考察了SiCp尺寸对SiCp/Cu复合材料抗磨性能的影响.结果表明,不同尺寸的SiCp颗粒作为增强相均能显著改善铜基复合材料的抗磨性能;随着SiCp尺寸的增大,SiCp/Cu复合材料的抗磨性能提高幅度显著增大,但偶件磨损表面的犁削加剧;以微米级SiCp为原料制备的SiCp/Cu复合材料的抗磨性能最佳,但其导致偶件40Cr钢犁削作用显著加剧.从摩擦副整体的摩擦磨损性能角度而言,宜采用SiCp尺寸为130nm的SiCp/Cu复合材料同40Cr钢组成摩擦副.

Cu-Fe-Ag原位复合材料的组织和性能

系统研究了合金元素Ag对Cu-Fe原位复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。采用熔铸-形变法分别制备了Cu-12 wt%Fe、Cu-14 wt%Fe-1 wt%Ag、Cu-14 wt%Fe-3 wt%Ag和Cu-11 wt%Fe-6 wt%Ag4种原位复合材料。测试了不同应变下材料的抗拉强度和电阻率。采用扫描电镜(SEM)观察了材料的微观组织演变和拉伸断口形貌,用能谱仪(EDS)分析了Fe和Ag在Cu基体中的分布。结果表明,添加Ag可以细化初生的Fe枝晶,强化Cu基体,降低高温下Fe在Cu中的固溶度,材料的强度和电导率同时得到提高。但添加Ag后,材料的塑性变形能力降低,在较低的应变下,拉伸试样的断口就表现出剪切断裂特征。

基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的压磁复合材料研究

研究了基于Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉的柔性压磁复合材料制备技术及其性能,讨论了橡胶种类,磁粉粒径、含量及工艺因素等对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9/橡胶复合材料压磁性能的影响。结果表明:采用粒径为45μm,用量约15%的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶/纳米晶粉与高温硫化有规共聚硅氧烷在171℃,15MPa条件下,硫化45min制备的、厚度约150μm的压磁复合材料薄膜具有较好的应力敏感特性和压磁稳定性能,有望作为新一代柔性、薄型接触应力传感器的敏感元件材料。

Cu和Fe大变形下的性能及Cu-Fe原位复合材料的强度计算

对工业纯Cu和纯Fe冷拔变形,研究大变形下性能与组织的变化。研究表明,在大变形的情况下,与退火态相比其抗拉强度、硬度和电阻率均有提高。纯Cu的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变4.621时分别提高80.5%、42.5%和8.00%;纯Fe的抗拉强度、显微硬度和电阻率在截面真应变3.544时分别提高198.2%、54.4%和3.16%。随真应变的增大,Cu、Fe抗拉强度均明显增加,Fe表现的尤为突出。Cu的硬度和电阻率在应变增加到一定值后基本保持不变,而Fe的硬度和电阻率与抗拉强度一样始终随应变的增加而增加。用纯Cu和纯Fe在截面真应变3.544时的抗拉强度计算了Cu-11.5%Fe原位复合材料在相应变形下的抗拉强度,计算结果与测量值相符。

Fe_(73.5)Cu_1Nb_3Si_(13.5)B_9非晶粉/硅橡胶压磁复合材料的制备与性能研究

采用机械共混法制备Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉/硅橡胶压磁复合材料,并对其压磁性能进行研究。结果表明,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉/硅橡胶复合材料具有良好的压磁性能,且压磁性能稳定性和阻抗蠕变性能优异,可用于新型压力传感器用力敏元件。

热挤压变形改善Cu/FeS复合材料的性能

利用金相显微镜、透射电镜和硬度实验等手段考察了不同FeS含量Cu/FeS复合材料挤压前后的显微组织和性能变化。结果表明:经过热挤压后的复合材料组织均匀性得到了极大的改善,纵截面出现了纤维状排列的组织,材料的致密度和硬度得到改善,电导率有所降低,并分析了其原因。

