低气压下藕状多孔铜的结构控制与研究

采用金属-气体共晶定向凝固技术,利用自行研制的Gasar模铸装置,在保温温度为1456 K,氢气压分别为0.04,0.07,0.10 MPa的工艺条件下,成功制备出了直径为Ф100 mm,高度为150 mm的藕状多孔铜试样(气孔率分别为:23.1%,38.5%,48.2%)。在线切割机上将所制备的试样分别沿纵向和不同高度处切开,利用扫描仪和Image J软件对试样照片和气孔率进行采集、统计,研究了低气压下藕状多孔铜气孔和气孔率的分布。结果表明:在低气压(小于0.2 MPa)下,保温温度相同时,随着气压的升高,气孔率升高,气孔孔径也相应地增大,当气压为0.1 MPa时,气孔率增加至48.2%,气孔平均孔径增加至524μm;同一试样,随着试样高度的增加,气孔率呈现先略微增加后减小的趋势,在试样高度约为50 mm处,气孔率达到最大值,这与中高气压下藕状多孔铜气孔和气孔率的分布有所不同,进一步丰富了气压对藕状多孔铜气孔结构影响的理论和实验研究。     

Cr元素对Diamond/Cu复合材料界面结构及热导性能的影响

采用预制件制备,压力浸渗金属工艺制备Diamond/Cu复合材料,分析了Cu基体合金化及金刚石颗粒表面金属化情况下,Cr元素对复合材料界面结构和热性能的影响。结果表明,Diamond/Cu-Cr复合材料中金刚石与Cu-Cr合金界面结合良好,Cr元素在界面处发生富集并与金刚石反应生成Cr3C2,其界面结构为金刚石-Cr3C2-富Cr的Cu-Cr合金层-Cu-Cr基体,复合材料的热导率达到520W.m-.1K-1;Diamond-Cr/Cu复合材料中金刚石表面金属化Cr层在熔渗过程中与Cu互扩散,促进界面结合,形成金刚石-Cr3C2层-纯Cr层-Cu-Cr互扩散层-Cu的界面结构。与Diamond/Cu-Cr复合材料相比界面处增加了Cr层,材料的热导率仅为279W.m-1.K-1,但均高于Diamond/Cu复合材料的热导率。     

Cu-Cr合金在HCl溶液中脱铬腐蚀研究

通过金相、扫描电镜(SEM／EXD)、透射电镜(TEM)，结合X射线衍射(XRD)，研究了Cu-Cr合金在HCI溶液中脱铬腐蚀行为。结果表明：Cu-Cr合金脱铬腐蚀首先发生在Cu／Cr相的界面处，并向Cr相内继续扩展，随HCI浓度增大及温度升高，其脱铬腐蚀倾向增大。     

镍基耐蚀合金GH536B(G3)的高温变形特性

通过Thermomacmaster-Z热模拟机试验和显微组织观察,研究了镍基耐蚀合金GH536B(G3,%:0.002C、20.30Cr、17.50Fe、8.70Mo、1.32W、1.90Cu、0.20Nb)1 030～1 300℃、应变速率1～25 s-1的应力-应变曲线以及温度对合金断面收缩率的影响,高温变形下合金组织的变化和应变速率对合金动态再结晶温度的影响.结果表明,G3合金变形抗力大,热成形温度区间小,随应变速率增大,热塑性降低;Φ中10 mm×140 mm试样拉伸速率为100 mm·s-1,合适的成形温度为1 130～1 260℃,当拉伸速率为200 mm·s-1,合适的成形温度为1 130～1 220℃.     

感应加热熔炼Cu-Cr合金的凝固行为

采用电弧熔炼和感应加热熔炼研究了不同组成Cu-Cr合金的凝固行为.结果表明:由于高温下Cu-Cr合金与坩埚材料发生反应,氧化铝坩埚中感应加热熔炼Cu-Cr合金受到污染,澄清了Müller与Li的争议;当合金中Cr的摩尔分数大于40%时,感应加热熔炼Cu-Cr合金出现了液相分离,合金与坩埚材料的反应生成物促进了Cu-Cr合金的液相分离.     

