基于Murty准则的ZnAl10Cu2合金热变形机制及工艺优化

在Gleeble-1500D热模拟机上研究了ZnAl10Cu2合金在变形温度为180～330℃、应变速率为0.01～10 s-1、最大变形量为0.7条件下的热变形行为,采用动态材料模型的Murty失稳准则绘制了ZnAl10Cu2合金的热加工图,结合微观组织观察研究了该合金在实验条件下的微观变形机制及流动失稳现象,并优化了热变形的工艺参数。结果表明:ZnAl10Cu2合金在高应变速率区域容易发生流变失稳现象,45°剪切开裂、绝热剪切带和局部塑性流动是流动失稳区的主要变形机理,在变形安全区片状α1和α2相均发生了不同程度的球化和扭折,且基体β相发生了动态再结晶,在变形温度为240℃、应变速率为0.1 s-1时,能量耗散率达到峰值,约为53%。

ZnAl10Cu2合金在热压缩条件下绝热剪切带的形成及其特征

采用Gleeble-1500D热模拟试验机研究了ZnAl10Cu2合金热变形行为,使用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了压缩后合金试样的显微组织。结果表明,绝热剪切带的宽带随应变速率的增加而减小,位于剪切带中心区域的初生枝晶沿其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,且表现出塑性流动局域失稳的特征。基体β相发生动态再结晶,形成细小的等轴晶粒。

ZnAl10Cu2合金在热变形过程中的球化及动态再结晶

采用Gleeble-1500D热模拟实验机研究ZnAl10Cu2合金在变形温度180～330℃、应变速率0．01～30s-1、真应变0．3～1．2时的热变形组织演化行为。结果表明：在不同变形条件下，共晶中的片状az相发生了不同程度的球化和弯折，其球化程度随着应变速率的降低、变形温度的升高、真应变的增大而增加；同时，基体β相发生了动态再结晶。当变形温度小于270℃时，随着变形温度的升高，再结晶晶粒更为细小均匀。变形温度进一步升高，晶粒出现局部长大；当应变速率小于1s^-1时，动态再结晶晶粒随应变速率的增大而减小；应变速率约为ls^-1时，晶粒细小均匀；应变速率继续增加时，动态再结晶晶粒出现不均匀现象。

铸态ZnAl10Cu2合金热变形本构方程

在Gleeble-3500热模拟机上采用等温压缩实验研究了ZnAl10Cu2合金在温度为210～300℃、应变速率为10-2～10 s-1条件下的热变形行为,获得了该合金热变形过程中的真应力-应变曲线。结果表明:ZnAl10Cu2合金的峰值流变应力随温度升高而降低,随应变速率的提高而增大。通过双曲正弦模型确定了该合金的高温材料常数,Q=144.161 kJ/mol,n=4.443,A=4.7×1012s-1,α=0.01037 MPa-1,并采用修正的Kumar模型建立了考虑应变对流变应力影响的高温本构关系,其拟合度为9.14%。

Mg22 Y2Ni10 Cu2储氢合金的放氢性能

采用中频感应炉冶炼了添加少量Y和Cu的Mg 2Ni型储氢合金,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、透射电子显微镜对合金不同状态下的物相结构与显微组织进行测试,借助基于Sieverts法的吸放氢设备和差示扫描量热仪测试合金的放氢性能,研究合金在等温与连续加热条件下的放氢过程和放氢活化能,并讨论相应的放氢机制。结果表明:铸态合金呈片层状组织,其主相为Mg 2Ni,YMgNi 4,并含有少量Mg;在前6次放氢中,每次达到90%最大放氢量所用时间分别为446,418,360,354,342 s和336 s;对等温放氢曲线拟合的结果表明:合金脱氢过程是以随机成核和随后生长的机制完成;等温放氢时的活化能E a=67.6 kJ/mol,而连续升温时的放氢活化能E a=69.5 kJ/mol;同时发现,505 K和512 K为Mg 2NiH 4相的晶型转变点,且Mg 2NiH 4比MgH 2先行放氢。

块体非晶合金Cu_(58)Zr_(30)Ti_(10)Sn_2的形成与晶化行为研究

采用铜模吸铸法制备了直径为2～3mm的圆柱状Cu60-xZr30Ti10Snx(x=0、1、2)块体非晶合金。用X射线衍射(XRD)和差式扫描量热仪(DSC)研究了非晶合金的结构、热稳定性和晶化特征,非晶合金Cu60-xZr30Ti10Snx的特征温度Tg、Tx、△Tx=(Tx-Tg)均与Sn含量相关。块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的Tg为703.9K、Tx为755.5K、△Tx约为51.6K。这些特征温度随DSC升温速率的增大,不断向高温区偏移,其中晶化行为的这种动力学效应比其玻璃转变的更为显著。由Kissinger法获得的块体非晶合金Cu58Zr30Ti10Sn2的玻璃转变激活能Eg为3.30eV、晶化激活能Ex为3.17eV、第一晶化峰激活能Ep1为2.82eV、第二晶化峰激活能Ep2为3.13eV。由Ozawa法获得的各激活能比Kissinger法的相应数值稍偏低,但趋势是一致的。

