Ag对Cu-10Fe-0.15Zr原位复合材料微观结构及性能的影响

研究了Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr合金微观组织及性能。测定了在不同条件下试验合金的强度和电导率;并利用扫描电镜对材料的微观组织结构进行了观察和分析。结果表明：Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr原位复合材料经（450~500）℃×1 h的最终退火处理,可获得较好的导电性和强度。热稳定性测试表明进行固溶处理后的形变Cu-10Fe-0.15Zr、Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr原位复合材料抗软化温度能提高到450~500℃左右。当退火温度低于500℃时,导电率随着温度的升高而升高,而当温度高于这个温度,导电率逐渐下降。Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr形变原位复合材料中间退火温度在450℃左右时,可获得最佳的综合性能,抗拉强度1056 MPa、导电率75%IACS、抗软化温度高于450℃。Cu-10Fe-2Ag-0.15Zr合金中添加微量合金元素Ag可使材料的极限抗拉强度增大,并改善材料的热稳定性,但导电率略有提高。     

Ti2AlC／TiAl复合材料热处理组织的细化

利用放电等离子烧结（SPS）技术，原位制备Ti2AlC／TiAl复合材料，并对其进行多步热处理，研究增强相Ti2AlC和微量元素B对Ti2AlC／TiAl复合材料热处理组织的细化作用。研究发现，在热处理过程中，Ti2AlC和B能够显著抑制TiAl基体中γ晶粒和α2／γ层片晶团的长大，有效地细化Ti2AlC／TiAl复合材料的热处理组织。显微组织的细化能够显著强韧化复合材料，其中经1390℃热处理的复合材料的弯曲强度达到957．9MPa，断裂韧性达到20．73MPa·m^1/2。     

Ti3AlC2颗粒含量对Ti3AlC2/ZA27 复合材料性能的影响

通过无压烧结技术和机械合金化技术,在烧结温度为870 °C,保温时间为2.5h的工艺条件下,制备了四种不同体积含量的Ti3AlC2 颗粒含量的Ti3AlC2/ZA27复合材料。研究了Ti3AlC2 颗粒含量对Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度,密度,拉伸强度和弯曲强度的影响。结果表明界面处的微弱的化学反应有助于提高复合材料的界面结合能力,进而提高Ti3AlC2 /ZA27复合材料的机械性能。此外,随着Ti3AlC2 颗粒含量增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度都随之增大,这主要归因于纳米尺度的Ti3AlC2颗粒的弥散增强结果。然而,随着Ti3AlC2 颗粒的增加到40 vol. %, 由于孔隙的增多,Ti3AlC2 /ZA27复合材料的硬度和力学强度又出现下降。对比制得的四种Ti3AlC2 /ZA27复合材料,30Ti3AlC2/ZA27复合材料拥有最大的抗拉强度、抗弯曲强度以及维氏硬度,分别为310 MPa,528 MPa 和1.24 GPa. 这些优异的性能除了归因于良好的界面结合,还归因于Ti3AlC2颗粒的细晶强化和弥散强化作用。     

退火工艺对Cu-2Ag-0.075Y合金线坯组织和性能的影响

采用真空感应熔炼、热锻和冷拉拔等工艺制备了Cu-2Ag-0.075Y合金线坯,通过拉伸性能测试、导电性能测试和显微组织观察,研究不同退火工艺下Cu-2Ag-0.075Y合金线坯的组织和性能。结果表明,Cu-2Ag-0.075Y合金线坯抗拉强度随着退火时间的延长先显著下降至300~435 MPa,随后下降速率明显放缓,最终趋于平稳,退火温度越高,抗拉强度越低。而伸长率和导电率的变化规律则与抗拉强度相反,先是迅速提升,随后提升速率放缓,最后趋于平稳,550 ℃退火试样可获得较高伸长率和导电率。随着退火温度的提高和退火保温时间的延长,都可以使Cu-2Ag-0.075Y合金线坯组织再结晶程度加大。采用550 ℃×60 min退火工艺,Cu-2Ag-0.075Y合金线坯可以获得细小、均匀的等轴晶组织,良好的伸长率和导电率匹配,有利于其进行后续超微细丝拉拔加工。     

