镀铜石墨/铜复合材料的组织和摩擦磨损性能

本实验以电解铜粉为基体,镀铜石墨为润滑相,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备镀铜石墨/铜复合材料,研究了镀铜石墨含量对复合材料微观组织、硬度、孔隙率和摩擦磨损性能的影响。结果表明:镀铜石墨均匀分散在Cu基体中能细化晶粒、均匀组织,石墨表面镀铜层能够增强石墨与Cu基体的界面结合。当镀铜石墨含量超过4wt%,复合材料的硬度和孔隙率变化幅度明显增大。镀铜石墨具有细晶强化作用,能提升复合材料的硬度,其含量为4wt%时,复合材料的硬度达到最大值57.8HV,但镀铜石墨含量和孔隙率的共同作用使得复合材料的硬度呈先增大后减小的趋势。随着镀铜石墨含量增加,复合材料孔隙率逐渐增大,摩擦系数、磨损量逐渐减少,镀铜石墨含量为8wt%时,复合材料的摩擦系数、磨损量相比纯铜分别降低63.9%、96.3%。镀铜石墨作为润滑相紧密镶嵌在铜基体中,显著提高了复合材料的摩擦磨损性能。复合材料摩擦磨损机理主要为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损。

SPS制备铜/镀铜石墨复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结(SPS)制备不同镀铜石墨含量的铜/镀铜石墨复合材料。研究了镀铜石墨含量对复合材料微观组织、密度、导电率、孔隙率和显微硬度的影响。结果表明,随着镀铜石墨含量的增加,铜基体的组织变得细小、均匀。复合材料的密度与镀铜石墨含量满足公式ρ=-0.1506wt%+8.894。当镀铜石墨含量由0wt%增大12wt%,复合材料的导电率由96.4%IACS降低至58.0%IACS,孔隙率从0.1%升高至8.8%。少量的镀铜石墨具有细晶强化作用,能提高复合材料的硬度。当镀铜石墨含量超过4 wt%,复合材料的硬度开始下降,当镀铜石墨含量达到一定值时,复合材料的硬度甚至低于纯铜材料的硬度。

表面氧化处理对SiC/A356Al复合材料组织及性能的影响

采用模压成形工艺结合压力浸渗法制备了SiC/A356 Al复合材料,利用XRD、SEM和EDS等分析了SiC颗粒氧化处理前后的物相组成、组织形貌及粒度分布,研究了原始/氧化SiC颗粒对复合材料界面组织、抗弯强度、线膨胀系数及热导率的影响;通过SEM分析了该复合材料的断口形貌,并探讨了其断裂机制。结果表明,采用该方法可获得颗粒均匀分散、界面洁净、接近全致密的SiC/A356 Al复合材料。表面氧化处理包覆在SiC颗粒表面的SiO 2能够有效抑制Al 4C 3脆性相的生成,但也使得SiC与A356之间由化学反应结合转变为冶金结合,导致复合材料的弯曲强度大幅降低,线膨胀系数略有降低,同时复合材料的热导率显著提高。氧化SiC颗粒增强的复合材料的抗弯强度是增强相为原始SiC颗粒的复合材料1/2左右,线膨胀系数在30~350℃范围内仅降低了(0.59~0.99)×10^-6 K^-1,热导率提高了42.86%。

