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。     

铍青铜的热处理

铍青铜具有良好的力学性能,弹性,导电、导热性能,以及无磁性,耐寒、耐磨、耐蚀等。铍青铜的性能主要取决于热处理包括固溶和时效处理。铍青铜零件固溶处理应在木炭、氨分解气或酒精裂解气等保护介质中进行。时效也是铍青铜的一道重要热处理工序,包括欠时效,正常时效,过时效及改进的分步时效、双重时效等。介绍了常用铍青铜的化学成分及其经不同工艺热处理后的组织和性能。     

利用废料制备无铅硅黄铜的铸态组织结构

以H65、QSn6.5-1及BZn18-26废料为原料制备环保型无铅硅黄铜,研究了Si含量对硅黄铜组织的影响。结果表明,当合金中Si含量为0.2%~0.6%时,硅黄铜组织主要由占多数的板条状α相和与之相间分布的β相组成,β相的数量随着Si含量的增加而增加;当Si含量为0.8%时,组织以多边形的β相为基体,α相分布在β相的晶内及晶界处;当Si含量为1.0%时,组织由多边形的β相、大量分布在β相中的细小颗粒状及少量块状物质组成。根据摩尔分数推测这些细小颗粒物是Cu5Si+β或Cu2Mg+β的复合相,并且随着Si含量的增加,细小颗粒状物的数量也明显增多。     

Cu-Cr-Zr-Ti合金高温热变形行为及热加工图

通过高温等温压缩试验,对Cu-Cr-Zr-Ti合金在700～900℃,应变速率0. 01～10 s-1的条件下高温热变形行为进行了研究。结果表明:合金的流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的升高而增加。根据动态材料模型绘制了合金的热加工图,得到合金的最佳热加工参数为:温度900℃,应变速率0. 01 s-1。同时使用Johson-Mehl方程计算动态再结晶的体积分数,与EBSD测定的试验结果相近,表明Johson-Mehl方程在Cu-Cr-Zr-Ti合金中也具有适用性。     

Co对Cu-Cr合金组织和性能的影响

研究了Cu-Cr-Co合金经80%变形量冷轧和450 ℃时效后的组织和性能,并与Cr-Cr合金进行了对比。结果表明, Cu-0.66Cr-0.05Co和Cu-0.62Cr-0.22Co合金的性能在450 ℃时效4 h时达到峰值,此时的抗拉强度、硬度及导电率分别为376 MPa和410 MPa、143.7 HV0.5和138.4 HV0.5、84.1%IACS和66.2%IACS。峰时效态Cu-Cr-Co合金析出相为体心立方结构(bcc),并与基体呈Nishiyama-Wassermann取向关系,Co含量对Cu-Cr-Co合金的晶粒形貌几乎没有影响。与Cu-Cr合金相比,Co的加入使合金时效的时间延长,硬度有所增加,抗软化性能提高,但抗拉强度和导电率均下降。由于Cu和Co在422 ℃以上具有一定的固溶度,在时效过程中部分Co逐渐固溶进基体中,形成固溶体,并没有与预测一样分布在析出相外围,降低了合金综合性能。     

退火温度对铝青铜微观组织及硬度的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、XRD和硬度计等分析了Cu-Al-Ni合金在冷轧与退火过程中微观组织结构及硬度的变化规律,研究了合金在不同退火温度条件下的软化行为。结果表明,当采用950 ℃保温淬火工艺后,Cu-Al-Ni合金主要由面心立方结构的α相与体心立方结构的β相组成,分布于晶界处的β相对合金硬度的影响作用小。由于位错强化作用的显著增强,合金在冷轧后硬度明显升高,达到270 HV0.5。冷轧态Cu-Al-Ni合金在400 ℃以上温度退火后会发生明显软化现象,软化的主要原因是再结晶反应所引起的位错密度下降。Cu-Al-Ni合金的再结晶温度在300 ℃以上,高于纯铜的再结晶温度,这表明Ni、Al元素的添加有利于提高纯铜再结晶温度,并能改善其高温抗软化性能。     

