温度梯度和冷却速率对ZL205A合金凝固组织及性能的影响

由于在不同温度梯度下ZL205A合金冷却速率对凝固组织的影响不同,采用不同壁厚的阶梯状结构的合金,在不同凝固条件下制备厚度不同的合金试样,探究了冷却速率及温度梯度对合金凝固组织及T5处理后合金抗拉伸强度及延伸率的影响,同时探索了合金的相变规律与组织和性能的关联效应。实验结果表明：由壁厚差引起的温度梯度对合金的微观组织及形貌会产生一定的影响,降低温度梯度的合金力学性能显著提升,T5处理后合金的抗拉伸强度达到506 MPa。     

扩展路径低温ECAP及时效热处理对Cu0.6Cr合金的组织和性能影响

采用光学显微镜和X射线衍射仪对Cu0.6Cr合金经低温扩展路径等通道转角挤压（ECAP）后的组织演变规律进行了研究。采用扫描电子显微镜和能谱仪研究了Cu0.6Cr合金经不同时效热处理条件后的晶粒大小、析出相分布规律和断裂特征。并且分别测试了合金经低温ECAP和低温ECAP+时效热处理后的抗拉伸强度、硬度和导电率。结果表明,Cu0.6Cr合金经低温ECAP变形后形成明显细化且相互交割的纤维组织,并且合金在变形中始终保持（111）面的择优取向。时效热处理的合金变形量越大,析出相的数目和尺寸就越大,第二相析出速率也越快。5道次合金经450 ℃时效2 h后的抗拉伸强度为568.1 MPa,维氏硬度为1624.8 MPa,导电率为82%IACS。     

铜线性能及键合参数对键合质量的影响

为了提高铜线性能及其键合质量,采用拉力-剪切力测试仪、扫描电镜等研究了不同力学性能铜线及相应的键合参数对其键合质量的影响,分析了不同伸长率和拉断力、铜线表面缺陷、超声功率和键合压力对铜线键合质量的作用机制.结果表明:伸长率过小和拉断力过大会造成焊点颈部产生微裂纹,从而导致焊点的拉力和球剪切力偏低;表面存在缺陷的铜线其颈部经过反复塑性大变形会造成铜线表面晶粒和污染物脱落而出现短路和球颈部断裂;键合过程中键合压力过大能够引起的焊盘变形,同时较大的接触应力引起铝层溢出;过大的超声功率使键合区域变形严重产生明显的裂纹和引起键合附近区域严重的应力集中,致使器件使用过程中产生微裂纹而降低器件的使用寿命.     

等通道转角挤压过程中纯铜位错密度变化和力学性能

利用等通道转角法(Equal channel angular pressing)对纯铜进行挤压变形,研究变形过程中纯铜组织演变,分析位错密度及其相应力学性能变化规律,探讨层错能对组织演变的影响机理。结果表明:退火后纯铜在ECAP变形过程中由小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒尺寸细化到5~10μm;随着挤压道次的增加,纯铜中位错密度显著增大,1道次时位错密度为0.16×1014 m-2,6道次后位错密度达到最大值,为0.41×1014 m-2,之后位错重组和湮灭使得位错密度在一定程度上减小;材料强度明显提高,塑性减小,退火后纯铜的抗拉强度为220 MPa,伸长率为53.5%,8道次后纯铜的抗拉强度为444 MPa,伸长率下降到22.1%;纯铜拉伸断口韧窝数量逐渐增多、变浅且分布均匀,断裂方式整体表现为塑性断裂。通过对组织演化和力学性能分析得出,纯铜作为中等层错能材料,同时具有低层错能和高层错能金属的一些变形特征。     

强制对流作用下镁合金枝晶生长的相场法数值模拟

基于Wheeler等提出的纯扩散相场模型,针对hcp晶系镁合金建立耦合温度场、溶质场和流场的相场模型,研究强制对流作用下镁合金凝固过程中单枝晶和多枝晶的生长行为。结果表明:在流速为17.19m/s的垂直强制对流作用下,流体逆流侧3个方向的枝晶臂明显比流体顺流侧3个方向的枝晶臂生长得快,逆流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的增加78.0%,顺流方向枝晶臂的稳态生长速度比纯扩散时的减小53.7%;各枝晶的臂长存在很大差异,枝晶形貌的六重对称性被严重破坏;在多枝晶生长时,相向生长的枝晶互相影响并竞相生长,不同枝晶的枝晶臂彼此抑制,最终形成不对称的枝晶形貌。     

