Cu-2Ti-0.3Zr合金的热变形行为及组织演变

通过真空熔炼技术制备了Cu-2Ti-0.3Zr合金,在变形温度为750~900℃及应变速率为0.001~1 s^(-1)的条件下,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cu-2Ti-0.3Zr合金进行了热变形试验。通过分析合金的热变形行为,构建了其本构方程和热加工图,并分析了其在不同变形条件下的微观组织演变。结果表明:合金的流变应力随变形温度的降低而增加,随应变速率增加而上升。通过绘制热加工图,得到了Cu-2Ti-0.3Zr合金的最佳热加工工艺:变形温度为825~900℃和应变速率为0.010~0.050 s^(-1)。在较优的工艺条件下,合金的组织主要由变形晶粒和等轴亚晶组织组成。

微量Te对Cu-Cr-Zr合金组织及性能的影响

采用SEM、EDS等微观表征以及显微硬度和导电性能检测手段,研究了Te含量对Cu-Cr-Zr-Te合金铸态组织及性能的影响。结果表明:随着Te含量的增加,铸态Cu-Cr-Zr-Te合金的硬度呈逐渐升高的的趋势,但导电性能基本趋于稳定状态,热锻处理后合金的硬度和导电率都有所上升。铸态Cu-Cr-Zr-Te合金中低含量Te与Zr结合力较强易形成CuZrTe化合物,提升Te含量倾向于形成CuCrTe化合物;合金经900℃/4h的保温、热锻处理后,CuCrTe化合物分解为富Te相和富Cr相造成基体中Te元素的贫化,导致元素Te与元素Cr的相对比例减小而形成CuZrTe化合物。

Al-Cu-Mn-Fe-Ag-Zr合金的微观组织与室温和高温性能研究

Al-Cu合金具有低密度、耐热性好和潜在的高温稳定性等优点,广泛应用于汽车和航空航天等领域。为提高Al-Cu基铸造合金的耐热性能,本文制备了质量分数为Al-4%Cu-0.5%Mn-0.1%Fe-0.4%Ag-0.3%Zr(简称AC)的合金。采用OM和SEM分析了合金的微观形貌及化学成分,采用XRD分析了合金的物相结构,采用EBSD研究了晶粒形态与尺寸分布,采用TEM分析了合金在时效处理后的微观组织和析出相形态,采用高低温拉伸试验机进行了室温和高温力学性能测试。结果表明,AC合金在铸造过程中形成的金属间化合物主要包括Al_2Cu和Al_7Cu_2Fe,其中,Al_2Cu相在固溶处理后溶入基体中,并在时效处理后重新沉淀为θ′相,成为主要的强化相。此外,经T6热处理后,合金中还包含着T_(Mn)(Al_(20)Cu_2Mn_3)相,Ag元素固溶于铝基体中,而Zr元素则使得合金析出L1_2-Al_3Zr纳米相,其与θ′相存在位向关系。测试了合金在室温和高温(200、300和400℃)下的拉伸性能,对应屈服强度可分别达236、155、129和61 MPa。

预时效工艺对Cu-Cr-Zr合金力学性能和电学性能的影响

高强高导铜合金经过塑性加工后通常具有高强度,但会严重损失塑性。因此,需要开发新工艺,从而不断提升铜合金的力学性能和电学性能。对固溶态Cu-0.7Cr-0.19Zr合金进行冷轧处理(样品SR),分别采用低温预时效、高温单级时效、低温预时效结合高温时效3种不同的处理工艺制备样品,样品分别命名为SRP, SRA和SRPA。对4种样品的微观组织、强度、塑性和导电率进行了测试。结果表明,时效处理并未造成明显再结晶,保留了超细晶结构及高密度位错。与样品SR相比,单级时效与双级时效均可促成力学与电学性能的综合提升,而双级时效比单级时效更加有效。对样品的强度、塑性和导电率的影响进行了分析。