机械冲击包覆工艺对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响

提出了粉末冶金制备颗粒增强铁基复合材料的机械冲击包覆工艺,研究了工艺参数对复合材料组织和性能的影响.结果表明,当球料质量比5∶1,行星球磨机转速225 r/min,冲击包覆120 min时,可以避免机械合金化损伤强化粒子或基体,并能实现基体对强化粒子的最佳包覆.新工艺改善了复合材料中增强粒子分布的均匀性,并且增强体含量越高,机械冲击包覆对提高制备复合材料性能的效果越显著.机械冲击包覆使增强粒子镶嵌进入铁粉颗粒中,避免了复合材料中因增强粒子相互接触而产生的界面缺陷,利于载荷从基体向增强粒子传递,因而复合材料的力学性能得到了提高.

Cu-Fe基金刚石复合材料的制备工艺及性能

采用真空热压烧结工艺制备了Cu-Fe基粉末金刚石复合材料磨头,通过金相、XRD及硬度测试等实验方法,研究了不同烧结温度下制得的合金材料的显微组织特性和性能。结果表明,在实验条件下,烧结体中各元素之间产生了冶金结合,且合金化程度随着温度的升高而增大;930℃时,烧结体中金刚石与基体结合性较好,金刚石无石墨化现象,烧结体的硬度最高,达到160HB。

Cu-Fe-Cr原位复合材料中的纤维相

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-16Fe-2Cr(质量分数,％)原位复合材料,最终线材(其轧制后的冷拔变形量达到η=ln(A_0/A)=5.42,A_0和A分别为冷拔起始和冷拔后线材的横截面面积)的抗拉强度为980 MPa。将Cu基体选择腐蚀后提取出纤维,采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态。在较低的应变量时,一些Fe—Cr纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构,选区电子衍射表明纤维已经形成了〈110〉织构。在较高的应变量时,单根Fe-Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元(宽度约为100 nm),通过亚单元共同的[110]衍射获得了晶粒之间的相对取向关系,相邻晶粒的偏差角在11°—82°之间。根据Hall-Petch关系讨论了原位复合材料的强度问题。

石墨对亚微米SiCp/Cu复合材料耐磨性能的影响

以亚微米SiCp、石墨和铜粉为原料,采用冷压烧结和热挤压方法制备了亚微米SiCp/Cu基复合材料和亚微米SiCp+石墨/Cu基复合材料,考察了添加石墨对亚微米SiCp/Cu基复合材料硬度、拉伸性能、致密性和耐磨性的影响。结果表明,石墨的加入轻微降低了SiCp/Cu基复合材料的硬度、伸长率、致密性和耐磨性,在一定程度上提高了抗拉强度,并且磨损表面上的粘着、塑性变形和物质转移倾向亦明显降低,能起到较好的减磨作用。

快速致密化制备SiCp／Fe复合材料及其性能研究

研究了一种电流直加热动态热压快速致密化工艺,采用此工艺克服了粉末冶金法和铸造法的局限性,快速制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,考察了材料在不同烧结电压和不同烧结时间情况下的致密化行为及其力学性能,结果表明此工艺制备的10vol%SiCp/Fe复合材料,相对密度达到99.6%,布氏硬度为477HB.抗拉强度为912MPa.显微组织细小均匀。

压力铸造(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91复合材料的研究

在CO2/SF6气氛保护下,采用压铸的方法将小于74μm的Al63Cu25Fe12准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,在720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的体积分数为10%的(Al63Cu25Fe12)p/AZ91镁基复合材料。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDAX)分析了复合材料中准晶颗粒与基体金属之间的反应,并且研究了复合材料不同于基体材料的热处理工艺过程和性能的关系。结果表明,在复合过程中,准晶I相出现了分解,分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生了反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒的周围,同时Mg向颗粒中浸渗,填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低。

粉末热压新型(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))p/Mg复合材料的研究

采用粉末热压方法,制备了新型(Al63Cu25Fe12)p/Mg复合材料,Al63Cu25Fe12准晶颗粒均匀分散在复合材料中,而且与基体金属的结合良好,反应轻微,只在颗粒的边沿部分存在约5μm的反应层。粉末热压复合过程中的较低温度限制或减缓了准晶颗粒与基体金属之间的反应,反应层的反应产物除了准晶类似相Al13Fe4外,还存在一定的MgAl2O4氧化物。与纯Mg相比,除塑性外的其它力学性能指标均有很大提高,特别是含10%准晶颗粒的复合材料,其屈服强度显著提高到193·28MPa。