定向凝固Ag-28Cu-xNi系合金的组织和性能研究

采用定向凝固技术,制备了Ag-28Cu-xNi (x=0、0.75、1.0、2.0)系4类合金棒材,采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜研究了合金的显微组织结构和断口形貌;采用万能电子实验机,研究了合金的力学性能。结果表明,定向凝固Ag-28Cu合金的显微组织为竖直生长的柱状晶组织,Ag-28Cu-0.75Ni合金的显微组织为不同方向生长的树枝晶组织,Ag-28Cu-1Ni和Ag-28Cu-2Ni合金的显微组织为块状+花瓣状枝晶组织。随着冷拉拔变形真应变从η=3.22逐渐增大到η=6.0,Ag-28Cu-xNi系合金呈现出抗拉强度逐渐升高、延伸率逐渐下降的变化趋势;Ni元素的添加使Ag-28Cu合金的硬度、强度和延伸率均有不同程度的减小。Ag-28Cu-0.75Ni合金的室温拉伸断口形貌呈现有明显的缩颈现象和大量的韧窝,其断裂机制为微孔聚集型塑性断裂。     

Cu-12.8%Fe复合材料的形变热处理工艺和性能

研究了Cu-12.8%Fe复合材料形变热处理时退火温度和形变量对复合材料微观组织、导电率及抗拉强度的影响。结果表明,退火温度的升高,Fe纤维逐渐出现弯曲、断开等再结晶现象,退火处理后进一步拉拔可以增加纤维的连续性,恢复纤维的拉拔特征,且Fe纤维较退火处理后纤维细小;随形变量的增加,复合材料的抗拉强度逐渐增加,导电率逐渐降低,450℃×1 h退火处理后复合材料的加工硬化率增加最为显著,且450℃退火处理后形变至减面率为81.6%时,抗拉强度与导电率分别增加了10%和5%。对比研究表明450℃是较好的退火处理温度,获得的较优综合匹配性能分别为615 MPa/59.5%IACS（450℃×1 h,η=8.19）、1008 MPa/53.3%IACS（450℃×1 h,η=9.93）,并分析了其原因。     

SiC体积分数和热处理对SiC/2024Al复合材料性能的影响

采用直接电热粉末半固态触变成形法制备Si C不同体积分数(10vol%、20vol%、30vol%、40vol%)的Si C/2024Al复合材料。利用扫描电镜观察复合材料的微观组织,通过检测其物理性能和力学性能,获得Si C体积含量和热处理对Si C/2024Al复合材料组织与性能的影响规律。结果显示:随着Si C体积含量的增大,复合材料的组织出现了程度不一的Si C颗粒团聚,使材料的致密度下降;经过T6热处理后,Si C/2024Al复合材料抗拉强度在20vol%时达到最大值(505 MPa),比完全退火态提高了68.3%;布氏硬度在40vol%达到最大值(244 HB),比完全退火态提高了41.0%。     

反复塑性变形对SiC_p/AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiC_p/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响.结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiC_p细化和分散作用,能显著提高SiC_p/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性.在SiC_p的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20 μm,SiC_p被粉碎成3 μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359 MPa和107.     

退火及深冷处理对2.5D-C_f/Al复合材料残余应力及力学性能的影响

选用碳纤维2.5D织物为预制体,ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备了碳纤维体积分数为49%的2.5D-C_f/Al复合材料。主要对浸渗的复合材料进行退火和深冷处理,研究退火及深冷处理对2.5D-C_f/Al复合材料残余应力及力学性能的影响。结果表明,退火及深冷处理都能够显著降低2.5D-C_f/Al复合材料的残余应力,但深冷处理后残余应力释放更为彻底且残余应力状态发生改变。深冷处理后的复合材料的抗拉强度提升约13.4%,这是因为复合材料低温下体积收缩致使孔隙闭合及残余应力降低所导致,而退火处理的复合材料抗拉强度有所降低。     

Al-Zr-O-B原位合成复合材料的微观组织和力学性能

采用Al-Zr(CO3)2-KBF4体系用熔体反应法成功合成了新型颗粒增强铝基复合材料.XRD和SEM分析表明, Zr(CO3)2和KBF4与铝液反应生成了ZrB2、Al2O3、Al3Zr颗粒,颗粒尺寸细小,且弥散分布于基体中,其平均尺寸约为80～90 nm;拉伸试验结果显示.Al-Zr(CO3)2-KBF4体系反应生成的复合材料的抗拉强度和屈服强度随着反应物加入量的增加均显著提高,复合材料的抗拉强度为150.3 MPa,较铝基体的78.0 MPa提高了 92.7%;屈服强度为113.7 MPa,较铝基体的42.0 MPa提高了170.7%;复合材料的伸长率先升后降;由复合材料的拉伸断口SEM可知,随着反应物质量增加,塑性变形区减小,但仍然是塑性断裂.     