锌镁比对Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金显微组织与耐腐蚀性能影响的研究

通过调整Al-Zn-Mg-Cu-Er-Sc-Zr合金中的Mg元素含量,研究了Zn/Mg比的变化对合金相演变以及腐蚀性能的影响规律。结果表明:Al_(8)Cu_(4)Er相、Al_(3)(Er,Sc)相与含Fe相存在明显的伴生关系,二者依附于含Fe相生长。Zn/Mg比的变化可显著改变三者间的交互形式,高的Zn/Mg比例有利于稀土相独立生长,且在比值为4.18的条件下,Al_(8)Cu_(4)Er相与含Fe相均得到了显著细化。细化的晶界第二相使腐蚀坑深度仅为82μm,而连续的伴生混合相、粗大稀土相等均会不同程度降低合金的耐蚀性能。

Cu-Zr-Cr合金热变形行为及微观组织研究

目的探究应变速率、变形温度及Cr含量对Cu-Zr-Cr合金组织与性能的影响。方法采用真空熔炼法制备了Cu-0.3Zr-0.05Cr和Cu-0.3Zr-0.15Cr合金。热锻后,使用Gleeble-1500型热模拟试验机分别对2种合金在温度为750~900℃、反应速率为0.003~1 s^(−1)的条件下进行热压缩实验。绘制了2种合金在不同热变形条件下的真应力-真应变曲线,建立了本构方程,绘制了Cu-0.3Zr-0.15Cr合金的热加工图,观察并分析了合金的微观组织。对温度850℃、应变速率1 s^(−1)条件下热压缩Cu-0.3Zr-0.15Cr合金进行了TEM观察。结果流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增大而增大。Cu-0.3Zr-0.05Cr和Cu-0.3Zr-0.15Cr合金的热激活能分别为488.9 kJ/mol和491.3 kJ/mol,确定了Cu-0.3Zr-0.15Cr合金的最佳加工区域。当Cu-0.3Zr-0.05Cr和Cu-0.3Zr-0.15Cr合金在850℃、应变速率1 s^(−1)下进行热压缩实验时,垂直于压缩方向的晶粒尺寸分别为25μm和21.4μm。Cu-0.3Zr-0.15Cr合金中存在2种析出相,分别为细小Cr析出相和粗大未溶解的Cu5Zr相,尺寸分别约为10 nm和840 nm。结论Cu-Zr-Cr合金在850℃、应变速率为1 s^(−1)的条件下进行热变形时具有较好的晶粒细化效果,Cr元素的增加会细化晶粒并且提高合金的热激活能,改善合金的热加工性能。

离心铸造Cu-Cr-Zr-Mg合金中纳米铬相形成过程的研究

利用真空熔炼+离心铸造技术制备出了凝固组织中含大量2.5~5 nm颗粒状和间距为0.6~1.2 nm条纹状的单质铬相的Cu-0.43Cr-0.22Zr-0.092Mg(wt%)合金。针对纳米级单质铬相形成原因不清楚的问题,借助SEM、XRD、TEM和HRTEM(高分辨率透射电镜)对合金的铸态显微组织进行观察分析,计算了铬相临界晶核半径,研究了单质铬相形核与生长过程。结果表明,Cu-0.43Cr-0.22Zr-0.092Mg(wt%)合金熔体在离心力作用下首先产生铬的偏聚,为铬相形核创造了条件。铬相形核后,在离心力作用下,铬相晶核向贫铬区域移动过程中略有长大,进入贫铬区域后长大基本停止,最后得到几个纳米尺寸的单质铬相。

Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热变形行为研究

以7000系Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金为研究材料,在Gleeble1500热模拟试验机上进行变形温度250~400℃,应变速率0.01~10 s^(-1)条件下的等温压缩试验。研究结果表明:合金在等温压缩过程中的流变应力随着应变速率的增大而增大,随着变形温度的增大而减小。当应变速率为10 s^(-1),变形温度为250℃时,合金的峰值应力可达205 MPa。大部分的真应力-应变曲线呈现动态再结晶特征,结合TEM分析,动态再结晶的形成机制是位错通过滑移和攀移逐渐演变成小角度晶界(2°~15°)和大角度晶界(>15°),依靠位错重排在原始晶粒内部形成亚结构,最终形成完整晶界。同时,采用Arrhenius模型和Zener-Hollomon参数方程,构建了Al-Zn-MgCu-Zr合金的本构方程,其中合金的平均变形激活能为324 187 J/mol。此外,通过Prasad失稳判据等模型,构建了0.2、0.4以及0.6应变下的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的热加工图,获得可加工窗口为:252~400℃,0.01~0.015 s^(-1)。

微合金化Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学研究

目的为制定更加合理的时效工艺和制备高性能Cu-Cr-Zr合金,探究微合金化元素Ni、Si的添加对Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学的影响。方法在Cu-Cr-Zr合金的基础上设计制备了Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金,通过电导率仪测量2种合金在相同形变热处理工艺下电学性能的变化并结合微观组织观察,根据合金电导率与新相转变率的关系对合金的时效析出动力学过程进行研究,绘制等温析出动力学S曲线。结果在实验设置的时效温度下,2种合金的电导率都随着时效时间的延长而升高,且时效初期电导率提升迅速,后期平缓。由拟合得到的析出动力学方程可知,2种合金的等温析出动力学S曲线较为接近。当时效温度为400℃和450℃时,Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金的析出动力学曲线高于Cu-Cr-Zr合金的析出动力学曲线。结论在400~500℃下进行时效时,Cu-Cr-Zr合金时效析出动力学过程随温度的升高而加快。当时效温度为400℃和450℃时,微量Ni、Si元素的加入加快了Cu-Cr-Zr合金的时效析出动力学过程。

Sc含量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响

本文研究了Sc添加量对Al9.0Zn2.5Mg2.2Cu0.2Zr合金铸态组织的影响。结果表明,微量Sc与Zr协同可形成Al_(3)(Sc,Zr)第二相,在铸造过程中具有促进非均质形核、细化铸态晶粒的作用,并对合金共晶组织有明显的变质作用。但铸态合金中部分可达微米级初生Al_(3)(Sc,Zr)第二相对合金的加工性能和力学性能易产生不良影响。

双金属UiO-66(Cu/Zr)MOFs的制备及其对刚果红的增强吸附研究

刚果红是一种致癌率极高的联苯胺染料,通过一步水热合成法制备了UiO-66(Cu/Zr)双金属MOFs,用于吸附水中的刚果红。通过扫描电镜(SEM-EDS)面扫证实Cu^(2+)均匀进入UiO-66有机骨架中。研究表明:UiO-66(Cu/Zr)对刚果红的最大吸附量为498.5 mg·g^(-1),吸附性能较UiO-66(268.0 mg·g^(-1))有显著提升。UiO-66(Cu/Zr)吸附刚果红过程符合拟二级动力学模型(R~2=0.9997)。

Cu和Zr元素取代对Sm_(2)Co_(7)快淬带磁性能的影响

采用感应熔炼和熔体快淬技术制备了Sm_(2)Co_(7-x)R_(x)(R=Cu、Zr;x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)快淬带,研究了取代元素、取代量和快淬速度对快淬带磁性能、晶粒间相互作用和不可逆翻转场的影响规律。磁性能测试结果表明,Cu和Zr取代在快淬带内引起了强烈的钉扎效应,有助于提升快淬带的矫顽力,且均在x=0.3时获得最大矫顽力;Cu取代量x=0.1、0.2、0.4时快淬带的剩磁与最大磁能积随快淬速度逐渐降低,取代量x=0.3时表现为逐渐升高;Zr取代量x=0.1~0.4时快淬带的剩磁与最大磁能积均随快淬速度的增加先升高后降低。Henkel曲线测试结果表明,对于Cu元素和Zr元素取代,δM值均在x=0.3时达到最大,表明此时快淬带晶粒间的交换耦合作用最强;Sm_(2)(Co, Cu)_(7)和Sm_(2)(Co, Zr)_(7)快淬带的最大δM值分别为1.48和1.04。适量Cu、Zr元素取代可以提高Sm_(2)Co_(7)磁体在反磁化过程中的不可逆翻转场H_(n)。