原位合成制备Cu/FeS复合材料研究

用原位合成法制备了FeS增强的Cu／FeS复合材料，研究了FeS含量对复合材料性能的影响和Cu／FeS复合材料的软化温度特性。结果表明：随着FeS质量分数的增加，复合材料的密度和电导率下降，硬度升高，显微组织趋于宏观均匀化；当10％〈FeS〈15％时，硬度值的变化较小；弥散分布于基体中的FeS颗粒在高温下对晶粒长大有阻碍作用；FeS含量分别为10％、15％、20％试样的软化温度分别约为700℃、850℃和950℃，均远高于纯Cu根据变形量程度不同的软化温度（150℃～300℃），从而提高了材料的热稳定性。

微米SiCp/Cu基复合材料的机械和耐磨性能

以微米级(14mm)SiCp和微米级(10mm)铜粉为原料,采用冷压烧结方法制备出SiCp(14mm)/Cu基复合材料,并进行了热挤压加工。研究了SiCp(14mm)/Cu基复合材料的组织、硬度、导电、拉伸和耐磨性能,并与6-6-3锡青铜进行了比较。结果表明:SiCp(14mm)/Cu基复合材料组织致密,SiCp(14mm)分布均匀;随着SiCp(14mm)含量增加,导电性下降,硬度增高,抗拉强度下降,伸长率下降;在SiCp(14mm)含量为1～10vol%时,导电率为95.9%～82.2%IACS,硬度为84.5～89.2HV,抗拉强度为243.3～166.6MPa,伸长率为50.6%～23.0%;SiCp(14mm)/Cu基复合材料具有良好的耐磨性,5vol%SiCp(14mm)/Cu基复合材料磨损质量损失是6.5-0.4锡青铜1/18.3;SiCp(14mm)对对磨件产生犁削,复合材料磨损表面形成混合中间层,提高了耐磨性。

压铸(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91复合材料的组织、性能和热处理特征

在CO_2/SF_6气氛保护下,采用压铸的方法将-200目的Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,于720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91镁基复合材料。结果表明,在复合过程中,准晶相分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒周围,同时Mg向颗粒中浸渗填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低。

Cu-Fe复合材料的形变对其力学性能及导电性能的影响

采用原位变形法制备Cu-8%Fe,Cu-12%Fe和Cu-16%Fe(质量分数)3种复合材料,利用金相显微镜和扫描电镜观察各材料的显微组织,利用拉伸试验和双臂电桥分别对力学性能和导电性能进行研究,并与经相同加工过程的纯铜材料进行对比。结果表明:在形变加工过程中,Cu-Fe复合材料中的Fe相由枝晶状逐渐变成沿形变方向的纤维状结构;随应变量逐渐增加,纤维逐渐增长,间距和宽度逐渐减小,分布趋于均匀,排列方向趋于一致;且随着应变量的增加,Cu-Fe复合材料的硬度和屈服强度呈上升趋势,塑性和导电性能呈下降趋势;退火后其屈服强度下降,导电性能增强。

粉末热压法制备Al_(63)Cu_(25)Fe_(12)准晶颗粒/7075复合材料

采用粉末热压的方法制备了(Al63Cu25Fe12)p/A7075复合材料,颗粒均匀分布在复合材料中。准晶面清晰,颗粒内部反应轻微,经过挤压后复合材料的基体组织呈现出一定的流向分布。时效后有T(AlZnMgCu)沿着基体α(Al)晶界析出。与非连续陶瓷增强金属基复合材料相比,(Al63Cu25Fe12)p/A7075复合材料的时效行为有两个显著特点:一是复合材料在时效6小时达到硬度峰值,基体时效12小时达到峰值;二是复合材料的硬化速率和峰值均高于基体材料。