Fe基非晶合金增强1060铝基多层复合材料的组织与性能

采用累积叠轧焊+中间退火法复合轧制1060Al/Fe基非晶多层铝合金复合板材。利用光学显微镜、扫描电镜、X-衍射分析仪以及拉伸试验机分析Al基复合材料的微观组织结构变化、断口形貌、物相组成以及力学性能。结果表明:Fe基非晶复合材料的增强体在300 ℃中间退火过程中发生部分晶化,在累积变形轧制过程中发生破碎,并随着变形道次的增加,破碎程度随之增大;复合板前6道次的累积轧制变形出现了明显的加工软化现象,并且随着变形道次的增加,其加工软化的效果愈明显;随着累积轧制变形道次增加,Al基复合材料的力学性能发生了明显的变化,第2道次轧制变形后屈服强度与抗拉强度达到了最大值为140 MPa和156 MPa,伸长率为5.53%,达到最佳综合性能。     

Fabrication and mechanical properties of Ti2AlC/TiAl composites with co-continuous network structure

Ti₂AlC/TiAl composites with different volume fractions were prepared by hot pressing technology, and their reinforced structural characteristics and mechanical properties were evaluated. The results showed that when the reinforced phase volume fraction of Ti₂AlC was 20%, three-dimensional interpenetrating network structures were formed in the composites. Above 20%, Ti₂AlC phase in the composites accumulated and grew to form thick skeletal networks. The microplastic deformation behavior of Ti₂AlC phase, such as kink band and delamination, improved the fracture toughness of the composites. Comparative analysis indicated that the uniform and small interconnecting network structures could further reinforce the composites. The bending strengths of composites prepared with 20 vol.% Ti₂AlC reached (900.9±45.0) MPa, which was 25.5% higher than that of TiAl matrix. In general, the co-continuous Ti₂AlC/TiAl composite with excellent mechanical properties can be prepared by powder metallurgy method.     

低压压制和真空烧结制备银-石墨烯复合材料的致密化行为

为阐明低压压制成形和真空烧结制备的银-石墨烯复合材料的致密化行为,通过24 h机械球磨制得石墨烯含量0.5wt.%至2.0wt.%的银-石墨烯复合粉末,随后进行低压双向压制和真空烧结。通过测量复合材料压制后和烧结后的密度,研究了不同成形压力和不同烧结温度工艺条件下复合材料的成形能力和烧结能力。试验结果表明：银-石墨烯粉末的压制数据符合川北公夫方程。致密化系数(K)值随石墨烯含量的增加而增大,表明复合粉末抗塑性变形能力增大。银-0.5wt.%石墨烯复合材料具有最佳的烧结性能。石墨烯含量1.5wt.%的复合材料具有较好增强效果的力学性能,其抗拉强度达到252 MPa。     

烧结温度对Ti_3AlC_2/ZA27复合材料性能的影响

以Ti_3AlC_2粉和锌铝合金ZA27粉作为原料,采用行星球磨混料和气氛保护烧结工艺制备了Ti_3AlC_2颗粒增强ZA27复合材料,重点研究了烧结温度对复合材料的相组成、力学性能和显微组织的影响。结果表明,随烧结温度的升高,复合材料的相对密度、维氏硬度、抗弯强度和抗拉强度都增大,且在870℃时抗弯强度和抗拉强度都达到最大值,分别为592和324 MPa。该温度下Ti_3AlC_2与ZA27之间发生了微弱的化学反应,有利于改善基体与颗粒增强相之间的界面结合效果。     

Microstructure and properties of Al<Subscript>3</Subscript>Zr/2024Al in situ composites after forging

To research the influencing rule of severe plastic deformation on Al matrix in situ composites, 10 wt% Al₃Zr/2024Al in situ particle-reinforced composite was prepared by direct melt reaction (DMR), and then, the composite was hot-forged by one direction with 90 % plastic deformation. Then, the microstructure of the forging state composite was observed, and the change law of mechanical properties and friction performances after and before plastic deforming was compared. The results indicate that the Al₃Zr-reinforced particle rotates and breaks into smaller size of 10–20 µm with the matrix flow; in addition, these smaller particles distribute more orderly in orientation and dispersedly. The 2024 matrix grain changes from as-cast tissue to fibrous tissue with length of 100 µm along the forging direction. Some mechanical properties of composites hot-forged by one direction with 90 % plastic deformation are improved much obviously. For example, the tensile strength is improved by 39.75 %, reaching 225 MPa, and the hardness is improved by 35.84 %, reaching HBW 76.83. Besides, the wear rate reduces, wear depth and area decline, and the wear-resisting property is improved after hot forging.     