Cu-Zr合金研究现状与发展趋势

Cu-Zr合金主要应用于电子信息领域,是集成电路引线框架的关键材料。本文总结了Cu-Zr二元合金、Cu-Ag-Zr合金、Cu-Cr-Zr合金等的组织、性能与研究进展,介绍了其主要强化机制,阐述了铜锆合金的主要加工工艺及其对合金性能的影响,并在此基础上对铜锆合金的未来发展方向进行了展望。

均匀化退火工艺对Al-Zn-Mg-Cu-Zr高强合金第二相的影响

研究了不同工艺均匀化退火过程中Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中组织、低熔点结晶相和弥散相的演变规律。结果表明:铸态Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金中主要结晶相为AlMgZnCu四元相,均匀化退火后该相部分消除。均匀化退火过程中,随着温度的提高及时间的延长,合金中的非平衡结晶相逐渐溶解,未溶结晶相的体积分数降低。弥散相Al3Zr的尺寸及分布取决于均匀化退火过程中的升温速度,在缓慢升温条件下,弥散相Al3Zr的尺寸细小,分布比较弥散,密度高,合金的电导率最低;随着升温速度提高,Al3Zr相的析出数量减少,尺寸增加,析出相的密度降低,合金的电导率升高。二段均匀化退火后,弥散相Al3Zr的尺寸更加细小,密度更高,平均直径为15 nm,密度为1.27×10^(15)/cm^(3)。

Zr对铸造Al-Si-Cu-Mg合金时效硬化行为的影响

利用硬度测试、拉伸测试、DSC、TEM等手段研究了不同Zr含量对铸造Al-Si-Cu-Mg合金的强化相时效析出的影响。结果表明:Zr在不同时效期间的作用不同,前期推迟GP1区的形成,峰值时效期间促进富Cu相的析出,时效后期抑制富Cu相向平衡相转变;Zr的加入提高了合金的力学性能。

高强易溶时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu组织与性能

为满足井下压裂工具对高强易溶镁合金材料应用需求,在高强Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr合金基础上,添加1%Cu(质量分数,下同),通过纯净化冶炼、挤压变形和热处理等工艺制备出Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu(质量分数,下同)合金。并对时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度、显微组织、室温/高温拉伸性能、室温压缩性能及腐蚀性能进行研究。结果表明:时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度为1.99 g/cm^(3);显微组织为等轴晶,存在大、小晶粒区域,晶粒度评级分别为10、12级;少量Gd、Y固溶于合金基体中,部分Gd、Y以第二相形式存在,Cu主要存在于第二相中;室温抗拉强度为453 MPa,屈服强度为357 MPa,断后伸长率为4.2%;120℃抗拉强度为438 MPa,屈服强度为351 MPa、断后伸长率为6.7%;室温抗压强度为577 MPa;在80℃的质量分数为5%的NaCl溶液中,φ10 mm×10 mm的试样17 h降解完毕,φ50mm压裂球样件84 h降解完毕。研究结果为400 MPa级高强易溶压裂工具研发奠定基础。

旋转磁场对Al-Cu-Mn-Zr-V合金组织和性能的影响

以Al-Cu-Mn-Zr-V合金为研究对象,在合金凝固过程中进行旋转磁场处理,研究不同强度的磁场电流对Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着磁场电流的增加,合金的凝固组织呈现先细化后粗化的趋势,力学性能呈现先增大后减小的趋势,但均优于未处理的合金。旋转磁场处理后的合金晶界处的第二相分布更加密集,综合性能显著提升。当磁场电流为160 A时,Al-Cu-Mn-Zr-V合金凝固组织和力学性能的改善效果最为显著,其平均晶粒尺寸为90.5μm,抗拉强度和伸长率达到峰值,分别为243.16 MPa和11%。

