Cu-Cr原位复合材料中Cu/Cu、Cu/Cr界面HRTEM分析

对大变形制备的Cu-Cr原位复合材料的相界面进行HRTEM分析.结果表明:在Cu/Cu界面观察到两种界面衬度,即完全共格和错配位错衬度;Cu/Cr界面观察到完全共格和波纹图衬度.且发现在应变量η=6.43时,Cu/Cr界面中的Cr侧通过晶内畸变位错调节与基体的应变差异,保持界面的共格状态.     

形变铜基原位复合材料的研究现状及展望

形变铜基原位复合材料具有较高的强度和良好的导电性,是高强高导铜合金的重要研究方向之一.综述了形变铜基原位复合材料在国内外的研究现状及发展趋势,并对其合金设计原理、制备方法、组织和性能等特点进行了介绍.     

Microstructure Evolution and Thermal Stability of Cu-15Cr in-situ Composites

The Cu-15Cr in-situ fiber-reinforced composites sheets were prepared by cold drawing combined with cold rolling process. The evolution process of Cr fibers was studied, and when cold rolling reduction ε = 95%, the morphology of Cr fiber at different annealing temperature and the thermal stability of Cu-15Cr alloy were studied. Microstructure was also studied by scanning electron microscopy(SEM). Meanwhile, the tensile strength of the alloy was tested by means of a precision universal tester, and the resistance value of the alloy was determined by using a digital micro-Euclidean instrument. The experimental results show that, with the increase of deformation, Cr dendrites evolve into homogeneous and parallelly arranged Cr fibers, and the cross-section of Cr fibers undergoes a "V" shape transition to "一" shape. In addition, spheroidization of the Cr fibers occurs on edges and extends to the center as annealing temperature rises. Moreover, the Cr fibers remains stable when the annealing temperature is below 550 ℃. Furthermore, the tensile strength of Cu-15Cr alloy decreases gradually as the annealing temperature increases, while the electrical conductivity maximizes when annealing at 550 ℃. Our study also shows that Cu-15Cr alloy has obtained a better comprehensive performance with tensile strength of 656 MPa and electrical conductivity of 82%IACS after annealing at 450 ℃.     

变形方式对Cu-8.3Fe-1Ag形变原位复合材料组织性能的影响

分别采用冷拉拔和冷轧变形并结合中间退火工艺,制备了丝状和带状形变Cu-8.3Fe-1Ag原位复合材料。用SEM、精密万能试验机、显微硬度计和电阻测量仪对两种变形方式下试样的微观组织、力学性能和导电性能进行了比较研究。微观组织观察表明:冷拉拔和冷轧变形试样的横截面组织形貌有显著差异,前者为基体上分布着弯曲、扭折、交叠的蠕虫状相,后者为基体上定向排列着与冷轧方向平行的平直颗粒相。力学性能和导电率测试结果表明:相同应变量下,冷拉拔变形的抗拉强度、硬度均高于冷轧变形,但二者的导电率几乎相同。应变量达到6.70时,二者的抗拉强度/硬度/导电率分别达到838 MPa/149 HV/58%IACS和924 MPa/160 HV/58%IACS。     

形变铜基原位复合材料强化机理的研究进展

基于对过去研究工作的总结,综述了国内外关于大变形铜基原位复合材料强化机理的研究进展.重点叙述了位错强化模型和界面障碍强化模型,并展望了此类复合材料强化机理的研究趋势.     

冷轧Cu-15Cr原位复合材料性能及Cr纤维相高温稳定性

采用冷轧变形结合中间退火得到形变Cu-15Cr原位纤维增强复合材料。利用扫描电镜、电子拉力试验机及数字微欧计研究退火温度对材料的Cr纤维形貌、抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Cr纤维的高温不稳定性是边缘球化和晶界开裂的结果;随退火温度升高,Cr纤维的高温失稳过程为Cr纤维发生边缘球化、球化向Cr纤维中心扩展、Cr纤维晶界开裂(三叉晶界处)、Cr纤维断裂。随退火温度升高,Cu-15Cr原位复合材料抗拉强度逐渐降低,导电率先逐渐升高,在550℃达到峰值84.4%IACS后迅速下降;经450℃退火,能得到具有较好综合性能的冷轧Cu-15Cr原位复合材料,其抗拉强度达到656 MPa,导电率达到82%IACS。     