钛和铌对高铬钢的组织及性能影响研究

研究了Ti和Nb对高铬钢显微组织和磨损性能的影响,并对其磨损机理进行了探讨。结果表明,Ti和Nb能细化高铬钢晶粒,使其力学性能和耐冲击磨损性能有效提高。

镍铝青铜(NAB)的微观组织及腐蚀性能

以目前国内外常用的船用镍铝青铜试样(国产支架S1、进口舵叶S2、进口螺旋桨S3)为研究对象,通过OM、SEM、失重法和电化学工作站等研究其微观组织、第二相组成和耐蚀性,结果表明:S1、S2和S3的微观组织主要由α、κ(κ_(Ⅱ)、κ_(Ⅲ)、κ_(Ⅳ))相组成,其中κ_(Ⅱ)、κ_(Ⅲ)为富Ni相。在3.5%NaCl溶液中,S1试样的腐蚀速率最高,S3的腐蚀速率最低。界面电荷转移电阻是影响腐蚀过程的主要因素,S3的界面电荷转移电阻最大(3 098Ω),且其表面腐蚀产物主要由Al_(2)O_(3),Cu_(2)Cl(OH)_(2)和(CuNi)_(2)Cl(OH)_(3)组成。

表面涂覆辅助叠轧制备SiC/Al层状复合材料的组织与力学性能

以硅溶胶搭载SiC增强体的混合浆料表面涂覆为辅助,采用层叠热轧工艺制备SiC+SiO_(2)sol-Al层状复合板,并对其显微组织与力学性能进行研究。结果表明,SiC+SiO_(2)sol-Al层状复合板界面结合良好,层间结合处SiC颗粒呈断续状均匀分布于铝箔基材间层,表面覆有SiO_(2)和微量Al2O3,这有利于界面载荷传递且使铝箔基材层的晶粒尺寸更细小和均匀。断裂机制为单相铝箔层韧性断裂与层间脱粘撕裂。与纯铝箔叠轧的纯Al层状复合板相比,其抗拉强度提高,伸长率下降。

Y2O3对Ti-6Al-4V合金显微组织及力学性能的影响

本文以Ti-6Al-4V+x Y2O3(x=0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%)粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Ti-6Al-4V+x Y2O3合金,利用光学显微镜和透射电镜探究Y2O3含量对Ti-6Al-4V合金显微组织和性能的影响。结果表明,添加Y2O3后会细化晶粒,当Y2O3含量超过0.2%之后,随着Y2O3含量的增加晶粒尺寸会逐渐增大;加入Y2O3后可以有效改善Ti-6Al-4V的力学性能,添加0.6%Y2O3时力学性能最好,屈服强度970 MPa、最大抗压强度1 852 MPa、压缩应变31.4%,较未添加稀土的Ti-6Al-4V合金分别提高7.8%、14.1%、19.4%,致密度提高到99.28%;Y2O3主要是通过提高Ti-6Al-4V制品的密度和在合金中的钉扎作用来提高力学性能。

Zr微合金化对Fe-Cr耐磨合金钢组织及力学性能的影响

采用金相观察、扫描电镜、能谱分析、硬度测试及室温冲击等手段研究了微量合金元素Zr的添加对Fe-Cr耐磨合金钢组织及力学性能的影响。结果表明,微量Zr元素的加入可以改善夹杂物的形貌与成分,使夹杂物转变为富Zr的复合夹杂物,同时生成一定量的ZrC第二相。随着Zr元素含量的增加,第二相数量增加且呈弥散分布,起到了细化晶粒的作用。添加不同含量Zr的Fe-Cr耐磨合金钢经退火、淬火以及回火后组织均以板条状马氏体为主。合金钢退火态硬度及冲击性能基本不随Zr元素含量而变化,但随着Zr含量增加,淬火态及回火态合金钢硬度先增大后减小,冲击性能则得到明显提升。研究结果表明Zr微合金化能够有效改善中低碳Fe-Cr合金钢的力学性能。

Mg-Zn-Gd-Nd合金的微观组织与力学性能

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等方法,研究了Gd、Nd添加对铸态、挤压态Mg-3Zn合金的微观组织的影响,并测试了其室温拉伸力学性能。结果表明,Gd、Nd能显著细化Mg-3Zn合金的铸态组织,晶粒中含有大量的第二相。经挤压后组织得到细化,且含有大量的再结晶晶粒,第二相粒子沿挤压方向呈纤维状分布。随着Gd、Nd的加入,合金的抗拉强度和屈服强度显著提升,最大分别为265MPa、225MPa,伸长率降低。