低碳钢表面电弧熔覆制备铜基复合涂层组织与性能研究

为研究电弧熔覆技术在低碳钢表面制备铜基熔覆层的效果,并探讨不同合金元素(Co、Cr、Ti、Mn)对熔覆层组织和性能的影响,以提升其在工程领域的应用价值。采用MIG机器人在Q345钢表面分别熔覆硅青铜实心焊丝和四种不同成分的药芯焊丝,制备Cu-Co、Cu-Cr、Cu-Ti、Cu-Mn、Cu-Si五种铜基熔覆层。通过XRD、SEM、EDS等手段对熔覆层的物相组成、微观组织和元素分布进行分析,并测试其硬度和摩擦磨损性能。研究表明,Cu-Co熔覆层界面结合良好,未出现MUZ区域,组织过渡均匀;Cu-Cr熔覆层中出现大量片状析出相,界面不平直;Cu-Ti熔覆层顶部存在大量金属化合物(铁钛、铜钛);Cu-Mn熔覆层顶部主要由Fe基固溶体和Cu基固溶体组成;Cu-Si熔覆层主要由α-Cu和富Fe相组成。Cu-Ti合金熔覆层硬度最高,Cu-Mn合金熔覆层硬度较为平稳。在摩擦磨损试验中,Cu-Co合金熔覆层表现出优异的耐磨性,摩擦系数低且磨损量小。添加Co元素能够有效消除熔覆层与低碳钢界面处的MUZ区域,并获得良好的组织过渡;添加Mn元素能够提升铜基熔覆层的硬度并改善其耐磨性;Cu-Co合金熔覆层具有优异的综合性能,建议优先选择。

连铸工艺参数对复合铜包钢线组织与性能的影响

连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q235钢线,研究较高速连铸状态下工艺参数对铜包钢线表面质量、铜包覆层组织、界面扩散层厚度和界面剪切强度的影响。结果表明:在连铸速度300~420 mm/min、复合温度1150℃、一次冷却水流量400~800 L/h、二冷水流量100 L/h的工艺条件下制备的铜包钢线表面质量较好,铜层晶粒细小,界面结合强度高。

固-液铸轧异形双金属线截面形状预测模型

为研究短流程异形截面双金属线制备工艺,本文提出了非圆孔型固-液铸轧复合异形截面双金属线制备工艺,并以铜包钢线为研究对象,利用Deform有限元软件对非圆孔型固-液铸轧复合双金属线的截面形状进行研究,建立了异形截面双金属线的截面形状预测模型。本文利用铸轧实验机成功制备了不同截面形状的双金属线,其截面形状与预测模型相符,预测模型的准确性在98%以上;基于截面形状预测模型,系统性地分析了设计参数对双金属线截面形状的影响。

铜/钢反向凝固复合实验研究

反向凝固复合技术是生产双金属复合材料的一种新方法， 具有高效、低耗、短流程特点。以包铜钢线为研究对象， 介绍了反向凝固复合工艺特点， 系统地研究了各工艺参数对包复比的影响，

铜包钢线材及其生产工艺

介绍了铜包钢线材的类型、性能、应用领域以及生产方法。对国内外目前广泛使用的生产铜包钢线材的电镀法、包覆法、热浸镀法和水平连铸法作了详细阐述,并对各生产工艺的特性、生产成本、产品质量作了比较分析,指出了其中的关键问题,为我国的铜包钢线材的技术改进,提高产品质量,降低成本提供参考。

电气化铁路用铜包钢接触线制造技术

介绍并分析比较电镀法、浸涂上引法以及连续挤压包覆法等几种铜包钢线生产方法。电镀法设备体积小 ,投资少 ,但只能生产薄镀层细线 ,并存在环境污染 ;浸涂上引法的产品界面结合强度高 ,长度不限 ,但工艺复杂 ,设备庞大 ,技术难度较大 ,生产效率较低 ;连续挤压包覆技术设备投资少 ,生产率高 ,铜包覆层厚度均匀、无露点、无焊缝 ,内在质量好 ,导电率高 ,成本低 。