Effect of carbon addition on microstructure and mechanical properties of Ti-based bulk metallic glass forming alloys

A kind of novel Ti-based composites was developed by introducing different amounts of carbon element to the Ti50 Cu23 Ni20 Sn7 bulk metallic glass forming alloys. The thermal stability and microstructural evolution of the composites were investigated. Room temperature compression tests reveal that the composite samples with 1% and 3% （mass fraction） carbon additions have higher fracture strength and obvious plastic strain of 2 195 MPa, 3. 1% and 1 913 MPa, 1.3% respectively, compared with those of the corresponding carbon-free Ti50 Ni20 Cu23 Sn7 alloys. The deformation mechanisms of the composites with improved mechanical properties were also discussed.     

退火对Cu-8wt%Fe原位形变复合材料组织及性能的影响

用原位变形法制备了Cu-8wt%Fe复合材料,并对其进行退火处理,获得了形变及退火对其组织、力学性能和导电性能的影响规律.Cu-8wt%Fe材料铸态下由等轴状的Cu相和树枝状分布其中的Fe相构成,经热挤压和冷拉拔后转变为纤维状.结果表明,通过退火可以提供相对拉拔态更加优越的强度和导电率匹配,在一定强度下,可提高导电率10%～20%.     

大塑性变形Ag-20Cu复合丝材各相变形特征

采用包覆法制备了Ag-20Cu(体积分数,%,下同)复合材料初始锭坯,热挤压成复合线材,再通过冷拉拔大变形制得Ag-20Cu复合丝。分别测量了不同真应变η下复合丝材的力学性能;通过扫描电镜测量不同真应变η下Ag和Cu两相尺寸变化,观察了其断裂形貌。通过上述实验研究了变形过程中Ag-20Cu复合材料的各相变形特征。研究结果表明:变形过程中,由于复合材料各组成相的力学性能不同,Ag和Cu两相发生协调变形,且不同变形阶段两相的协调变形方式不同;由于各相在变形过程中存在不同程度的加工硬化和回复,不同的变形阶段,复合材料的性能变化趋势不同,各相对复合材料性能的影响也不相同。     

合金元素及中间退火对Cu-Cr系形变原位复合材料组织和性能的影响

采用冷拔结合中间退火工艺制备出Cu-13%Cr-0.24%Zr、Cu-15%Cr-0.24%Zr和Cu-15%Cr形变原位复合线材。研究了Cr含量、Zr元素、中间退火温度及次数对线材极限抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Zr元素可显著提高材料的强度,且对其导电性能影响不大;提高Cr元素含量,对材料的强度有一定贡献,但效果不明显。增加中间退火次数和提高中间退火温度都会使材料的极限抗拉强度降低,导电率升高。本实验中,通过两次500oC中间退火工艺制备的Cu-15%Cr-0.24%Zr线材获得较为优异的综合性能,抗拉强度达到1056MPa,导电率达到73%IACS。     

Fe-8Mn-xAl-0.2C冷轧中锰钢的组织与性能

利用场发射扫描电镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射仪及电子万能试验机等对Fe-8Mn-xAl-0.2C(x=0, 3)冷轧中锰钢的微观组织与性能进行了研究。结果表明,Al的添加使奥氏体化温度明显升高。经高温临界区退火后得到了等轴的奥氏体与铁素体双相组织。添加Al提高了奥氏体的稳定性,影响了试验钢变形过程中的应变硬化行为,材料塑性得到改善。Fe-8Mn-0.2C冷轧试验钢在625℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为1220 MPa,伸长率为44%,强塑积为54 GPa·%;Fe-8Mn-3Al-0.2C冷轧试验钢在710℃退火获得了最优综合力学性能,抗拉强度为970 MPa,伸长率为58%,强塑积为56 GPa·%。此外,Al的添加扩大了试验钢获得优异力学性能的退火温度范围。