单晶铜ECAP/Bc路径形变结构与力学性能

采用电子背散射衍射技术(EBSD)、XRD,研究了单晶铜在等通道转角挤压(ECAP)/Bc路径4道次变形过程中形变结构演变,并检测了变形材料的力学性能。结果表明：低道次变形不改变单晶铜的宏观取向;2道次变形后,材料微观组织中出现取向一致的剪切带,与ED轴成15°-20°角,晶粒内部出现了形变织构{111}<112>;经过4道次变形后,剪切带与ED轴夹角不变但倾斜方向与2道次相反,形变织构不发生改变,且未出现大角度晶界;抗拉强度由168MPa提高至395MPa,延伸率则从63%降至26.5%,硬度由60Hv提高到125Hv,之后趋于平缓;由于位错堆积,材料塑性变差,断口颈缩面积变大。ECAP可使单晶铜在未破碎的情况下得到强化。     

添加微量Er、Zr对ZL205A合金组织性能的影响

通过向ZL205A合金中分别添加质量分数为0.05%,0.15%和0.25%的Er、Zr元素,研究了不同含量稀土元素在热处理前后对合金微观组织和性能的影响。结果表明,添加微量Er、Zr元素可以有效改善液态合金的流动性,细化晶粒,并促进θ相在晶界交汇处团聚;当Er、Zr添加量为0.15%时,铸态材料的力学性能较原始合金有大幅度降低,而T5处理后强度达到358 MPa,维氏硬度达到1070 MPa,延伸率2%,综合性能相对最好;T5处理能够促使合金组织和成分均匀,同时使溶质原子充分扩散,在变形过程中阻碍位错运动和亚晶界的迁移,对延伸率造成不利影响。     

大塑性变形过程中单晶和多晶铜的组织演变及变形机理研究

用等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)法对单晶铜和多晶铜进行了多道次的挤压变形,对挤压过程中晶粒细化机理和变形机理进行了分析.结果表明,单晶铜和多晶铜在A路径下变形8道次以后,晶粒平均尺寸达到5 μm以下,但在4道次以后单晶铜沿挤压方向出现织构,多晶铜中出现均匀的等轴晶.TEM分析认为,晶粒位相差随剪切变形量的增加而增大,ECAP加工后材料内部大角度晶界数的增加导致了变形机制的改变,晶界滑移导致了晶粒转动趋势的增加.在多道次挤压后,单晶铜和多晶铜材料的微观结构特征是含有高密度位错的大角度晶界等轴晶组织,以及晶界上的非平衡结构.     

强塑性循环变形中单晶铜和多晶铜的力学性能

分别用小通道角模具(模具Ⅰ)和大通道角模具(模具Ⅱ)以及A路径和Bc路径对单晶铜和多晶铜进行等通道角挤压(ECAP)实验,对挤压后的组织进行光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察,对挤压后的单晶铜组织进行XRD分析,研究单晶铜和多晶铜在挤压中的变形行为。结果表明:单晶铜在两种路径挤压后的抗拉强度无明显差异,用模具Ⅰ挤压时其力学性能的变化幅度较大,经多道次挤压后,其显微组织沿压力轴方向具有明显的定向排列特征。多晶铜在A路径挤压时,其抗拉强度的上升幅度明显比在Bc路径挤压时大。随着挤压道次的增加,两种材料的组织均匀化程度和硬度增大,其断裂方式逐渐由韧性断裂向脆性断裂方向转变。     

铸锭GH 3625合金微观偏析及均匀化热处理

为消除铸态GH 3625合金的显微偏析,改善其热加工性能,建立其均匀化动力学并制订均匀化处理制度,采用ImagePro Plus软件、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS),对通过真空感应熔炼和电渣重熔双联工艺制备的GH 3625合金电渣锭的显微组织及元素偏析情况进行分析和研究.同时,对铸态GH 3625合金在不同温度下同一时间及同一温度下不同时间进行了均匀化处理.结果表明:GH 3625合金电渣锭存在明显的枝晶间微观偏析,主要偏析元素为Nb、Mo等,形成富Nb的Laves相、MC碳化物;不同元素的偏析程度为NbMoTiAlCr;Nb、Mo、Ti、Al在枝晶间大量富集,使得Laves等多种非平衡相在枝晶间析出;在均匀化过程中,随着均匀化温度的升高和时间的延长,偏析元素逐渐扩散均匀;当热处理制度为1 130℃×32 h时,元素偏析基本消除;Laves相体积分数随均匀化处理时间呈明显指数函数特征,V1 130℃=0.033 5exp(-0.163 1t).