CMT法30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3接头组织结构特征

利用CMT(cold metal transfer)技术在30CrMnSi钢板表面熔敷CuSi3;采用背散射、能谱分析及X射线衍射等方法对接头区显微组织及成分进行了研究。结果表明,CMT技术实现了熔敷层与基体的冶金结合,送丝速度为5.0 m/min,焊接速度为17.0 mm/s时,稀释率极低;界面区由Fe3Si化合物、α-Fe及ε-Cu组成。送丝速度较低时,界面结构为Fe3Si/α-Fe+ε-Cu/α-Fe,熔敷区出现Fe2Si化合物;提高送丝速度,界面结构为Fe3Si+α-Fe+ε-Cu/α-Fe+ε-Cu,Fe2Si化合物被Fe3Si化合物取代;进一步提高送丝速度,界面结构为α-Fe+ε-Cu,弥散分布的球状富铁相聚合成长为星状及大块团状的α-Fe固溶体。送丝速度的变化对熔敷区组织具有显著影响。

铜/钢液固相复合界面的结合强度

用液－固相复合法制备铜包钢线，研究了铜线表面的处理方法，预热温度，铜液的温度和复合时间等工艺参数对铜包钢线中界面结合强度的影响结果表明，表面经酸洗、机械打磨并覆助镀剂的钢线，在４００℃预热复合后，钢线与铜层之间的结合效果较好，界面结合强度达到９５ＭＰａ。

铜包钢线材室温拉变形后的显微组织和力学性能

研究了经室温拉变形后的纯铜包覆Q195钢的不同线径的线材的显微组织及力学性能。结果表明,显微组织自原始的等轴晶变为细长条纤维状,纤维长度与形变量的平方近似地成正比,纤维直径与形变量近似地成反比。经室温拉变形的包覆线材的抗拉强度,随形变量增大而增大,与形变量平方根呈直线关系;但延伸率降低,延伸率波动偏高与晶界融合及Q195钢的渗碳体球化现象吻合。根据原始纯铜和Q195钢的抗拉强度值,可以用复合材料强度的混合法则来近似地预测不同线径的包覆线材的抗拉强度。

激光功率对17-4PH丝材激光熔覆组织及硬度的影响

目的研究激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,以确定最佳激光熔覆功率,为17-4PH不锈钢丝材激光熔覆的应用提供参考。方法在27SiMn钢活塞杆表面,对17-4PH不锈钢丝材进行了不同激光功率熔覆试验,利用金相显微镜和扫描电子显微镜表征不同激光功率熔覆层的微观组织,使用硬度计测量不同激光功率熔覆层和基体的硬度。结果当激光功率分别为1600、1800、2000、2200 W时,熔覆层的高度由1119μm降低到1006μm,基体的穿透深度和热影响区宽度都随激光功率的增加而增大,熔覆层的组织主要为较短无方向性的板条马氏体。当激光功率为2400、3000 W时,熔覆层的高度、基体的穿透深度和热影响区宽度均随激光功率的增大而增加,最大值分别达到1119、310、638μm,熔覆层的组织主要由具有方向取向的板条马氏体组成,靠近基材的位置由晶粒细小而致密的等轴晶组成,随着激光功率的增加,熔覆层弥散析出的沉淀颗粒越来越多。此外,熔覆层和热影响区的显微硬度均高于基体,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度明显增大,最高可达479.4HV_(0.2)。结论综合考虑激光功率对17-4PH不锈钢丝材激光熔覆组织及硬度的影响,2600 W为最佳激光熔覆功率。

铜包钢接触线坯连续挤压包覆成形的实验研究

采用连续挤压包覆法生产铜包钢接触线坯 ,是连续挤压技术的一次飞跃 ,铜能成功包覆在钢芯周围的关键是成形模具结构 ,本文通过实验研究 ,探讨了不同模具结构对铜包钢线坯成形的影响 ,分析了包覆成形失败的原因 ,并得到了优化的模具工艺参数 。

