机械合金化制备Cu-Nb纳米弥散强化铜合金的研究

介绍了机械合金化制备Cu-Nb纳米弥散强化铜合金的研究情况,重点论述了机械合金化的制备原理、过程参数和后续处理工艺对合金综合性能的影响,并简单介绍了材料的应用前景.     

V_2O_5与Al_2O_3复合改性CaSiO_3陶瓷的烧结性能与微波介电性能

为降低CaSiO3陶瓷的烧结温度,通过在CaSiO3粉体中添加1wt%的Al2O3以及不同量的V2O5,探讨了V2O5添加量对CaSiO3陶瓷烧结性能、微观结构及微波介电性能的影响规律。结果表明:适量地添加V2O5除了能将V2O5-Al2O3/CaSiO3陶瓷的烧结温度从1 250℃降低至1 000℃外,还能抑制CaSiO3陶瓷晶粒异常长大并细化陶瓷晶粒。在烧结过程中,V2O5将熔化并以液相润湿作用促进CaSiO3陶瓷的致密化进程;同时,部分V2O5还会挥发,未挥发完全的V2O5将与基体材料反应生成第二相,第二相的出现将大幅降低陶瓷的品质因数。综合考虑陶瓷的烧结性能与微波介电性能,当V2O5添加量为6wt%时,V2O5-Al2O3/CaSiO3陶瓷在1 075℃下烧结2h后具有良好的综合性能,其介电常数为7.38,品质因数为21 218GHz。     

Y2O3和纳米AlN协同作用对氮化铝陶瓷烧结性能及热传导的影响

在微米氮化铝粉体中添加含量为4%的Y2O3和不同含量的纳米AlN粉体制备氮化铝陶瓷,研究了Y2O3和纳米AlN协同作用对微米氮化铝陶瓷烧结性能和热传导性能的影响。结果表明,Y2O3优先与纳米AlN粉体表面的Al2O3反应生成活性较高的第二相Al5Y3O12,相比于Y2O3与微米AlN粉体表面Al2O3反应生成的Al5Y3O12,具有更低的熔化温度及更好的流动性;同时,纳米AlN粉体的高比表面能也促进氮化铝陶瓷的致密化进程。二者的协同作用有效地促进氮化铝陶瓷的致密烧结,改善第二相的微观分布,从而能在较低的烧结温度下获得具有较高热导率的氮化铝陶瓷。当Y2O3和纳米AlN粉体的添加量(质量分数)分别为4%和1.5%时,在1800℃烧结得到的氮化铝陶瓷密度为3.26 g·cm-3,第二相以连续相的形式分布于氮化铝晶界处,热导率为151.75 W/(m.K)。     

分散剂对柠檬酸络合法制备氧化镧钇亚微米粉体的影响

以硝酸镧、硝酸钇和柠檬酸为原料,采用柠檬酸络合法制备氧化镧钇亚微米粉体,分别探讨了PEG400和油酸作为分散剂时对粉体物相、微观形貌以及粒径分布的影响规律.结果发现,无论是以PEG400还是油酸作为分散剂,煅烧后获得的粉体中只存在Y2O3单相,且粉体粒径随着煅烧温度的升高而变大;PEG400的最佳添加量为4wt％,此时粉体在1100℃煅烧后的一次粒径D50在85 nm左右;油酸的最佳添加量为2wt％,此时粉体在1100℃煅烧后的一次粒径D50在75 nm左右;使用油酸作为分散剂明显比使用PEG400作为分散剂的团聚峰平缓,说明油酸的分散效果比PEG400的分散效果更为优异.     

Microstructure evolution and thermal stability of nanocrystalline Cu-Nb alloys during heat treatment

The microstructure evolution and high thermal stability of the mechanically-alloyed supersaturated nanocrystalline Cu-10%Nb alloy during subsequent heat treatment were investigated by X-ray diffractometry and transmission electron microscopy (TEM). The results show that no significant change of the microstructure of the solid solution can be detected after annealing at 300-400 ℃. The pronounced phase separation can be detected at 700 ℃. After annealing for 30 min at 900 ℃, almost all the Nb atoms precipitate from the solid solution, and the average Cu grain size is about 37 nm. As the solute atoms hinder the migration of fcc phase, at Cu grain boundaries, no significant grain growth occurs before large amount of Nb atoms precipitates from Cu matrix, and the decrease of internal strain and density of dislocation is small. Furthermore, the nanosized Nb precipitates can also help to reduce the Cu grains growth through precipitating pinning effect. Therefore, the mechanically-alloyed nanocrystalline Cu-Nb alloys have a high thermal stability. And the contaminations brought into the Cu matrix by milling can influence the phase formation and the thermal stability of Cu-Nb alloys during heat treatment.     

Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金组织与性能的影响

在金属铜粉中分别加入1.5%和6%的Nb粉(质量分数),通过机械合金化和800℃/2 h/30 MPa条件下真空热压,制备Cu-1.5%Nb和Cu-6%Nb合金,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及电导率与硬度测试,研究Nb含量对合金微观组织结构与性能的影响。结果表明,通过机械合金化得到的Cu-1.5%Nb和Cu-6%Nb复合粉末,Cu相平均晶粒尺寸分别约为17和13 nm。Nb含量增加有助于抑制Cu晶粒长大,热压Cu-6%Nb合金中Cu相的平均晶粒尺寸保持纳米级(65 nm),而Cu-1.5%Nb合金的Cu晶粒平均尺寸为亚微米级,约为110 nm。热压过程中脱溶析出的Nb颗粒尺寸分布为双模态,既有尺寸大于100 nm的粗大Nb粒子,也有尺寸小于10 nm的纳米Nb粒子。与Cu-1.5%Nb合金相比,Cu-6%Nb合金的显微硬度(HV)提高了112,但电导率降低约7.54×10~6 S/m。细晶强化和弥散强化是Cu-Nb合金的主要强化机制。     

机械合金化制备Cu-0.5Wt%Nb合金组织与性能的研究

采用机械合金化法制备了Cu-0.5wt％Nb纳米弥散强化铜合金。通过金相、透射电镜观察了该合金粉末态、冷轧态及不同温度退火后合金的组织结构变化。通过测量该合金不同状态的硬度及相对电导率,实验结果表明,其冷轧态硬度较高(可达160kg/mm2),随退火温度升高硬度呈缓慢下降趋势;900℃退火后,硬度仍可达91kg/mm2,表明此合金抗高温软化性能较好.此外该合金相对电导率最高可达89% IACS,这进一步说明利用机械合金化法制备的Cu-0.5wt%Nb合金具有优越的综合性能.     

Nb含量对机械合金化Cu-Nb合金晶粒细化和力学性能的影响

采用机械合金化法制备了Cu-xNb(x=0-30%)合金粉末,通过X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)观察和显微硬度测量分析了Nb溶质含量对粉末晶粒细化过程以及力学性能的影响。结果表明,尽管Nb与Cu的平衡固溶度接近为0,经100h球磨后,Nb在Cu中的最大固溶量可达约11wt%。随着Nb含量的增加,Cu-Nb合金粉末的晶粒细化能力提高。这是由于随着偏析至位错处的溶质原子数量增加,合金的回复过程得到抑制,因此有利于晶粒尺寸的减小。Cu-30wt%Nb合金球磨100h后Cu相平均晶粒尺寸减小至约6nm。此外,球磨Cu-Nb合金粉末的显微硬度随着Nb含量的增加而提高,其强化机制主要为细晶强化和固溶强化。