藕状多孔铜的连铸法制备工艺研究

连铸法是一种制备具有均匀孔洞分布的大尺寸藕状多孔材料的新工艺.利用自行开发的GASAR连铸装置,成功拉制出了15 mm的藕状多孔Cu连铸试样,并研究了下拉速率对孔隙率及气孔直径的影响.结果表明:随着下拉速率的增加,连铸试样中气孔尺寸分布逐渐变均匀;下拉速率对孔隙率的影响不大,而气孔直径随下拉速率的增加而降低.     

定向凝固多孔Mg-Zn合金的制备及气孔结构

采用Bridgman型定向凝固法制备出藕状多孔Mg-Zn合金。研究了不同锌含量和氢气压力对气孔形貌的影响。通过理论计算对Mg-1Zn(质量分数,%,下同)合金的孔隙率进行了预测。结果表明,锌元素的加入会对孔结构产生重大影响。随着Zn含量从0%增加到2%,平均孔径增加。随着氢气压力从0.1 MPa增加到0.6 MPa,Mg-1Zn合金的孔隙率明显降低。基于氢气在多组分熔融金属中溶解度的计算模型,Mg-1Zn合金铸锭凝固高度为20 mm的不同氢压孔隙率的计算结果与实验的结果比较吻合。通过组织观察表明,随着Zn含量的增加,凝固组织由柱状晶转变为等轴晶。此外,研究了在不同凝固阶段孔的形成过程,可为在生物医用材料中应用的定向凝固多孔Mg-Zn合金的制备提供理论依据。     

高强高导Cu-Cr-Ag-Y合金的时效特征及其载流滑动磨损性能

对经过连续铸造、固溶和冷拉拔的Cu-Cr-Ag-Y合金进行时效处理,研究了时效工艺参数对合金组织和性能的影响,探讨了合金的时效特征,并在自制磨损试验机上对合金线材进行载流滑动磨损试验。结果表明:铜基体中球形第二相的均匀析出是合金综合性能提高的根本原因。Cu-0.6Cr-0.15Ag-0.03Y合金经450℃/4 h时效处理后可以获得较好的综合性能,其显微硬度与导电率达到245Hv和80.7%IACS。随着加载电流的增加,合金磨损量变大,其载流磨损机制为电侵蚀磨损、磨粒磨损和粘着磨损。     

Gasar工艺下藕状多孔银的气孔结构研究

金属-气体共晶定向凝固（Gasar)是制备藕状多孔金属的新工艺,利用自行研制的Gasar装置,成功地制备了不同纯氧分压下的藕状多孔银试样,研究了氧气分压对藕状多孔银气孔形貌（气孔率、气孔尺寸和分布、气泡形核）的影响。结果表明：氧气分压对气孔形貌影响十分显著。随着氧气压力的增加,气孔率增大而平均气孔直径减小。     

AgCuZnNi合金铸态组织及凝固路径分析

采用扫描电子显微镜、能谱仪以及X射线衍射等技术,对Ag-18Cu-30Zn-2Ni合金的铸态组织、相组成及结构进行了分析。结果表明,合金主要由白色基体、细小片层状共晶胞及直径为2~6μm的黑色颗粒相组成;铸态合金的物相组成为面心立方(fcc)晶格结构的Ag基固溶体相、灰色层状共晶相(Ag+Cu64Zn36)及简单立方(sc)晶格结构的近球形黑色颗粒Cu2Ni Zn相;Ag Cu Zn Ni合金的平衡凝固路径为:L→L+γ→(L+α1)+γ→((α2+β)+α1)+γ。     

气体压力对定向凝固多孔Cu气孔结构的影响

利用自行开发研制的Gasar装置,在H2和Ar的高压气氛中制备了具有规则气孔结构的定向凝固多孔Cu,并研究气体压力对多孔Cu气孔结构的影响.结果表明:当H2压力一定时,随着Ar压力增加,气孔率逐渐减小;当Ar压力一定时,随着H2压力的增加,气孔率呈现先增加后减小的趋势;随着H2压力的增加,气孔的平均直径减小,尺寸分布均匀性提高.     

Gasar多孔合金研究进展

Gasar是一种基于气体在金属固/液两相中的溶解度差而发展起来的制备多孔金属的新工艺。如何获得气孔结构规则的多孔合金,是当前Gasar多孔材料大规模应用的技术瓶颈和研究热点之一。造成多孔合金气孔结构规则性难以控制的主要原因有：合金凝固时其界面前沿“糊状区”的影响,以及合金元素加入后,固-液界面失稳而导致的凝固模式改变;前期研究主要从制备技术改进和合金成分设计（微合金化）这两个角度,来弱化以上两个因素对气孔定向生长的影响。从制备技术发展（简单模铸法→连续区域熔炼法→连续铸造法）的角度,综述了国内外Gasar多孔合金的研究进展,总结了影响多孔合金气孔结构规则性的主要因素,分析了现有研究的不足,并对今后的发展方向进行了展望。     

规则多孔铜的拉伸性能及其各向异性

采用固-气共晶定向凝固的方法制备规则多孔铜,研究其室温拉伸性能的各向异性和气孔率对拉伸力学性能的影响,建立表征抗拉强度与气孔率和拉伸方向相关的数学模型.结果表明:规则多孔铜的拉伸性能主要取决于材料的气孔率和拉伸方向;随着气孔率的增大,规则多孔铜的拉伸性能明显下降:规则多孔铜拉伸性能呈各向异性特征,0°方向性能最好,45°方向的次之,90°方向的最差;各拉伸方向的实验数据与模型数据吻合良好.断口分析表明:规则多孔铜呈韧性断裂,拉伸断裂从孔壁处开始,最终因颈缩导致完全断裂.     

规则多孔Cu-Cr合金的制备及其压缩特性

采用金属-气体共晶定向凝固技术,在氢气压力为0.6 MPa,保温温度为1250℃的条件下制备出了直径为Ф100 mm,高度为170 mm的规则多孔Cu-xCr(x=0,0.3,0.8,1.3(%,质量分数))合金试样。结果表明,凝固高度对气孔率没有影响,但是随着凝固高度的增加,试样的平均气孔直径不断变大,这是因为随着固/液界面逐渐远离水冷结晶器,导致凝固界面的移动速率变慢。随着Cr含量的增加,试样的气孔率增大,而平均气孔直径先增大后减小,其原因是Cr的加入改变了凝固界面处固液二相区的宽度,导致基体与气孔的协同生长行为发生了相应的变化。规则多孔纯Cu及Cu-Cr合金的应力-应变曲线均由弹性变形阶段、屈服平台阶段以及密实化阶段3部分组成,由于Cr的加入能够显著提高金属基体强度,使得规则多孔Cu-Cr合金的压缩性能明显优于多孔纯Cu。与规则多孔纯Cu相比,多孔Cu-Cr合金的应力-应变曲线向上发生了偏移,且偏移量随着Cr含量的增加而增大,但是Cr的加入会使应力-应变曲线的密实化开始应变值变小,应力平台阶段的长度变短,从而导致多孔材料的吸收能降低。