Al2O3/Cu复合材料的高温拉伸性能研究

Al2O3弥散强化铜基复合材料(Al2O3/Cu复合材料)因其具有优良的高强度高导电性能以及抗高温软化性能而成为备受瞩目的一种工程材料.本文研究了Al2O3/Cu复合材料的室温和高温拉伸性能及微观组织.研究表明该材料相比Cu-Cr合金(Cr0.7%wt)具有优越的高温强度.微观组织观察表明该材料高温下优越的强度主要是因为弥散而细小的Al2O3颗粒的存在阻碍了位错运动,抑制了晶粒长大和Cu基体的再结晶.动态回复和局部再结晶是主要的软化机制.断裂特征表现为局部韧性断裂.)     

Al2O3/Cu复合材料的高温拉伸性能研究

Al2O3弥散强化铜复合材料(ADSCC)因其具有优良的高强度高导电性能以及抗高温软化性能而成为备受瞩目的一种工程材料.研究了ADSCC的微观组织和拉伸性能.研究表明该材料相比Cu-Cr合金(Cr0.7%)在高温下具有很高的强度保持比.材料的强度随温度的升高而下降.对ADSCC的微观组织研究表明该材料的强度高主要是因为Al2O3颗粒的弥散分布限制了位错运动,阻碍了晶粒长大和Cu基体的再结晶.动态回复和局部再结晶是主要的软化机制.断裂特征表现为局部韧性断裂.     

Al2O3p/Al复合材料中颗粒粒径与形态对组织和性能的影响

选用 5 .0和 0 .15 μm两种粒径的Al2 O3 颗粒 ,制备了Al2 O3 体积分数为 40 %的铝基复合材料。利用透射电镜对两种复合材料拉伸前后的组织进行观察 ,结果表明 :5 μm尖角形Al2 O3 颗粒增强复合材料的铸态组织中存在高密度的位错 ,这主要是由于热错配应力引起的 ;0 .15 μm椭球形Al2 O3 颗粒增强复合材料的铸态组织中几乎观察不到位错 ,这与颗粒细小且为等轴状、分布弥散、界面附近应力分布均匀等因素有关。对拉伸断口附近显微组织的观察表明 ,前者基体中位错进一步增殖 ,后者则存在明显的位错环。室温拉伸结果表明亚微米Al2 O3p/Al复合材料中的这种微观组织有利于材料强度和塑性的提高     

内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的电蚀特性

以Cu2O为氧源，采用内氧化法制备了Al2O3／Cu复合材料，通过电火花试验研究了该复合材料的电蚀特性，并进行了微观组织结构分析。结果表明，采用内氧化法制备的Al2O3／Cu复合材料，在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒；在基本保证与紫铜相同加工速度的前提下，Al2O3／Cu复合材料工具电极的相对损耗和工件表面粗糙度均小于紫铜工具电极，且在试验范围内Al2O3／Cu复合材料工具电极损耗和工具表面粗糙度均随Al2O3含量的增加而降低。     

内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的载流摩擦磨损特性

采用内氧化法制备了Al2O3／Cu复合材料，研究了复合材料在载流条件下的摩擦磨损特性，并进行了微观组织结构分析。结果表明：采用内氧化法制备的Al2O3／Cu复合材料，在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒；载流条件下，该复合材料的抗摩擦磨损性能显著优于铬青铜合金；电流较小时具有磨粒磨损和粘着磨损的共同特征，电流较大时以粘着磨损为主。在试验范围内，电流比载荷对磨损率的影响显著。     

内氧化法制备Al2O3/Cu点焊电极的装机试验

采用内氧化法制备了0．6Al2O3／Cu复合材料，以该复合材料棒材为原料制备了点焊电极，并进行了装机试验和微观组织结构分析。研究结果表明：采用内氧化法制备的0．6Al2O3／Cu复合材料在铜基体中弥散分布着纳米级细小Al2O3颗粒。由于Al2O3颗粒硬度高，热稳定性和化学稳定性好，使该复合材料制备的点焊电极抗塑性变形能力强、抗坑蚀能力优良、再结晶温度高，并具有优越的抗粘接能力，使用寿命是铬锆铜电极的3倍多。     

内氧化法制备Al2O3／Cu复合材料的再结晶行为

以Cu2O为氧化剂，采用Cu-Al合金粉末内氧化及后续的粉末冶金法制备了Al2O3／Cu复合材料。并将不同Al2O3含量的试样进行不同变形量的冷拔处理，在氮气保护下进行高温退火处理(700℃～1050℃，1h)。研究了硬度随退火温度的变化规律，观察了显微组织。结果表明：在铜基体中弥散分布着纳米级的Al2O3颗粒：经900℃，1h退火后Al2O3／Cu复合材料的硬度可保持室温的87％以上；其再结晶温度高达1000℃；变形量和Al2O3含量增加均使硬度提高，但对软化和再结晶温度影响不大。     