Cu-Cr-Ti-Si合金加工软化的机理EI北大核心CSCD

通过大气熔炼制备Cu-Cr-Ti和Cu-Cr-Ti-Si合金铸锭,进行热轧—固溶—时效—冷轧工艺制备带材,研究合金经不同变形量冷轧后的组织和性能。采用金相显微镜(OM)、配备有电子背散射衍射系统(EBSD)的扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)以及透射电子显微镜(TEM)等检测手段对冷轧后的合金的组织结构与性能进行分析。结果表明,添加微量Si元素的Cu-Cr-Ti-Si合金在变形量ε≥80%时,硬度不升反降,而Cu-Cr-Ti合金没有发现此现象。随着变形量增大,Cu-Cr-Ti-Si合金小角度晶界比例降低,位错胞增多,位错密度略有下降,但无再结晶晶粒,说明回复导致加工软化。通过分析冷轧前组织发现,Si元素能细化合金晶粒,导致变形前Cu-Cr-Ti-Si合金晶粒较Cu-Cr-Ti更加细小,单位面积内晶界数量多,从而为合金变形中发生回复提供更多的形核位置储能。     

热处理对Cu-3.0Ni-0.75Si-0.3Co合金组织性能的影响

研究了热处理对Cu-3.0Ni-0.75Si-0.3Co合金电导率、硬度和组织演变规律的影响,并探讨了合金的强化机理。结果表明,随固溶温度升高,合金的晶界和晶内的Ni3Si2和CoSi相粒子数量逐渐减少,合金的过饱和固溶度不断增大。在950℃×1h固溶后,由于第二相粒子的尺寸较小、数量很少,在扫描电镜图片中出现的第二相粒子未能在XRD图谱中发现,说明在950℃×1h固溶处理后溶质元素能较为充分溶于基体中。经950℃×1h固溶处理和60%的冷变形后,电导率随时效时间的延长而升高,之后趋于平稳。随着时效温度的升高,电导率也不断提高;硬度随时效时间的延长先升高,后降低;时效温度越高,到达峰值所需的时间越短。在950℃×1h固溶处理,经60%的冷变形,450℃×6h时效处理后,合金的综合性能较好,此时,合金硬度(HB)为257,电导率为20.18 MS/m。     

双相层状复合Cu-24%Ag合金的组织与性能

采用冷轧和时效工艺制备了Cu-24%Ag(质量分数)合金板材,研究了轧制过程中合金组织与性能的演变规律,讨论了合金强化和电导率与组织变化的关系。剧烈的轧制变形后,合金组织演变成Cu基体和Ag相交替排列的纳米层状结构,Cu基体中包含大量细小的Ag析出相纤维,一些Ag层区域分布着(Cu+Ag)共晶体。当变形至94%左右时,纵截面组织出现剪切带。随变形量增大,Cu基体和Ag层之间的相界面间距、Ag析出相纤维间距和共晶体片层间距均逐渐减小至几十纳米,强化效应显著增强,使合金的硬度在变形量大于96%时急剧增大。建立了Cu/Ag界面引起的电阻率增幅与变形量的关系,可以反映轧制变形引起的组织细化对合金电导率的影响规律。     

固溶处理对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金组织及性能的影响

研究了Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金时效前固溶温度和时间对该合金硬度及电导率的影响,并且分析了不同固溶条件之后时效对Cu-3.2Ni-0.75Si-0.3Zn合金性能的影响。结果表明:时效前固溶温度的升高,材料的电导率先较快下降,之后又回升,而硬度呈下降的趋势,当固溶温度到达925℃时,硬度下降缓慢;随着固溶温度的增加,其再结晶程度越来越高,到900℃时组织已是完全再结晶组织,温度继续升高,晶粒会发生长大;通过扫描电镜及能谱分析仪观察900℃固溶后的试样,发现只有少量析出相存在。而相对于固溶温度,固溶时间对合金性能的影响不明显。在不同固溶制度下,合金试样经冷变形和时效后,其电导率随固溶温度的升高先降后升,而抗拉强度和延伸率随固溶温度的升高会先升高后下降,固溶温度为925℃时试样的抗拉强度到达峰值,延伸率则在850℃时达到峰值。与其他固溶处理制度相比,合金在900℃×60 min固溶处理,经60%的冷变形,450℃×4 h时效处理后,可得到较好的综合性能。此时,合金抗拉强度达到762 MPa,延伸率为6.1%,电导率为32.5%IACS。