Cu-20Ni-20Mn合金连续/不连续时效析出及其相互作用研究

通过扫描电镜、透射电镜和小角散射研究了Cu-20Ni-20Mn合金在573~698 K温度下的时效析出行为,确定不连续析出和连续析出之间的相互作用。结果表明:当时效温度低于623 K,沉淀相析出主要以不连续析出为主导。时效温度大于673 K时,沉淀相析出则主要由连续析出和不连续析出共同控制。时效过程中,沉淀相优先在晶界形核长大,形成由Ni Mn相和贫溶质原子基体组成的片层状不连续析出胞状组织。然而连续析出沉淀相的存在会抑制不连续胞状组织的长大,当沉淀相直径约大于5 nm时,将能有效阻碍不连续析出胞状组织界面前沿的迁移。利用Aaronson-Liu模型估算出不连续析出的晶界化学扩散混合积sδDb,进一步通过Arrhenius方程分析得出不连续析出胞状组织的激活能为77.3~110.9 kJ/mol。界面激活能要远低于Ni、Mn元素在Cu中扩散所需的激活能,表明沉淀相易于在晶界处形核析出。     

水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能

提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺,其具有短流程、高效的特点。采用该工艺制备了截面尺寸为70 mm×24 mm（宽度×厚度）的铜铝复合板,获得了可行的制备参数,研究了所制备板坯的组织形貌和性能。结果表明,铜铝复合板制备成形过程中,会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层。铝液和铜板表面接触,发生固液转变形成（II）层:θ相。随着铜原子不断的向铝液中扩散,当铜原子含量达到一定程度,θ相发生固相转变形成（I）层:γ相。达到共晶温度时,发生共晶转变形成（III）层:α+θ共晶组织。其中I层和II层均为铜铝金属间化合物,是裂纹产生和扩展的主要区域,因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素。通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场分布,进而控制复合界面层的形成过程,因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键。      

不锈钢/高硼不锈钢层状复合材料组织变化

为了解决高硼不锈钢材料变形难度大、易开裂、塑性低等问题,采用复合浇铸-热轧变形工艺,制备了以难变形金属高硼不锈钢为中间层的层状复合板,研究了复合材料在铸造、热轧和固溶处理各阶段的组织特点及芯层中硼化物的相组成规律.结果表明:含硼质量分数2%～2.5%的复合板芯层的铸态组织主要以共晶组织形式凝固,含硼较高的芯层铸态组织除以共晶组织形式凝固外,还形成大块的含有Cr2B和Fe2B的过共晶硼化物相;热变形使共晶硼化物发生破碎、细化,但过共晶硼化物的体积形状变化不大;固溶处理使覆层中细小的二次析出物明显减少,这有利于复合板的力学性能,但芯层中硼化物的形貌、数量及尺寸变化不大.     

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。     

扩散退火对热轧高硼不锈钢复合板界面组织的影响

采用复合浇铸+热塑性成形工艺制备出硼含量不同的热中子屏蔽材料不锈钢复合板.复合浇铸过程中芯层与覆层界面处的间隙通过大变形量的热轧变形完全可以实现冶金结合.研究表明:复合板经1150℃,2、4、6h的扩散退火,扩散处理过程中硼原子在界面附近的扩散速率很低,扩散速率随着中间层硼含量的增加而变化程度不大.随着保温时间延长,硼原子的扩散距离也在增加,但其扩散速率是逐渐降低的.硼化物的半径随着保温时间延长而增加,但随时间不断延长,增长速率逐渐变慢,在保温过程中基本是稳定存在.因此,从高硼不锈钢复合板高温氧化及节约能源考虑,扩散退火时间控制在2h左右为宜.     

高硼不锈钢复合板力学性能研究

采用包覆浇铸+热成形方法制备出含硼量在2%～2.5%的高硼不锈钢复合板。三点弯曲实验表明,固溶处理后中间层的含硼不锈钢其拉伸和压缩变形量分别达到5.6%和6.0%,固溶后的含硼不锈钢复合板表现出的塑性已接近ASTM A887标准中的304BN7(B级)。采用这种复合材料的结构设计,可使含硼不锈钢复合板表现出比单一材料弯曲时更好的塑性。复合板发生断裂时,覆层和中间层的基体断口均显示出典型的韧窝形貌。中间层中硼化物和基体之间的断口为解理断口,使其塑性降低。     

纯铜包覆铝合金复合材料界面组织与性能研究

本文采用立式连铸直接复合的方法制备了直径为20 mm,铜包覆层厚度为2 mm的纯铜包覆铝合金(铜包铝合金)复合棒材,并通过扫描电子显微镜(SEM)、电子探针(EPMA)、能谱仪(EDS)和透射电子显微镜(TEM)等研究了Cu/Al界面的结构与相组成规律,提出了连铸复合铜包铝合金的界面模型及形成机制。结果表明,铜包铝合金复合材料界面层从铜包覆一侧到铝芯一侧主要由3个亚层构成,即靠近铜侧的Cu₉Al₄层(亚层I),厚度较为均匀,约3μm;中间层为CuAl₂层(亚层Ⅱ),呈胞状,厚度不均匀,在10～40μm之间;靠近铝芯一侧为α-Al+CuAl₂伪共晶组织(亚层Ⅲ),呈片层状分布,厚度较大,约为200μm,而且α-Al+CuAl₂伪共晶组织(亚层Ⅲ)中有铝合金中合金元素形成的复杂析出相和残存未转变的高温Cu₃Al_2+x相。纳米压痕实验结果表明,亚层I的显微硬度最高,平均值为7.26 GPa;亚层Ⅱ的硬度次之,平均值为5.77 GPa;亚层Ⅲ...     

C17200合金时效早期相变行为

采用XRD与TEM分析手段研究了C17200铜合金早期时效相变行为及其对合金性能的影响.结果表明,该合金固溶处理后320℃时效,时效1h内,铍原子借助铜基体中的空位进行上坡扩散,形成富铍区,造成了(200)主峰的左侧出现了比较明显低角度边带峰.合金发生了调幅分解,沿基体的(100)面上形成了圆盘状结构的GP区.利用Daniel-Lipson公式可得出,随时效时间的延长,成分调幅波长先增大后减小;同时,GP区则不断长大,且逐渐转化成板条状的γ'相.调幅分解和γ'相的析出是合金在时效过程中强度、电导率升高的主要原因.