不同处理工艺对Cu-Ni-Co-Si合金组织与性能的影响

通过物理性能测试和采用扫面电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM、高分辨透射电子显微镜HRTEM等分析测试技术,系统研究不同处理工艺对Cu-Ni-Co-Si合金微观组织与性能的影响规律。研究结果表明,合金热轧在线淬火时效处理后,合金中存在大量的正交结构的大颗粒(Ni、Co)₂Si相和少量、细小的(Ni、Co)₂Si相,是导致合金综合性能无法满足后续使用的主要原因;经固溶时效和固溶冷变形时效处理后,合金的硬度与时效时间的关系曲线均呈单峰型,而合金的导电率与时效时间的关系曲线均呈先快速增加后缓慢增大最后趋于稳定的趋势;合金经固溶时效和固溶冷变形时效处理后,基体出现大量圆盘状的正交结构的(Ni、Co)₂Si相,与基体的取向关系为 。     

上引连铸-连续挤压技术制备Cu-Cr-Zr合金的组织与性能EI北大核心CSCD

采用上引连铸-连续挤压技术制备Cu-0.88Cr-0.14Zr(质量分数)合金,并对挤压后的棒材进行不同制度的时效处理。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射技术(EBSD)等分析测试手段研究合金经不同工艺/制度处理后的组织与性能的变化。结果表明:上引连铸Cu-Cr-Zr合金棒坯在连续挤压过程中发生了剧烈的剪切变形和动态时效,晶粒明显细化,析出尺寸为15~20 nm的Cr相,与铸态相比,挤压态合金的导电率与硬度分别增加了28.6%IACS、49.6 HV。确定了挤压态合金杆材经(925℃,12 h)均匀化退火和(1000℃,1 h)固溶处理后的峰时效制度是(475℃, 3 h),此时基体中析出了平均晶粒尺寸为2.6 nm的Cr相,合金的导电率和硬度分别可达73%IACS、155 HV。     

我国先进铜基材料发展战略研究

铜及铜基材料以其优异的力学、功能和工艺综合性能而广泛应用于电力电子、汽车、机械制造以及航空、航天、通信、集成电路等高技术制造领域。我国是世界上最大的铜材生产国和消费国，广阔的应用市场使先进铜基材料拥有良好发展前景。本文在综述铜加工行业宏观环境和发展概况的基础上，分析了我国铜基材料发展取得的成绩和不足，深层次剖析了我国铜加工产业“大而不强”的原因，重点梳理了我国高强导电铜合金材料、高性能电子铜箔、耐蚀铜合金、耐磨铜合金、铜基热管理材料、特殊用途铜材和新能源用铜材的发展现状、存在问题及未来发展趋势。面向重大应用需求布局前沿方向，推动我国先进铜基材料的进一步发展，研究提出了形成有效的“产学研用”互动机制，建立国家铜基材料产业和技术发展协调平台等发展建议。     

时效态C17200合金的组织与性能

采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)等分析手段研究C17200合金时效过程中微观组织演变,测试不同时效工艺处理后合金的硬度和电导率等性能。结果表明:合金经320℃时效1 h后,基体(200)主峰的左侧出现比较明显的低角度边带峰,即合金发生调幅分解,使得在基体的(100)面上形成圆盘状结构的GP区。合金在时效过程中存在两种析出方式:晶界不连续析出和晶内连续析出,且连续析出序列为α过饱和固溶体→GP区→γ′→γ。调幅分解和γ′相析出是C17200合金在时效过程中硬度升高并达到峰值的主要原因。     

合金化元素对Cu-Cr-Zr合金性能的影响

探讨了Ag,Sn,Mg,si,RE几种合金化元素对Cu-0.3%Cr-0.1%Zr合金力学性能和导电性能的影响.所有合金试样经940℃固溶处理1 h后淬火,冷拉拔至加工变形量为20%,分别在350,400,450,500和550℃时效处理3.5 h.测试结果表明,在400℃时效3.5 h时,含Ag合金的抗拉强度和电导率最高,分别高于其他合金10～70 MPa和1.5%～5.O%IACS.合金化元素提高合金强度的能力由大到小依次为Ag,Sn,Mg,RE,Si;而在提高电导率方面由强到弱则依次为Ag,RE,Mg,Sn,Si.含Si合金具有较低的伸长率,约为6.6%,而其他几种合金的伸长率相差不大,均在12%左右.采用TEM观察了Cu-0.3%Cr-0.1%Zr-0.1%Ag合金在400℃时效3.5 h的组织,发现两种析出相,选区电子衍射标定结果表明它们分别是Cr和Cu<,4>Zr.合金性能主要由析出相的尺寸、分布和数量决定,而不同合金化元素对Cu-Cr-Zr合金的强化机制以及时效后在基体中的存在状态是造成性能差异的主要原因.     