合金元素对双相钢性能影响及其热加工性能研究

具有铁素体加回火马氏体两相组织的高铬合金强度高、韧性好,同时抗腐蚀性能优良,在油气开采领域具有广阔的应用前景。研究N、Cu、Mo、Nb、Ni、Cr元素含量对合金组织组成、力学性能影响,结果显示,降低N和Cu元素含量将使双相钢中铁素体比例提高,导致两相界面增大,使材料低温冲击韧性降低。Mo含量下降将使材料强度降低,少量Nb元素的添加对合金强度提高作用不明显。提高合金中Ni、N、Cr、Mo元素含量将使奥氏体保持到室温下,材料组织转变为铁素体加奥氏体两相组织,材料屈服强度低于500 MPa。高温应力—应变曲线检测结果显示,双相合金在1 100~1 200℃范围内变形抗力较小,但轧制过程中易在铁素体、奥氏体两相界面处产生裂纹。     

耐蚀合金G3、G3-Z和825热加工性的研究

用Thermomacmaster-Z热模拟机和TEM,SEM研究了G3(%:0.012C、46.51Ni、24.71Cr、8.88Mo、1.15W、1.72Cu、0.10Nb)、G3-Z(%:0.014C、46.53Ni、24.05Cr、6.89Mo、1.09W、1.70Cu)和825耐蚀合金(%:0.006C、43.77Ni、22.10Cr、3.24Mo、1.90Cu、0.86Ti)1 030～1 300℃、应变量(ε)0～0.8、应变速率1～2.5 s^-1的应力-应变曲线和温度对合金最大应力和断面收缩率的影响,并分析了合金发生动态再结晶的影响因素。结果表明,G3、G3-Z、825合金动态再结晶的晶粒大小随温度补偿系数Z的增大而减小;G3、G3-Z、825合金适宜的热加工温度范围分别为1 100～1 240℃、1 130～1 220℃和1 050～1 240℃。     

冷却速度对Cu_(46)Zr_(44)Al_5Nb_5块体非晶合金组织和力学性能的影响

通过磁悬浮熔炼-水冷铜模吸铸法制备了Cu46Zr44Al5Nb5块体非晶合金阶梯形试样,由X射线衍射(XRD),差示扫描量热仪(DSC)和万能试验机分别表征试样的结构、热力学和力学行为,研究其组织、热稳定性和力学性能与冷却速率的关系。结果表明,Cu46Zr44Al5Nb5合金具有较强的非晶形成能力和良好的热稳定性,其热力学行为表现出尺寸效应。熔体凝固冷却速率对试样尺寸变化敏感,随着试样尺寸的增加,冷却速度呈倍数递减、合金结构的无序度下降,原子排列向稳态转变,导致非晶合金的热稳定性降低。合金的玻璃转变温度不是定值,而是随冷却速度增加而升高,过冷液相区宽度ΔTx、约化玻璃转变温度Trg和晶化放热ΔH随直径的增加而降低,玻璃转变温度向低温漂移。随着直径的增加,冷却速度的降低,非晶合金的短程有序范围增大,最近邻原子间距减小,非晶合金结构的无序密堆性下降,原子排列向稳态转变,导致抗压强度降低,合金的断裂强度随试样直径的增大而减小。     

固相颗粒粉末冶金泡沫铝的性能研究

本文在加入粒径为0.5μm SiC颗粒制备出复合泡沫铝的基础上,对其材料进行单向压缩试验,研究其在受力情况下的力学性能、吸能能力和吸能效率。结果表明:SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝的压缩应力应变曲线与其他多孔泡沫金属相似;SiC颗粒增强粉末冶金泡沫铝压缩应力应变曲线,呈现线弹性变形、屈服平台阶段、致密化阶段;其屈服强度随SiC颗粒的体积百分含量增大而增大。     

过冷处理对Cu45Zr42Al8Ag5非晶热稳定性及力学性能的影响

采用过冷液体等温处理的方法制备出直径为3 mm的Cu45Zr42Al8Ag5合金圆棒,研究了过冷液体等温处理对铜基内生复合材料的热稳定性和力学性能的影响,研究表明,过冷处理后的试样均为原位自生晶体/非晶复合材料,且其有较好的热稳定性.由铜基非晶合金压缩后的应力--应变曲线可以看出,随保温时间的延长,最大抗压强度逐渐降低...     

