铜/钢爆炸焊接复合界面的显微组织及晶粒结构演化机理

采用光滑粒子仿真、先进表征和理论分析相结合的方法,对铜/钢复合材料爆炸焊接过程中的界面瞬态行为进行深入研究,并详细阐述其显微组织演化机制。根据仿真数据重构波形完整的演化过程,并揭示各种界面特征的形成机制。多尺度EBSD分析表明,界面附近区域呈多样性的晶粒结构,其演化机制主要受塑性流动、动态再结晶和凝固形核三个过程的控制。最后,通过纳米压痕实验建立晶粒结构与力学性能之间的关系。

含铜抗菌不锈钢拉伸过程中的微观组织演变EBSD分析

目的研究含铜抗菌不锈钢拉伸性能,为工业生产中的成形工艺优化提供一定的理论依据。方法在拉伸应变分别为5%、15%、30%、45%、60%、75%以及最后拉伸断裂时应变为81%条件下,采用岛津AGS-100KN万能拉伸试验机对含铜抗菌不锈钢进行拉伸试验。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)表征分析含铜抗菌不锈钢拉伸断裂后的断口形貌以及拉伸过程中的微观组织演变。结果含铜抗菌不锈钢抗拉强度最大值为587.523 MPa,应变最大值为81%。拉伸断口与拉伸方向呈45°开裂,呈杯锥状,断裂模式是韧性断裂。结论随着应变的增大,低角度晶界逐渐增多,高角度晶界与孪晶逐渐减少,GOS值逐渐增大,Goss织构、S织构和R织构含量逐渐减少,Brass织构含量逐渐增加,拉伸断裂后的体积分数为23.3%。在拉伸后期,Copper织构和Brass织构含量较多,在拉伸过程中起到整体稳定协调微观组织作用的S织构不断减少,随应变的增大,组织内部协调变形加快,变形程度快速增大,从而导致S织构向Copper织构和Brass织构转变,出现板条状马氏体,存在应变诱发马氏体相变。位错滑移、形变孪晶和形变诱导马氏体等多种变形机制的共同作用使含铜抗菌不锈钢具有良好的塑性。

提高大红山铜矿铜回收率及降低介耗的研究

针对玉溪矿业有限公司大红山铜矿一选厂浮选给矿产品中合格粒级含量过低、过磨粒级含量较高、铜选别回收率较低等问题,在研究选厂给矿性质的基础上,基于球径半理论公式推导了该段磨矿作业中钢球的最佳配比,并将该方案分别在实验室和现场进行验证。对于推导出的一段球磨机初装方案m(Φ70 mm)︰m(Φ50 mm)︰m(Φ40 mm)︰m(Φ30 mm)=15︰25︰35︰25,在实验室试验和工业试验中进行验证,结果表明:该方案能够提高-0.020+0.010 mm可选粒级及-0.074+0.018 mm易选粒级的含量,有效减少了过粉碎现象,降低了介质消耗,提高了铜精矿回收率,实现了降本增效。

Cu对铝/钢CMT熔钎焊接头界面区组织的影响研究

采用冷金属过渡方法,以AlSi5焊丝为填充金属,在5052铝合金和镀锌钢板之间添加铜箔片进行搭接熔钎焊,使用扫描电子显微镜结合能谱分析和拉伸试验机对接头的界面区组织与性能进行研究。结果表明,未加入铜箔时,界面区组织主要由FeAl_(3)金属间化合物组成;铜箔的加入使得界面区组织中新生成了CuAl_(2)金属间化合物,同时改善了Zn在界面区的分布。Zn固溶于Al中,一定程度上抑制了Fe-Al金属间化合物产生。加入铜箔后的试样断裂位置发生改变,接头的承载能力与未加入铜箔的相近。

铝合金与镀铜钢CMT熔钎焊技术研究

采用Al Si12药芯焊丝作为填充材料,对2 mm厚的6082铝合金与Q235B镀铜钢进行对接冷金属过渡(CMT)熔钎焊接试验,研究不同焊接速度和镀铜层厚度对接头焊缝成型、界面组织和力学性能的影响,探讨Cu元素对金属间化合物层(IMC)生长的影响。结果表明:当焊接速度为350 mm/min时,铝在钢板正反面均有良好的润湿铺展,焊缝成型美观;IMC层厚度过大或过小均会对接头性能产生不利影响,当镀铜层厚度为10μm时,IMC层厚度为2.38μm,接头抗拉强度达到峰值138.7 MPa,相较于未镀铜接头的提高了31.9%,接头断裂于铝侧热影响区。镀铜层可以抑制界面层中θ-Fe(Al,Si)_(3)相的生成,阻碍Al、Fe反应,降低IMC层厚度。适当的镀铜层厚度可以有效改善接头的力学性能。镀铜层厚度过大促使Al_(2)Cu相产生,成为接头的薄弱区域。

