金刚石/铜-硼复合材料界面结构及其对热导率和力学性能的影响

通过控制硼含量制备不同界面结构的金刚石/铜复合材料,研究复合材料的界面显微组织及其对热性能和力学性能的影响。结果表明,界面处形成微米级B4C齿状结构,该结构为界面结合提供冶金结合和机械啮合的双重作用。金刚石/铜-硼复合材料获得最高为695 W/(m·K)的热导率和535 MPa的弯曲强度。金刚石与B4C之间形成具有金刚石(111)//B4C (104)取向关系的半共格界面。微纳米级齿状结构可提高界面声子传输效率和界面结合强度。

铸态Cu-1.16Ni-0.36Cr合金热变形行为及热加工图

利用Gleeble-1500型热模拟试验机,研究了Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在变形量为50%、变形温度为750~950℃、变形速率为0.01~10 s^(-1)下的热压缩变形行为,建立该合金热变形的本构方程和热加工图。结果表明:Cu-1.16Ni-0.36Cr合金在700~900℃的变形温度下以动态回复为主,在950℃下发生完全的动态再结晶。通过真应力应变曲线得到了该合金热变形的本构方程和热加工图。根据应变对流变应力的影响对本构方程进行修正,通过修正后的回归方程对流变应力进行模拟,模拟结果与实验结果吻合。热加工图表明,该合金适宜的热变形工艺参数为900~950℃和0.1~1 s^(-1),其中950℃和1 s^(-1)变形条件下组织状态最佳,为晶粒细小均匀的等轴晶。

面向新兴产业和未来产业的新材料发展战略研究

新材料是新兴产业和未来产业发展的根基,是抢占科技和经济发展制高点的重要领域,也是我国推进新型工业化的重要驱动力。本文梳理了新材料在信息、能源、生物、深空与深海探测等领域的发展趋势,发现新材料联用或与其他学科、领域的深度融合正在成为新材料发展的重要特点;系统分析了我国新材料产业在规模、技术创新能力、企业和集群等方面的发展现状,总结了新材料产业发展存在的关键原材料依赖进口、核心装备尚未实现自主可控、高端产品自给率不高、部分重点产品缺乏应用迭代、标准和评价体系不完善等问题;提出了面向新兴产业亟需发展的9个重点方向以及面向未来产业亟需布局的7个重要方向。为推动新材料产业的高质量发展,研究建议:着力筑牢新材料产业发展根基,扎实提升新材料产业链水平,营造良好的产业发展生态环境,完善产业发展配套政策。

高速列车用铜合金接触线用材料及其加工工艺

在研究和分析国内外高速列车用铜合金接触线的基础上,结合目前铜合金接触线的生产现状,对我国铜合金接触线材料和加工工艺进行了分析。随着电气化铁路运行向高速化发展,开发新型的Cu-Cr-Zr系、Cu-Mg系铜合金接触线是必要且可行的。目前我国铜合金接触导线制造技术比较落后,在铜熔体洁净化处理和连铸成形两个关键工序上,缺乏有效手段,大大影响了产品的最终性能。综合考虑产品的最终性能和大规模连续化生产的要求,在加工工艺方面,连铸连轧法和连续挤压法是未来开发的重点。

汽车轮毂材料的发展现状及制备工艺

介绍了汽车轮毂材料发展现状及其制备工艺,并对各种材料的应用情况做了分析比较。提出轮毂材料的发展趋势基于轻量化,对汽车节能减排、安全及操控性能有着重要的影响,其制备工艺针对材料的进步在不断的完善中。

金属半固态加工技术的发展及应用

半固态金属加工技术是21世纪前沿性金属加工技术。较详细介绍了半固态金属加工技术的发展过程和半固态加工技术的特点;进一步介绍了半固态加工的主要工艺过程、分析了半固态加工过程的温度变化特点和半固态加工后的铝合金、镁合金及高熔点合金力学性能。最后,介绍了半固态加工技术在制备铝合金零件、镁合金零件、复合材料、梯度材料和金属联结等领域的应用。

钛合金材料OIM试样的电解抛光及制备工艺

由于钛合金材料强度硬度较高,机械抛光通常不能去除试样表面的残余应变层,因而采用电解抛光是制备电子背散射衍射试样的理想方法。本研究通过正交试验进行优选,并对优选的电解抛光工艺参数进行调整,制定出了钛合金电子背散射衍射试样的快速制备工艺。