Zn-10Al-2Cu合金高温热压缩流变行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机对Zn-10Al-2Cu合金在变形温度为150~330℃、变形速率为0.01~10s-1条件下的流变行为进行研究。结果表明：Zn-10Al-2Cu合金在热压缩变形中,当应变速率一定时,流变应力随变形温度的升高而减小;而当变形温度一定时,流变应力随着变形速率的增大而增大,达到峰值后下降趋势平缓。Zn-10Al-2Cu合金的热压缩流变行为可用双曲正弦形式的本构方程来描述。在本实验条件下,该锌铝铜合金热变形应力指数n为5.4、热变形激活能Q为137kJ/mol,高温流变应力用含Zener-Hollomon参数的Arrhenius方程描述为：σ=123ln{（Z/（1.22×1013））1/5.4＋[（Z/（1.22×1013））2/5.4＋1]1/2}。

AlSi10Cu2Mg合金的半固态触变成形

结合汽车零件所用的材质 ,研究了AlSi10Cu2Mg合金的半固态坯料制备、部分重熔及空压机连杆的半固态触变挤压铸造成形 。

海水中Cu^(2+)对B10铜合金腐蚀行为的影响

使用腐蚀电位、线性极化电阻和电化学阻抗谱等电化学方法研究了海水环境中Cu^(2+)对Bl0铜合金腐蚀行为的影响。研究结果表明,海水中一定浓度的Cu^(2+)能够增大B10铜合金腐蚀速度。加入的Cu^(2+)能够在一定条件下还原沉积在基体金属、腐蚀产物膜表面。沉积的铜和基体金属形成电偶电池,铜膜为阴极,基体金属为阳极,增大基体金属腐蚀速度。所以当海洋结构中具有B10铜镍合金结构时,必须控制海水中电解铜离子浓度,在控制生物附着与污损的同时避免诱发铜合金电偶腐蚀破坏。

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)。

Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)合金的电化学贮氢能力

传统镁合金因在腐蚀反应过程中吸氢而性能下降.从另一方面考虑,Mg-TM(TM=Ni,Cu)合金由于形成金属间化合物,具有贮氢能力而引人关注.Mg2Ni和Mg2Cu是其中2种重要的金属间化合物,Mg2Ni的理论贮氢能力为3.6%,而Mg2Cu仅为2.6%.通过添加有利于氢化物形成的元素,如Y,Ce,La,改变Mg-Cu系合金的成分,可以增强其贮氢能力.另外,发现镁和它的具有细晶组织的二元化合物,例如,具有纳米晶或非晶结构的二元化合物,在较低温度下吸氢率提高了.

合金元素对Cu_(60)Zr_(30)Ti_(10)合金的非晶形成能力与显微硬度的影响

用铜模吸铸法制备直径2～3mm的Cu60-xZr30Ti10M2（M=Mg、Al、Sn）系列非晶合金。用X射线衍射、差式扫描量热仪和硬度实验等研究它们的非晶形成能力、热稳定性与显微硬度。该系列非晶合金均表现出两级晶化行为。Cu60Zr30Ti10的玻璃转变温度为426．5℃，晶化起始温度为467．7℃，过冷液相区为41．2℃。添加Mg、Mo、Al对过冷液相区影响比较小，而添加Sn则使过冷液相区明显增大，达到51．6℃，合金的非晶形成能力有较明显提高，热稳定性增强。Cu60Zr30Ti10非晶合金的显微硬度为HV594．3，添加2％（摩尔分数）的Mg、Mo和Al对显微硬度影响不大，而添加2％Sn（摩尔分数）却使显微硬度达到HV755．7，提高27％。

球磨Mg22Y2Ni10Cu2+x%Ni复合材料储氢性能研究

采用不同球磨时间（10，20，30，40h）制备了Mgz2Y2Ni10Cu2＋x％Ni（x=0，50，100，150；质量分数）复合材料，并对材料的结构、形貌、电化学及动力学储氢性能进行了系统的研究。分析了球磨时间和镍添加量对Mg22Y：Ni10Cu2合金储氢性能的影响。结果表明，球磨可以改善合金的显微结构，促进合金中非晶、纳米晶的形成，而镍的加入显著促进了该过程的进行，使复合材料中非晶、纳米晶的含量大幅度升高；随球磨时间和镍复合量的增加，合金放电比容量显著增加，当复合镍为x=100、球磨时间为40h时，其值已达到最大的669．7mAh·g^-1。循环稳定性的改善也较为明显，复合镍x=150、球磨20h试样的s20已经达到了80％。此外，球磨和镍的添加还可以明显优化合金的高倍率放电、交流阻抗和动电位极化等动力学性能。此外，包覆于合金表面的镍不但对合金性能起到催化作用，提高了合金的表面活性，还有效地提高了合金的综合储氢性能。