振动对铜钢双金属熔铸复合材料凝固组织的影响

通过在铜钢双金属熔铸工艺的冷却过程中对铸件施加机械振动,研究在0.2 mm振幅条件下,振动频率对铜合金凝固组织和铜钢双金属结合面的影响。结果表明:在铸件冷却阶段对其施加振幅0.2 mm、频率40 Hz的机械振动能够有效细化铜合金侧凝固组织,布氏硬度和组织均匀性显著提升,铜合金晶粒尺寸减小并由枝晶转化为等轴晶,铅元素偏析和聚集现象得到明显改善,有效消除气孔和显微缩松。铜合金和钢基体之间形成冶金结合,未振动和施加振动后剪切断裂模式均为混合断裂,振动后由于α+δ硬脆相的分布发生改变而使剪切强度有所降低。

不同搭接形式下铜/钢电磁脉冲焊接界面分析

由于铜/钢的物化参数相差较大,熔钎焊时存在接头脆性、应力集中等问题,本研究借助新型电磁脉冲焊接技术,通过设计锥度或台阶形式的搭接方法,获得了铜/钢焊接接头,并借助界面微观SEM、EDS观察及显微硬度测试,分析不同搭接形式下的接头连接特征。结果表明:直接搭接时界面波形较差,有少量孔隙;台阶搭接时界面波形较大,但是,波形界面存在前后漩涡,且有“熔合区”;锥度搭接时界面为近似均波连接特征。当采用锥度结构设计时,波状界面的扩散区宽度为5μm,两种材料结合相对紧密。界面塑性变形、元素扩散程度决定界面硬度分布,采用锥度搭接设计时金属粒子流能够飞出界面,产生的塑性变形相对较小,其硬度过渡平缓,有利于冶金结合。

增材制造铜/钢双金属材料研究进展

铜/钢双金属材料具有力学强度高、物理化学性能优良等优势,在交通运输、电力能源和建筑工业等领域应用前景广阔。然而,传统熔铸工艺在制造铜/钢双金属材料时,容易在铜/钢界面处产生偏析现象,在一定程度上限制了铜/钢双金属材料的发展。与传统工艺相比,增材制造技术不仅能实现复杂加工零件的快速制造,而且在成形过程中较短的保温时间能缓和或消除异种金属材料界面产生的冶金缺陷,进而增强铜/钢双金属材料的力学性能。由于双金属材料是近年来的研究热点,有关增材制造铜/钢双金属材料的综述性文章较少,故综述了近年来激光、电子束及电弧增材制造技术制造铜/钢双金属材料的研究发展现状,分析了各技术的优缺点,并从制备方法、工艺参数及界面合金元素等角度,分析了影响材料界面组织性能变化的关键因素。发现在增材制造铜/钢双金属材料方面,目前激光增材制造技术主要应用于精度要求较高的小尺寸零部件,电子束增材制造技术适用于某些具有特殊性能的合金,如钛合金,而电弧增材制造技术适用于精度要求较低的大型复杂零部件。在铜/钢双金属材料增材制造过程中,界面处易形成显微组织分布不均匀、界面晶粒尺寸差异较大等现象,导致界面处产生应力集中,从而造成材料断裂失效。为解决上述难题,学者们已深入研究第二相形成机理,并采用优化界面处Cu-Fe比例和控制脆相金属间化合物等方式提高铜/钢双金属材料的性能。最后,对目前增材制造铜/钢双金属材料的研究发展现状进行了总结与展望,未来在冶金学和热力学方向上对铜/钢双金属材料仍需进行系统性理论研究,对双金属材料而言需要建立相关模拟数据库,以期为相关从业人员提供精细化指导建议。新型增材制造技术或复合增材制造技术的开发与应用都将成为未来增材制造铜/钢双金属材料研究的重点发展方向。