亚微米Al2O3颗粒表面稀土改性及其对6061Al复合材料时效行为的影响

采用液相包裹法对亚微米Al2O3颗粒进行稀土表面改性，用挤压铸造法制备表面经稀土改性的Al2O3p／6061Al复合材料．对颗粒表面经稀土改性前后增强6061Al复合材料在不同温度下的时效析出行为进行分析研究．结果表明：改性后的亚微米Al2O3粉体颗粒表面Y2O3包裹均匀，其增强的复合材料在不同时效阶段的硬度值均较改性前有明显提高．且随着时效温度的升高，Mg2Si析出过程加快，时效峰提前，呈现出硬度值变小的趋势，透射电镜观察表明，表面改性颗粒增强的复合材料基体中存在一定量的位错和析出相；而改性前复合材料却呈现出位错和析出相极其稀少的组织特征．分析了改性前后复合材料时效组织形成的原因。     

原位合成5TiB2/Al-4.5Cu复合材料的组织及性能

采用机械搅拌辅助混合盐法制备了TiB₂质量分数为5%的Al-4.5Cu复合材料，借助光学显微镜、XRD、SEM、DES和TEM等手段对复合材料微观组织进行观察和分析，并通过拉伸试验测试了其力学性能。结果发现，TiB₂颗粒通过产生位错塞积、位错环以及增加位错密度等方式阻碍位错的运动来强化基体合金。添加5%的TiB₂的Al-4.5Cu合金屈服强度和抗拉强度比Al-4.5Cu合金分别提高了68.94%和32.65%,伸长率降低了45.56%,但其综合力学性能仍提高了11.33%。     

亚微米级SiC颗粒增强铝基复合材料的拉伸性能与强化机制

用粉末冶金法制备了亚微米SiC颗粒增强纯铝基复合材料(Al MMC)，对该材料的微观结构和拉伸性能进行了研究，结果表明，15％SiCp(150nm)／Al MMC的拉伸强度和屈服强度分别为342．3和272．4MPa，比纯铝分别提高了89．0％和117．9％，其延伸率为6．3％．拉伸断口观察表明，SiCp／Al MMC断裂机制为界面脱粘和SiC团聚体的脆断，该复合材料具有高强度的原因是基体的微观结构发生了变化，用位错密度强化和弥散强化机制对Al MMC的强化作用进行了评估，预测结果与实验值符合得很好。     

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明:添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10%时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS。     

Al 2O 3 PARTICLE REINFORCED COPPER MATRIX COMPOSITE USING FOR CONTINUOUS CASTING MOULD

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＭｏｕｌｄｉｓａｋｅｙｐａｒｔｏｆｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅｍｏｕｌｄｓｕｒｆａｃｅｃｏｎｔａｃｔｓｗｉｔｈｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌ（１５００℃１６００℃）ａｎｄｓｏｌｉｄｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｓｌａｇｗｈｉｌｅｔｈｅｂａｃｋｆａｃｅｏｆｔｈｅｍｏｕｌｄｉｓｃｏｏｌｅｄｂｙｗａｔｅｒ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｓｓｕｒｅｔｈｅｓｔｅｅｌｂｌａｎｋｐｕｌｌｅｄｏｕｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ,ｔｈｅｍｏｕｌｄｍｕｓｔｓｔｒｉｃｔｌｙｋｅｅｐｔｈｅｄｅｓｉｇｎｄｉ…     

保温时间对Al2O3f/AZ91D复合材料抗拉强度的影响

采用熔体浸渗法制备了Al2O3f／AZ91D复合材料,并利用光学显微镜、SEM、XRD等手段对其成分、组织及保温时间与抗拉强度之间的关系进行了研究。结果表明,Al2O3f／AZ91D复合材料组织中有硬脆相Mg2Si生成;保温40min时复合材料的抗拉强度较基体合金略有增强;随着保温时间的延长,材料组织中的Mg2Si相大量增加,从而使复合材料的抗拉强度下降。     

Al-Si/Al_2O_3 in situ composite prepared by displacement reaction of CuO/Al system

Al2O3 particle-reinforced ZL109 composite was prepared by in situ reaction between CuO and Al.The microstructure was observed by means of OM,SEM and TEM.The Al2O3 particles in sub-micron sizes distribute uniformly in the matrix,and the Cu displaced from the in situ reaction forms net-like alloy phases with other alloy elements.The hardness and the tensile strength of the composites at room temperature have a slight increase as compared to that of the matrix.However,the tensile strength at 350 ℃ has reached 90.23 MPa,or 16.92 MPa higher than that of the matrix.The mechanism of the reaction in the CuO/Al system was studied by using of differential scanning calorimetry(DSC) and thermodynamic calculation.The reaction between CuO and Al involves two steps.First,CuO reacts with Al to form Cu2O and Al2O3 at the melting temperature of the matrix alloy,and second,Cu2O reacts with Al to form Cu and Al2O3 at a higher temperature.At ZL109 casting temperature of 750-780 ℃,the second step can also take place because of the effect of exothermic reaction of the first step.     