半固态金属加工中的数值模拟技术研究进展

由于半固态金属加工技术具有短流程、低能耗和高质量的优点,近年来在全世界范围内得到广泛的应用,半固态金属加工过程的数值模拟技术也得到了快速发展。介绍了半固态金属加工过程数值模拟的计算方法,详细阐述了流变铸造、重熔加热和触变成形过程的数值模拟在国内外研究进展,并展望了半固态金属加工过程数值模拟的发展趋势。

喷射沉积制备原位TiB_2/Zn-30Al-1Cu复合材料的微观组织

利用原位反应同喷射沉积工艺相结合的方法制备了TiB2/Zn-30Al-1Cu复合材料。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对该复合材料的组织进行观察,并对其进行了X射线衍射测试分析。结果表明,在合理的喷射沉积工艺参数下,TiB2颗粒在基体材料中均匀分布并且尺寸小于2μm;原位反应TiB2颗粒的引入使得该复合材料的组织细化,初生富铝相α'相较多,呈细小的颗粒状形态且α'相尺寸小于2μm。

B30铜镍合金的高温热变形行为及加工图

在变形温度为750~1000℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下,对铸态BFe30-1-1铜镍合金进行了热压缩实验。综合分析摩擦和温升对合金流变应力的影响,利用修正后的流变应力曲线构建了BFe30-1-1铜镍合金的Arrhenius双曲正弦函数本构关系模型,基于动态材料模型构建合金的热加工图,研究合金热变形过程中的组织演变规律。结果表明:合金的峰值流变应力随着变形温度的降低或应变速率的增加而升高,摩擦和温升能够显著影响合金的真应力-真应变曲线,热变形过程中发生了动态再结晶,本研究构建的合金本构关系模型对峰值应力的预测值与修正后实验值的平均相对误差仅为3.77%,能够准确地预测合金在不同热变形条件下的流变应力。结合热加工图和微观组织分析,合金的较合理的热塑性变形工艺区间为变形温度900~1000℃、应变速率0.04~0.16 s^(-1),在该变形条件下热压缩后的样品可获得更多的动态再结晶组织。

我国先进铜基材料发展战略研究

铜及铜基材料以其优异的力学、功能和工艺综合性能而广泛应用于电力电子、汽车、机械制造以及航空、航天、通信、集成电路等高技术制造领域。我国是世界上最大的铜材生产国和消费国,广阔的应用市场使先进铜基材料拥有良好发展前景。本文在综述铜加工行业宏观环境和发展概况的基础上,分析了我国铜基材料发展取得的成绩和不足,深层次剖析了我国铜加工产业“大而不强”的原因,重点梳理了我国高强导电铜合金材料、高性能电子铜箔、耐蚀铜合金、耐磨铜合金、铜基热管理材料、特殊用途铜材和新能源用铜材的发展现状、存在问题及未来发展趋势。面向重大应用需求布局前沿方向,推动我国先进铜基材料的进一步发展,研究提出了形成有效的“产学研用”互动机制,建立国家铜基材料产业和技术发展协调平台等发展建议。

喷射成形70Si30Al电子封装材料致密化处理及组织性能研究

利用喷射成形技术制备了70Si30Al合金沉积坯件。对沉积坯件进行了差示扫描热分析,研究了热压温度对致密化效果的影响,在560,570,580,590℃下保温0.5h后220MPa保压2h进行了热压致密化处理;研究了压强对致密化效果的影响,在570℃保温0.5h后160,220,300,410MPa保压2h进行了热压致密化处理,测试了材料的密度、热膨胀系数和热导率。结果表明:喷射成形70Si30Al合金在566.4℃时有熔化相出现,理想的致密化工艺参数为570℃保温0.5h后220～300MPa保压2h,此工艺致密化处理后的喷射成形70Si30Al的密度为2.421×103kg.m-3,25℃时的热膨胀系数为6.9×10-6K-1,50℃时的热导率为118K.(W.m-1.K-1)-1。