双阶段均匀化对铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金Al_(3)Zr析出的影响

研究了均匀化制度对双辊铸轧Al-Zn-Mg-Cu合金Al_(3)Zr相析出行为及再结晶的影响,以及Al_(3)Zr析出和再结晶程度对合金力学性能和耐晶间腐蚀性能的影响.结果表明,相比于传统的单阶段均匀化,双阶段均匀化的第一阶段为Al_(3)Zr的析出提供了更大的形核驱动力和更多的非均匀形核质点,促进了Al_(3)Zr的析出.此外,不同的升温速率对Al_(3)Zr的析出也有影响,缓慢的升温速率有利于细化Al_(3)Zr尺寸,增加Al_(3)Zr的数量密度和体积分数.固溶处理时,Al_(3)Zr相f/r值的变化导致了不同的再结晶抗力,因此在T6处理后双阶段均匀化的试样再结晶组织比例降低,大角度晶界数量减少.Al_(3)Zr相f/r值以及显微组织的变化对合金力学性能的影响较小,显著提高了合金的抗晶间腐蚀性能.

不同Zr含量对Cu-Zn/ZSM-5催化剂催化CO_(2)加氢制甲醇性能的影响

采用浸渍法制备不同Zr添加量的系列催化剂0%Zr-Cu-Zn/ZSM-5、2%Zr-Cu-Zn/ZSM-5、4%Zr-Cu-Zn/ZSM-5、6%Zr-Cu-Zn/ZSM-5、8%Zr-Cu-Zn/ZSM-5。采用XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR作为表征手段,以CO_(2)加氢制备甲醇作为催化剂性能评价的反应体系,探究不同Zr添加量对催化剂物性结构和加氢性能的影响。结果表明,助剂Zr的加入对催化剂的酸性、孔道结构以及催化性能有显著影响,添加4%Zr的催化剂4%Zr-Cu-Zn/ZSM-5具有最佳的活性,CO_(2)转化率约为14%,甲醇选择性约为85%。

Ce、Zr共掺杂提高Cu-ZSM-5催化分解NO性能及抗K中毒能力

将NO在Cu-ZSM-5催化剂的作用下直接分解为环保、清洁的N 2和O_(2)是最具经济效益的脱硝手段。高温烟气中存在大量的碱金属,但碱金属会使催化剂催化活性降低、使用寿命大大缩短,并使催化剂造成不可逆的失活。通过离子交换法制备MZ5催化剂(M=Cu、Ce、Zr、CuCe、CuZr、CuCeZr),采用初湿浸渍法将K离子负载到MZ5催化剂。脱硝实验结果表明:在最佳反应温度550℃下,相比于CuZ5,CuCeZrZ5催化剂的NO转化率由原来的53%提高到58%,KCuCeZrZ5催化剂的NO转化率由53%降到52%;相比于KCuZ5,KCuCeZrZ5催化剂的NO转化率由39%提高到52%。采用ICP、SEM、XRD、BET、XPS、H_(2)-TPR和O_(2)-TPD等表征手段对催化剂元素含量、微观形貌、骨架结构、孔隙规律、铜物种种类、化学吸附氧、铜离子还原温度和活性物种中氧气的脱附温度等进行分析。结果显示:Ce、Zr的引入不会对催化剂的骨架结构、结晶度和晶粒尺寸造成损伤;Ce、Zr的引入促进催化剂形成更多的氧空位和活性成分{Cu—O—Cu}^(2+),并增强催化剂的储氧和氧运输能力。当K^(+)引入后,KCuZ5催化剂的脱硝活性明显降低、孔隙结构恶化以及K^(+)与活性成分{Cu—O—Cu}^(2+)结合迁移形成CuO;K^(+)优先与Ce物种结合,进而有效保护ZSM-5的三维交叉孔道结构,减缓Cu^(2+)迁移形成CuO以及促进活性成分{Cu—O—Cu}^(2+)与{Cu—□—Cu}^(2+)之间的氧化还原循环。