真空状态不同爆轰工艺下铜钢复合材料界面组织和性能研究

【目的】对热交换领域、电力领域中铜基复合材料在应用过程中出现的高温变形、界面金属间化合物、产品性能不稳定等难点问题进行研究。【方法】在真空状态中,采用不同爆轰工艺对TU1紫铜和Q345R钢进行爆炸复合试验,并对复合材料的金相组织和力学性能进行测试和分析。【结果】由试验结果可知,随着爆轰速度的增大,界面波纹深度也会随之增加。复合材料(Z向)分离强度的平均值为483 MPa、界面剪切强度的平均值为238 MPa、显微硬度的最大值为196 HV,即距界面位置越远,越趋近于本体材料。当爆轰速度为2200 m/s时,断口处出现铜侧粘连现象。【结论】复合材料的各项性能指标均优于组成该复合材料的本体金属,界面处均呈正弦波状结合形态。从界面向本体金属方向来看,晶粒组织呈现出多样化晶体转变的特征。通过进一步对结合界面进行分析,发现该界面未出现氧化物/氮化物等有害物质。

Cu对含Ce高强高效无取向硅钢磁性能的影响

无取向硅钢作为新能源汽车电机系统的核心部件材料,要求其磁性能和力学性能同时优异,但两者往往不能兼顾。如何获得强度和磁性能的良好匹配是高性能无取向硅钢需要解决的关键问题之一。对此,本工作通过Cu、Ce合金化研制了高强高效无取向硅钢样品,但是,目前Cu在硅钢中的作用尤其是对磁性能的影响机理尚不十分明确。因此,本工作采用光学显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射和透射电镜等方法研究了Cu对含Ce高强高效无取向硅钢磁性能的影响及机理。结果表明,适量Cu的添加在显著提高强度的情况下同时降低高频铁损,较多Cu的添加使磁感降低、铁损升高。这主要是因为,适量的Cu以富Cu相析出,具有尺寸小、分布分散等特点,一方面促使再结晶的发生,提高晶粒均匀性,并且高温再结晶退火过程中Cu以固溶形式存在不会明显阻碍晶粒长大,对磁性能有利;另一方面促使有利织构的产生,抑制不利织构出现,提高磁感,从而在一定程度上抵消富Cu析出相阻碍磁畴转动对磁性能的不利影响。Cu含量较高时,富Cu析出相不仅尺寸较大,而且形态呈长条状或短棒状,恶化了磁性能。

电镀电流密度对2×0.30HT钢帘线黏合及剥离性能影响

为研究电镀铜过程对钢帘线黏合和剥离性能的影响,以直径1.80 mm钢丝为基础,分别生产不同平均电流密度、槽间电流密度分布及最外层电流密度因素下电镀钢丝,以同机床、同工艺拉拔捻制为2×0.30HT钢帘线,分别考察3因素钢帘线的黏合和剥离性能。结果表明:电镀铜平均电流密度、各阳极架电流密度分布不均以及最外层电流密度在一定范围内变化对钢帘线黏合抽出性能影响较小,但随着电镀平均电流密度增大至17.07 A/dm~2,镀层致密性变差,从而使得钢帘线的剥离性能降低;同时,相比于钢丝最外层电流密度的设置,首节阳极架电流密度过高更容易导致钢帘线的剥离性能不良。

碳钢表面置换铜镀层的生长机理及其耐蚀性

采用自研的置换镀铜液,在20号碳钢表面制备了铜镀层。通过电化学测试,研究了置换镀铜时间对铜镀层耐蚀性的影响,并分析了铜镀层的生长规律。结果表明:随着置换镀铜时间的延长,铜镀层的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度减小,电荷转移电阻(Rct)显著增大;当置换镀铜时间为16h时,Rct值最大,铜镀层的耐蚀性最好;置换铜镀层的生长过程分为3个阶段,初期形成阻挡层和多孔层,中期形成阻挡层、致密层和多孔层,后期形成阻挡层和致密层。

Microstructures and Properties of Copper-steel Welded Joint by Twin Wire Welding

The paper studies the twin wire butt welding of 6mm-thick T2 copper and Q235 steel plate by using the twin wire consisting of one copper-plated welding wire and one steel welding wire.According to the appearance detection,the weld joint gained is sound in shape without crackles,pores,incomplete fusion and other defects.As shown by the mechanical property,SEM and EDAX and in the metallographic analysis and test,the rupture position of copper-steel welded joint is located in the copper-part HAZ when the tensile strength reaches above 210MPa and Fe content of the welded joint involved in 1# test specimen reaches around 22.78%-26.75%,with the hardness achieving between 102～107HB and the weld structure being (α+ε) duplex solid solution.