均匀化处理对Al-Cu-Mg合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、差热分析、硬度测试和拉伸测试等方法研究了均匀化处理对Al-4.5Cu-0.8Mg合金的组织和性能的影响。结果表明:Al-4.5Cu-0.8Mg铸态组织中存在较严重的枝晶偏析现象,晶界及晶界交汇处有大量Al2Cu相及Al2Cu和Al2CuMg的共晶相,合金经480℃×12 h均匀化处理后,组织中的非平衡相已基本溶解,综合力学性能较好,抗拉强度为320 MPa,屈服强度为246 MPa,伸长率为10.2%,硬度为139.2 HV。     

B4 C 含量对等离子喷涂 NiCoCrAlY / Al2 O3 -B4 C复合涂层力学性能的影响

目的提高等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层的摩擦性能。方法采用离心喷雾造粒、化学冶金包覆和固相合金化技术制备NiCoCrAlY/Al2O3和NiCoCrAlY/B4C复合粉体,通过等离子喷涂技术制备NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层。对涂层的显微结构、结合强度和显微硬度进行表征,研究B4C含量对等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层力学性能的影响。结果 Al2O3和B4C颗粒包覆了致密的NiCoCrAlY合金层,包覆层厚约3~5μm。等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3-B4C复合涂层呈典型的层状结构,涂层结构致密,各层间结合良好。随着B4C含量的增加,复合涂层的显微硬度逐渐增大,结合强度逐渐降低,当B4C质量分数达到30%时,涂层的显微硬度比未添加B4C时提高了1.4倍,结合强度比未添加B4C时降低了26%。涂层在拉伸试验中发生了典型的脆性断裂,断裂位置发生在涂层内部。结论向等离子喷涂NiCoCrAlY/Al2O3复合涂层中添加B4C,可显著提高涂层的显微硬度,但会使涂层的结合强度有一定程度降低。     

Effect of rod-like grain on properties and toughening mechanism of 3Y-TZP/Al2O3 ceramics

In-situ rod-like A1203 grain was prepared by adding CAS multiphase additives under the sintering condition of 30 MPa, 1 550℃ and 1 h. The sintering behaviors, microstructure, toughening mechanism and access of Al2O3 ceramics were investigated by SEM, EDS and WDW omnipotent electronic mechanical testing machine, etc, and the crack propagating model of cylindrical crystal/3Y-TZP composite toughening Al2O3 ceramics was established. The results show that the composite additives prompt the anisotropic growth of Al2O3 grain, which strengthens toughening effect of 3Y-TZP in 3Y-TZP/Al2O3 composite ceramics. Moreover, the experimental material density is near to theoretical density, bending strength is 556.35 MPa, and fracture toughness is 6.73 MPa.m1/2. The mechanical properties of the materials are obviously improved.     

Effects of erbium on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-7Zn-3Al alloy

Mg-7Zn-3Al-xEr(x=0.1,0.4,0.7) magnesium alloys were prepared by permanent mould casting.The effects of rare earth element of erbium on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-7Zn-3Al alloy at both room temperature and elevated temperatures were investigated with optical microscopy,scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy,differential scanning calorimetry,and tensile testing.The results show that the quasi-continuous grain boundary networkedτ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49)...     

Microstructure of interaction interface between Al-Si, Zn-Al alloys and Al2O3p／6061Al composite

Interaction behaviors between Al-Si, Zn-Al alloys and Al2O3p/6061Al composite at different heating temperatures were investigated. It is found that Al2O3p/6061Al composite can be wetted well by AlSi-1, AlSi-4 and Zn-Al alloys and an interaction layer forms between the alloy and composite during interaction. Little Al-Si alloys remain on the surface when they fully wet the composite and Si element in Al-Si alloy diffuses into composite entirely and assembles in the composite near the interface of Al-Si alloy/composite to form a Si-rich zone. The mierostrueture in interaction layer with Si penetration is still dense. Much more residual Zn-Al alloy exists on the surface of composite when it wets the composite, and porosities appear at the interface of Zn-Al alloy/composite. The penetration of elements Zn, Cu of Zn-Al alloy into composite leads to the generation of shrinkage cavities in the interaction layer and makes the microstructure of Al2O3p/6061Al composite loose.