均匀化处理对Cu-Cr-Zr合金显微组织的影响

采用OM、SEM和TEM分析手段对Cu-Cr-Zr合金的铸态和均匀化组织进行研究.结果表明,Cu-Cr-Zr合金的铸态组织呈典型的枝晶状组织,主要由网状的Cr枝晶、共晶组织和基体组成,其中共晶组织是由基体和层片状的Cu5Zr相组成.在Cu-Cr-Zr合金的均匀化退火过程中,发生共晶组织的溶解和Cr相的析出.随着均匀化退火温度和时间的升高和延长,共晶组织逐渐溶解,Cr相的析出体积分数逐渐减小.合理的均匀化退火制度为900℃×12 h.     

Ti50Ni47Fe3合金的铸态及均匀化热处理显微组织

采用真空感应法熔炼制备了Ti50 Ni47 Fe3合金铸锭,对合金铸锭进行了均匀化热处理,运用金相显微镜,XRD,带有EDS的SEM等手段进行显微组织分析.结果表明,Ti50 Ni47 Fe3合金的铸态显微组织由内到外依次呈不规则胞状、柱状和细长等轴状,主要原因为冷却速度不同导致合金的晶粒形核和长大存在差异.均匀化热处理一定程度上能消除枝晶偏析,1000℃下均匀化12 h后,合金枝晶偏析和析出相显著减少.     

SiC_p／Cu复合材料的高温磨损行为

研究了SiC颗粒增强铜基复合材料的高温摩擦磨损行为。结果表明,复合材料的磨损量变化受环境温度的影响。当 不超过300℃时,随着温度增加,复合材料的磨损率反而降低。高温磨损过程中,在两接触面间的区域通过机械混合→研 磨→铜基体压入→热压的机制,而在复合材料磨损表面形成一个致密且连续分布的釉质层,对复合材料起到保护作用。当 温度高于临界值时,由于亚表层Cu基体塑性变形量增加,导致釉质层脱落,而发生严重的粘着磨损,使得复合材料的磨损 率显著增加。     

V-5Cr-5Ti合金的拉伸性能及其强化机理

对真空熔炼V-5Cr-5Ti合金开展了均匀化退火、热锻开坯、冷轧变形和热处理实验,利用万能试验机、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）研究了V-5Cr-5Ti合金中析出相对力学性能影响,估算了V-5Cr-5Ti合金中析出相强化的效果。结果表明：铸态V-5Cr-5Ti合金存在以片层状析出相为特征的树枝状析出相,合金均匀化退火后析出相由片层状转化为针状,由树枝状转化成团聚状。析出相在变形过程中破碎成短条状或球状颗粒。铸态合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为505.0 MPa、415.0 MPa和8.2%,断裂机制为脆性的解理断裂。均匀化热处理后断裂机制转变为沿晶断裂和准解离断裂共存的混合型断裂。80%冷变形＋热处理后合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率的平均值分别为487.3 MPa、382.7 MPa和26.2%,由于晶粒及析出相形态的变化,合金塑性得到大幅改善。锻造和冷轧后合金断裂机制为韧性的微孔型断裂。析出相以Orowan强化机制增强V-5Cr-5Ti合金,以80%冷轧1000 ℃/1 h退火状态合金为例,由析出相强化获得的屈服强度增量约为50.1 MPa。     

时效处理对Al2O3/CuCrZr复合材料干摩擦磨损性能的影响

通过粉末冶金结合热挤压工艺制备出A l2O3颗粒增强Cu-Cr-Zr基复合材料,研究了时效处理工艺对该复合材料干摩擦磨损行为的影响。结果表明,经过480℃×1h时效处理后,在复合材料的基体中形成细小弥散的共格沉淀相,使其硬度提高并得到良好的导电性能。加入A l2O3颗粒显著提高了复合材料的耐磨性和摩擦的平稳性。磨损机理分析表明,恰当的时效处理工艺使复合材料基体的力学性能提高,摩擦过程中亚表层变形程度显著降低,避免了严重粘着转移的发生,改善了复合材料的耐磨性能。