不同热处理状态H62/Q355B复合板性能试验研究

介绍了以H62/Q355B复合材料为研究对象,开展了该材料在650~800℃范围内的热处理状态下的界面性能、拉伸性能、冲击性能、界面组织等试验研究,确定700℃为最佳热处理温度,为该材料在实际应用中起到一定参考作用。

Cu对含Sn铁素体不锈钢的力学及耐腐蚀性能的影响

以0.30%Sn的430铁素体不锈钢为基础,在实验钢中添加一定量的Cu来研究Cu对实验钢力学性能和耐腐蚀性能的影响。常温拉伸实验和高温拉伸实验结果表明,Cu原子在基体中发挥固溶强化效果而增强不锈钢的抗拉强度,但同时因晶界处生成大量的富Cu相而相应降低不锈钢的塑性。实验钢的耐均匀腐蚀性能随着Cu含量的增加而呈现先提高,后降低的趋势,且在含0.45%Cu的钢中达到最佳的效果。此外,Cu对实验钢的耐晶间腐蚀性能有类似的规律,且在含0.98%Cu的钢中达到最佳的效果。

不溶性硫黄对轮胎带束层胶料与镀铜钢丝帘线动态粘合性能的影响

研究不溶性硫黄对轮胎带束层胶料与镀铜钢丝帘线(简称镀铜钢丝)动态粘合性能的影响。结果表明:随着不溶性硫黄用量的增大,胶料的门尼焦烧时间t_(5)逐渐缩短,t_(90)-t_(10)逐渐延长,门尼粘度、F_(L)和F_(max)逐渐增大;硫化胶的邵尔A型硬度增大,定伸应力增大,拉伸强度和拉断伸长率逐渐减小;静态和动态疲劳后胶料与镀铜钢丝的粘合抽出力均呈先增大后减小的趋势,抽出界面镀铜钢丝的裸露面积先减小后增大,覆胶体积先增大后减小。

铜与不锈钢焊接技术与工艺研究现状

铜与不锈钢的合金结构件广泛应用于石油化学、空调冷凝、航空航天和汽车零部件等中高端工业领域,存在着广阔地展现出极高的实用价值和应用潜力。由于铜与不锈钢物理化学性质差异较大,使得两者之间的焊接相当困难,文章通过分析铜与不锈钢的焊接性,综述了各种焊接方法及其原理,分析了各种焊接缺陷以及解决办法,并指出当前领域内的研究热点与难点。同时,文章还将展望铜与不锈钢异种金属焊接技术的未来发展趋势,以期推动该领域的持续进步。

铜电解导电棒修复工艺及校直设备研发

在铜电解过程中,不锈钢永久阴极板的导电棒会出现大量变形情况,需要修复、更换的导电棒也不断的增加。通过制定导电棒校直修复工艺,并对导电棒受力分析,研发专用设备对变形的导电棒进行校直修复。提高电流效率,改善电解铜的产品质量,提升产品的市场竞争力,减轻操作维护人员的劳动强度,降低公司的生产运营成本。

铜堵板、钢堵板批量加工工艺方法研究

针对生产设备受限、生产效率低、辊芯生产成本高的问题,研究了阴极辊辊芯装焊件铜堵板、钢堵板的批量加工工艺方法。根据铜堵板、钢堵板的设计要求及结构特点,开展了专项技术创新与工艺改进。改进后生产效率大幅提高,保证了铜堵板和钢堵板装配时的合格率达到100%。不仅节约了生产成本,还保证了装配孔位置的合格率。

铣削型钢纤维与超高性能混凝土的界面粘结性能研究

超高性能混凝土(UHPC)优异的性能主要取决于钢纤维与基体的协同工作,为探讨铣削型钢纤维在UHPC中的适用性,本工作通过钢纤维拉拔试验,研究了铣削型钢纤维与UHPC的界面粘结性能,分析了纤维埋深、纤维有无端勾、基体有无纤维、养护条件四个因素的影响及其机理,并与镀铜微丝钢纤维进行对比。结果表明:四种类型的钢纤维(镀铜平直型S、镀铜端钩型H、铣削平直型MS和铣削型MH)在UHPC中的粘结强度大小顺序为H型>MH型>MS型>S型;随着纤维埋深增加,S型、H型和MS型钢纤维在UHPC中的粘结强度减小,而MH型钢纤维则增大;端勾有助于提升钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能,并影响拉拔荷载-位移曲线的形状;基体掺入2%(体积分数)钢纤维亦能略微提高钢纤维在UHPC中的粘结强度和拉拔能;与蒸养条件相比,标养条件下界面粘结强度降低,但也使得铣削型钢纤维的拔出行为更明显,提高了拉拔能。铣削型钢纤维与UHPC界面粘结强度较高,但其较低的纤维抗拉强度影响了粘结性能的发挥,建议开发适用于UHPC的高强铣削型钢纤维。