40Cr钢热变形行为研究

利用Gleeble-3500热模拟试验机在变形温度900～1 200℃和应变速率0.01～10 s^-1范围内，对40Cr钢试样进行压缩实验。研究了40Cr钢真应力-应变曲线特征，建立了峰值应力、应变速率和变形温度间的本构方程，并确定了40Cr钢热变形激活能为310.625 kJ/mol。研究结果显示：40Cr钢热变形时的流变软化机制为动态回复和动态再结晶；随着变形温度增加和应变速率减小，流变应力减小；试样的变形温度越高，应变速率越低，显微组织中的动态再结晶越完全，并且动态再结晶晶粒越容易长大。     

铝合金在两种应力状态下损伤的有限元模拟

通过对铝合金（6063）进行缺口拉伸及纯剪切试验，研究了铝合金在这两种应力状态下的损伤没断裂机制。研究结果表明：缺口拉伸试验中，缺口根部产生相对较高的三轴应力，随着应力的不断升高，微孔洞的体积分数不断增大。当达到材料的临界孔洞体积分数时，试样断裂；纯剪切试验中，在材料内部几乎没有产生微孔洞而产生了剪切带。显微裂纹首先在剪切带中产生，随着裂纹的进一步扩展，最终导致试样断裂；用改进的Gurson模型和Johnson-cook模型分别模拟缺口拉伸和纯剪切试验，横拟的工程应力-应变曲城与试验的工程应力，应变曲线符台得很好。另外根据有限元模拟和试验数据还得出了6063（T6）铝合金缺口试样中微孔洞损伤的经验演化方程。     

Cu含量对Mg-2Zn合金组织及性能影响研究

利用光学显微镜(OM)、 X射线衍射仪(XRD)、布氏硬度计、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)及Gleeble-1500D热模拟试验机等研究了Cu含量对Mg-2Zn合金显微组织及塑性变形行为的影响。获得了真应力-真应变曲线,进而得到了不同合金在不同变形条件下的动态再结晶临界条件。结果表明:铸态合金主要由α-Mg和共晶组织构成,其主要的第二相为MgCuZn相,随着Cu含量增加,合金中共晶组织体积分数不断增多,晶粒尺寸减小,硬度值升高;热压缩过程中高温时合金的流变应力峰值低于低温,高温促进了合金中位错运动; Cu含量的增加同样会降低合金的峰值应力, Cu含量高的合金经固溶处理后基体中Zn含量逐渐下降,对位错的阻碍作用减弱;合金应力-应变曲线和显微组织均表现出典型的动态再结晶特征,动态再结晶临界应力值随温度升高以及Cu含量增加均降低,合金再结晶程度随之增加;而且合金中MgCuZn相越多,合金的再结晶比例越高。     

浸矿过程中离子吸附型稀土矿力学特性实验研究

为研究离子吸附型稀土矿在整个浸矿过程中矿样力学特性的演变规律,利用不固结不排水三轴实验,并结合核磁共振测试技术,得到了不同浸矿时间下稀土试样的应力-应变曲线和试样核磁共振反演图像,建立了稀土试样的应力-应变本构模型。结果表明,伴随着离子置换反应自上而下的过程,稀土试样内部也存在固体微细颗粒自上而下运移过程,该过程会弱化矿体强度。相同围压条件下,在有效浸矿时间内,浸矿试样的偏应力随着浸矿时间的增加而逐渐减小,但在有效浸矿时间过后,其偏应力随着浸矿时间的增加而有所增大,但不会超过其初始偏应力值。在三轴压缩过程中,对试样施加的围压增大的同时,其相应的偏应力也有所增大。实验结果与邓肯-张模型计算出的数据基本一致,拟合精度良好,可采用邓肯-张模型描述和预测不同浸矿时间的稀土矿样的应力-应变的曲线走势。     

一氧化钛基金属陶瓷粘结相的研究

本文对铜基与铁铬基两个系列的合金用作一氧化钛（TiO）基金属陶瓷仿金材料的粘结相进行了研究。结果表明：纯Cu及Fe－Cr合金在TiO上的润湿性较差，不宜作TiO的粘接相，Cu中加入少量Mo，C，可明显改善其润湿性，Cu－Mo-C中加入适量的Al、Ni、Si，可使合金的颜色接近黄金且有较好的耐蚀性，并能与TiO保持很高的界面结合强度，适用于TiO陶瓷的粘结相，Fe－Cr合金中加入表达活性物质A中显著改善在TiO上的润湿性，抑制Fe与TiO间的界面反应，与TiO间形成很高的界面强度，可用做TiO陶瓷的粘结相。     