铝、镁合金半固态浆料的制备与流变成形新工艺

介绍了阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料工艺的实验装置及其原理,并进行不同浇注温度的系列实验。结果表明:由于阻尼冷凝管的冷却和搅拌作用,熔体浇注温度越低,在两相温度区间内生成的游离晶核就越多,制备得到半固态铸件的晶粒尺寸就越小,且球化程度越高。在此实验原理及结果分析的基础上,设计真空吸铸-阻尼冷却装置,近液相线温度的AZ91D镁合金液在冷却、剪切的作用下,由液态转变为半固态浆料,然后进入模具完成充型,实现镁合金半固态浆料的制备与铸件流变成形一体化;半固态镁合金熔体具有触变性及更高的黏度,以平稳、层流的充型方式完成充型,能够有效地改善成形件的质量。

引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能研究

主要对引线框架用Cu-Cr-Zr合金的加工与性能进行了研究,通过对固溶态、时效态合金性能的研究分析,发现在合理的固溶时效与形变热处理工艺条件下,可获得抗拉强度为540.4MPa,电导率为84%IACS的高性能Cu-Cr-Zr合金带材。

用热加工图研究均匀化处理对AZ80热变形行为的影响

在变形温度为250～400℃,应变速率为0.002～1s^-1时,在Gleeble-1500D热模拟试验机上对不同状态（铸态、（410℃,4h）、（410℃,16h））的AZ80镁合金进行热压缩变形行为研究;根据实验结果建立热加工图,并利用热加工图分析均匀化程度对合金再结晶能力的影响。结果表明：随着均匀化程度的提高,相同条件下的峰值应力随之提高,发生动态再结晶的温度和应变速率逐渐提高;410℃、16h处理合金的再结晶能力明显强于其他2种状态合金的,在（400℃、0.01s-1）时动态再结晶晶粒更加均匀、细小,晶间无条带状共晶组织;对AZ80镁合金在大变形之前进行完全均匀化处理有利于动态再结晶组织的控制,其最佳变形温度范围为380～400℃,变形速率范围为0.002～0.1s^-1。

Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金的热变形和加工图

采用GLEEBLE-1500热模拟实验机对Mg-Y-Nd-Gd-Zr合金在变形温度为523～723K、应变速率为0.002～1.000s-1、最大变形程度为50%的条件下,进行了高温压缩试验研究。采用指数关系式描述了合金在热变形过程中的稳态流变应力。利用动态材料模型构建了热加工图,结合组织观察结果认为,该合金在变形温度为673K、应变速率为1.000s-1时功率耗散效率达到峰值0.36,因此,中温高应变速率区域为最佳加工性能区域。要想获得较大范围的最佳加工性能区域,应采用多道次小变形量进行加工。

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金的加工与组织性能

Cu-9.5Ni-2.3Sn合金具有很高的加工硬化特性以及固溶时效强化效果。通过急冷处理获得的α过饱和固溶体组织,利用冷变形和时效处理过程中出现的结构调整,提高合金的抗拉强度和延伸率。通过试验室配制的合金铸锭,研究合金热轧、冷轧加工过程及其性能的变化。试验研究结果表明:合金热轧前采取650℃×10h均匀化处理,铸锭经850℃×30min加热后热轧,50%一次冷轧,850℃×60min固溶,50%二次冷轧,480℃×2h时效,65%三次冷轧变形后,合金的抗拉强度可达732.1MPa、电导率为9.8%IACS。

薄壁铝合金型材稳态挤压模拟分析和实验验证

采用HyperXtrude软件模拟了薄壁铝合金型材的稳态挤压过程.模拟结果显示型材的中心部位向上翘起,这是由于出口流动速度图中A区域的挤出速度明显快于其他区域导致的.随后的实验验证表明型材的中心部位确有向上翘起现象,测量结果表明试模实验挤出的型材平面度超差,属不合格产品,这证明模拟结果是准确的.HyperXtrude软件能够比较准确的预测挤压过程中型材各部位的流速和变形,这对于在早期设计阶段就能修正模具缺陷是至关重要的.

阻尼冷管法制备半固态浆料过程的数值模拟与参数优化

介绍了一种制备半固态浆料的新工艺———阻尼冷管法(DCT),利用流体分析软件FLOW3D对AZ91D镁合金在阻尼冷管中的制备过程进行三维数值模拟,获得了制备半固态浆料过程中金属的流动规律,并得出了压头高度、楔形形状及缝隙大小对合金熔体流动及制备出的半固态浆料均匀程度的影响规律,从而为DCT模具的设计及工艺参数的优化提供有效的理论指导。