Zr对Cu-15Cr合金铸态组织及热稳定性的影响

为了研究Zr对Cu-Cr形变原位复合材料组织和性能的影响,采用真空中频感应熔炼技术,制备了Cu-15Cr和Cu-15Cr-0.24Zr合金。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)等表征手段,研究了Zr对Cu-15Cr合金铸态组织及不同温度退火1h后的组织的影响;对两种试验合金进行了冷轧变形,对最终变形量下的试验合金的热稳定性进行了研究。结果表明:Zr的加入,使合金的铸态组织中生成了薄片状的Cu Zr金属间化合物;抑制了共晶Cr相的生成,使共晶Cr含量远低于Cu-15Cr合金,同时,细化了枝晶Cr的尺寸;显著提高了合金的热稳定性,使其在550℃退火1 h后的抗拉强度提高了100 MPa。并通过对试验合金凝固过程的吉布斯自由能(ΔG_(mix))的计算,得出Zr的加入降低了Cu-15Cr合金的液相分离温度,减小了Cu-15Cr合金在凝固过程中动态平衡下的形核驱动力,因此抑制了共晶Cr的生成,这与试验观察到的铸态组织结果一致。     

Ag对形变Cu-Fe-Zr原位复合材料组织和性能的影响

采用冷拔变形结合中间热处理制备了形变Cu-15Fe-0.15Zr和Cu-15Fe-0.15Zr-2Ag原位复合材料.用SEM、精密万能试验机和电阻测量仪研究了Ag元素对形变Cu-Fe-Zr原位复合材料组织、抗拉强度和导电性能的影响.微观组织观察结果表明:Ag元素的加入对合金微观组织未产生明显的影响;随变形量的增大,Fe纤维逐渐变细变均匀.抗拉强度和电导率测试结果表明,Ag元素的加入能明显提高合金的强度和电导率.当应变量达到6.7,两种合金的强度分别达到1197 MPa和1338 MPa,电导率分别为64％IACS和71％IACS.     

Zr对Cu-15Cr原位复合材料Cr纤维相及性能的影响

通过冷轧变形并结合中间退火制备了Cu-15Cr和Cu-15Cr-0.24Zr形变原位纤维复合薄板材料。采用扫描电子显微镜、拉伸试验机和电阻率测试仪研究了Zr及退火温度对Cr纤维形貌、合金强度及导电性能的影响。结果表明:Cr纤维随退火温度升高依次发生:边缘球化、晶界开裂和纤维断裂;Zr的加入使Cr纤维球化、断裂行为延迟约100℃;Zr提高了复合材料的抗拉强度,并使其抗软化温度提高100℃;450℃时,Cu-15Cr的抗拉强度/导电率达到良好的匹配,为656 MPa/81.7%IACS,550℃时,Cu-15Cr-0.24Zr的抗拉强度/导电率达到良好的匹配,为722 MPa/81.3%IACS。     

纤维增强Cu-15Cr-0.24Zr合金组织演变及抗拉强度

采用真空中频感应熔炼技术制备组织均匀的Cu-15Cr-0.24Zr合金铸锭,采用冷拔与冷轧相结合的变形工艺获得超高强度的薄板材料。利用扫描电镜、能谱仪、透射电镜和万能试验机研究合金枝晶Cr到纤维Cr的演变过程、铸态组织组成相的成分、冷轧变形量为95%时的Cu/Cr界面关系和合金不同变形阶段的抗拉强度。结果表明:随着变形量的增大,Cr枝晶演变为分布均匀、平行排列的Cr纤维,且Cr纤维的横截面经历了"V"形向"一"形的转变;Cu/Cr界面呈半共格关系排列,错配度为0.041,表明Cu/Cr界面结合良好;增大冷拔变形量,可以显著提高冷拔结合冷轧变形工艺制备的薄板材料的抗拉强度,当冷拔变形量从2.41增大到3.79时,冷轧变形量为95%时,薄板材料的抗拉强度从749 MPa升高到1011 MPa。