Ni_3Al基MX246A合金的应力-应变曲线及加工图

在MTS810试验机上进行了MX246A合金的热压缩试验,获得了不同变形条件下该合金的真应力-真应变曲线,建立了MX246A合金的热加工图。结果表明,Ni3Al基MX246A合金的流变应力随着变形程度的增加先达到峰值应力,之后逐渐降低,趋于稳态流变。在较高的应变速率变形时容易达到稳态流变,在较低的应变速率时,随着应变量从临界应变逐渐增大,流变应力单调递减,并且随着温度的升高,单调递减的速率逐渐增大。真应变量为0.7的MX246A合金的加工图上存在一个安全加工区,对应的温度在1 220℃附近,应变速率在0.001s-1附近。随着真应变量的增大,功率耗散峰值区域逐渐向高温区移动,功率耗散的微观机制随之由动态回复向γ′相的回溶转变。     

少量Mg,Zr对一种Ni—Cr—Ti型变形合金晶界滑移行为的影响

采用板状试样,沿垂直于应力轴方向预制刻线作为标记,在750℃、392 MPa真空蠕变条件下测定了含少量镁、锆与无镁、锆的Ni-Cr-Ti型变形合金的晶界滑移量,表明在稳态蠕变阶段两种合金没有多大差异,但进入第三蠕变阶段后,合镁、锆合金晶界滑移量和晶界滑移速率逐渐加大,明显超过无镁、锆合金。加入少量镁、锆对晶内滑移也起较大作用,晶内滑移随时间迅速增加,致使晶界滑移与总应变的比值逐渐降低。无镁、锆合金晶内滑移很少,只在断裂前在断口附近有较密滑移带。两合金的晶界滑移-时间曲线与总应变-时间曲线对应相似,晶界滑移受控于晶内滑移。     

9Cr3W3Co叶片钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热力模拟机，在温度950～1 150℃，应变速率0.1～10 s^-1，变形量为70.9%的条件下，对9Cr3W3Co合金进行了单道次热变形实验。为了更好地模拟现场过程，分别采用道次变形量由大到小以及道次变形量由小到大的方案，进行多道次变形过程模拟，应变速率为5.0 s^-1，总变形量为70.9%。研究了汽轮机叶片用9Cr3W3Co合金动态再结晶行为的变形特点，得到了合金的应力-应变曲线，并利用动态材料模型构建该合金在不同变形条件下的三维热加工图。结果表明，9Cr3W3Co合金的应力-应变曲线表现出应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大。为准确描述三者间的关系，建立了双曲正弦本构方程，最终得到其热激活能为655.051 kJ/mol，结合微观组织演变的结果分析，得出合金的最佳热加工区域应为：变形温度1 050～1 150℃，应变速率0.1～1 s^-1，并且在快锻变形过程中，先大变形后小变形的锻造工艺有利于获得均匀的晶粒尺寸。     

47Zr-45Ti-5Al-3V合金高温流变行为及本构模型研究

采用Gleeble 3500热模拟试验机研究了47Zr-45Ti-5Al-3V合金在变形温度为650～850℃和应变速率为1×10-3～1×100s-1的热变形行为。结果表明变形温度和应变速率对47Zr-45Ti-5Al-3V合金的热变形行为有显著影响。在低温和高应变率下,在变形初期阶段合金的流变曲线表现出一个显著的应力降现象,应力降幅值随变形温度的增加和应变速率的降低而降低,合金仅发生动态回复。在高温和低应变率下,真应力-应变曲线表现出典型的动态再结晶特征,流变应力随应变的增加先增加到一个峰值,随后随着应变的增加逐渐降低到一个稳态值。峰值应力随变形温度的降低和应变速率的增加而增大。Arrhenius-type本构方程在不同应变下的材料常数(α,Q,n和ln A)已经算出。热变形激活能Q随应变的增加先增加然后降低,而n随应变的增加逐渐降低到一个恒定值。通过应变补偿的Arrhenius-type本构方程对合金热变形过程中的流变应力进行预测,表明预测的流变应力值与实验数据吻合较好。     

高Nb-TiAl合金的高温循环变形机制

在750℃下对近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金进行了静拉伸和循环变形,观察和分析变形后试样的微观组织.合金在750℃时的循环应力-应变曲线位于静拉伸应力-应变曲线之上,显示出明显的循环硬化特征;在循环变形过程中呈现先硬化后稳定.透射电镜观察显示,在750℃下循环变形和拉伸的合金试样中均发现有大量的位错钉扎、塞积及缠结存在,而形变孪晶仅在循环变形后的合金试样中存在.合金在750℃下的循环变形中孪生起重要作用.