铜包钢线生产工艺的特点及现状

本文介绍了四种铜包钢双金属线生产工艺的特点和现状 ,指出了水平连铸铜包钢工艺中的关键问题 ,以期为我国铜包钢线实现国家化 。

铜/钢反向凝固及加工变形的结合机理

介绍了铜 /钢反向凝固及加工变形复合的工艺过程 ,利用光学显微镜和扫描电镜等手段分析了铜和钢界面形态、组织结构·在Instron拉伸机上测定了铜 /钢界面的结合强度·结果表明 ,经预处理的钢丝表面呈现细微的凸凹不平状态 ,特别有利于液态铜在钢丝表面异质形核、凝固、结晶 ,使铜和钢的晶粒在界面上相互镶嵌 ,达到良好结合·此外 ,CS线再经加工变形后 ,伴随着晶粒的拉长和界面的扩展 ,导致晶粒间相互插入 ,机械咬合能力加强 ,使铜 /钢界面结合强度进一步提高·

热浸镀法生产的铜包钢线性能研究

以热浸镀法生产的铜包钢线为研究对象,研究了预热温度、铜液温度和复合时间等工艺参数对铜包钢线界面结合强度的影响;测定了不同包覆比的铜包钢线的电导率。结果表明,表面经机械打磨、酸碱洗并助镀卤化物盐溶液的钢线,在400℃预热复合后,钢线与铜层之间的结合效果较好,界面结合强度达到95 MPa;铜包钢线的电导率随包覆比的增大而线性增加。

铜-钢反向凝固复合带的实验研究

以 1 2mm厚的 0 8Al钢作为母带 ,纯铜作为复合层材料 ,系统地研究了浸渍复合时间、铜液温度及钢带预热温度等工艺参数对铜复合层厚度变化的影响规律·研究结果表明 :随浸渍复合时间的增加 ,复合层的厚度变化经历了凝固生长和回熔两个阶段 ,钢带的预热温度越低 ,铜复合层厚度越厚 ,在通常的铜液过热度 (<1 0 0℃ )范围内 ,铜液温度的变化对复合层的厚度影响不大·

钢基体表面TIG铜堆敷层泛铁规律分析

采用HS201铜焊丝在35CrMnSiA钢基体表面进行TIG堆焊工艺试验,研究了堆覆层泛铁量的变化,分析了界面层微观组织,对铜堆敷层中泛铁的分布、形态的发展演变以及泛铁量规律进行了较为系统的研究。结果表明,随着堆焊电流的增大,堆敷层内溶解的铁逐渐增多,其形态也逐渐改变;在堆焊电流小于270A时堆敷层内无明显泛铁,泛铁形态为微小的颗粒状或类树枝状;焊接电流超过300A时,铜堆敷层中泛铁形态发生较大变化,堆敷层中出现大块球状泛铁;同时在电弧力的作用下,液态铜与液态铁机械混合在一起,凝固形成铜与铁相互包含的泛铁形态。

铜包钢芯线生产工艺的研究

介绍了铜包钢芯线生产过程中各道工序的工艺参数及其控制方法，确定了ｖ～Ｉ关系。

铜包钢电话用户通信线的研制

介绍铜包钢芯线生产的设备研制和工艺研究，应用其设备和工艺能生产出合格的电话线。

包铜钢线液固相反向凝固过程的数值模拟

以液固相反向凝固法生产的包铜钢线为研究对象,利用有限差分法分析了铜在钢线芯体上的浸覆过程;得出了特定工艺条件下铜层包覆比的理论变化规律。实验表明,在铜层重熔之前,模拟结果和实验结论基本吻合。这对预测某一实验条件下铜覆层厚度具有重要指导意义。

铜包钢线加工工艺对其力学性能的影响

采用包覆焊接法制备铜包钢线,并对其进行拉拔变形及退火处理,研究了拉拔变形量和退火处理对其拉伸强度和伸长率的影响;分析了其拉伸强度和伸长率随加工工艺的变化规律。结果表明,铜包钢线的抗拉强度随其变形量的增加而升高,伸长率则降低。根据原始纯铜和钢丝的抗拉强度值,应用复合材料强度的混合法则,可计算不同拉拔变形的铜包钢线抗拉强度。经实验验证,与实测值结果接近。随铜包钢线退火时间的延长和退火温度的升高,其抗拉强度降低,伸长率升高。当其退火温度升高至850℃,退火时间延长为2 h时,其抗拉强度和伸长率几乎不变。根据Hollomon关系式,通过实验计算得到拉拔变形量为50%的铜包钢线的应变硬化指数n=0.4。