预退火时间对半固态挤压铜合金组织及性能的影响

用预退火-轧制-重熔应变诱导熔化激活法制备半固态浆料并进行反挤压成形制备铜合金轴套零件,研究预退火时间对铜合金轴套显微组织、硬度、力学性能的影响规律。结果表明：预退火时间对半固态铜合金轴套组织、力学性能、硬度的影响较大。预退火处理后ZCuSn10P1铜合金固相晶粒中Sn含量趋于均匀,700 ℃退火处理改善了ZCuSn10P1铜合金的元素偏析倾向。随着预退火时间增加,半固态铜合金轴套组织的平均晶粒尺寸逐渐增加,形状因子和液相率逐渐减小;轴套布氏硬度降低,抗拉强度和延伸率先增加后降低。综合性能较佳的预退火工艺为700 ℃退火2 h,此时ZCuSn10P1铜合金轴套组织均匀性好、元素分布更均匀,轴套平均晶粒尺寸为：73.06 μm,平均形状因子为0.72,抗拉强度为382 MPa,延伸率为5.5%,平均布氏硬度为127 HBW。     

半固态铜合金流变挤压成形的组织演变

以ZCuSn10铜合金为研究对象,采用冷轧-重熔的应变诱导熔化激活法(SIMA)制备了流变浆料,研究了流变成形比压和挤压速率对半固态ZCuSn10铜合金挤压组织的影响,探讨了ZCuSn10铜合金充型流动过程中固、液两相的演变规律。结果表明,在成形比压为150 MPa,挤压速率为14mm/s时得到的成形件组织较均匀,固、液两相协同流动性好。相同挤压工艺条件下,半固态挤压成形件各个位置组织差异较大。近冲头位置保持初始半固态组织;试样中部位置为固、液两相共存的半固态组织,固相颗粒圆整度较高;试样最前端的微观组织中以液相为主,固、液两相分布均匀性较差。     

半固态ZCuSn10P1铜合金压缩行为及组织演变

采用"冷轧-部分重熔"技术制备半固态ZCuSn10P1铜合金浆料,利用Gleeble-3500型热/力学模拟试验机对半固态ZCuSn10P1铜合金进行单向压缩试验,研究半固态ZCuSn10P1铜合金压缩变形时液固两相协同变形行为和组织演变规律.结果 表明:半固态ZCuSn10P1铜合金单向压缩变形后,近球状固相晶粒会变为纤维状或胞状晶.半固态ZCuSn10P1铜合金在应变速率为1s-1条件下从350℃到880℃等温压缩后显微组织发生变形,其主要变形机制为:固相粒子的塑性变形机制(PDS)、固相粒子之间的滑移机制(SS)、液固相混合流动机制(FLS)和液相流动机制(LF).半固态ZCuSn10P1铜合金在压缩过程中,应变速率越大,所承受的变形抗力越大,试样被破坏程度越大,当压缩变形温度较高时,半固态ZCuSn10P1铜合金发生沿晶断裂.     

壁厚对半固态流变挤压铸造CuSn10P1合金微观组织均匀性和性能的影响

显微组织的不均匀性影响零部件的综合性能,而半固态成形的特性易引起零部件不同部位显微组织存在较大差异,如何改善半固态组织均匀性是获得性能优异成形件的关键。本文设计四种零件壁厚,研究零件壁厚对流变成形件显微组织均匀性及性能的影响。研究结果表明：不同壁厚CuSn10P1合金半固态挤压铸件的显微组织均由α-Cu相、δ-Cu41Sn11相、β′-Cu13.7Sn相和Cu3P相四种相构成,随着壁厚的减小,CuSn10P1合金半固态浆料充型时固液两相协同变形能力变差,导致了显微组织沿充型方向上的不均匀分布,晶间组织（α+δ+Cu3P）逐渐呈大面积网状或者长条状且团簇聚集分布不均;初生α-Cu晶粒尺寸先减小后增大,其中10mm壁厚铸件初生α-Cu晶粒最为细小。随着壁厚减小,CuSn10P1合金半固态挤压铸件的室温抗拉强度和延伸率均呈先增加后降低的趋势,当壁厚为10 mm时性能最佳,分别为445.7 MPa和37.78 %,这主要归功于其组织均匀化、固溶强化效应和细晶强化效应。     

预退火温度对半固态铜合金坯料组织演变和力学性能的影响

将铸态CuSn10P1铜合金先预退火处理,随后采用冷轧等温处理应变诱导熔化激活法(CRITSIMA)制备成半固态坯料。采用金相显微镜、配置能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和布氏硬度计,研究预退火温度对半固态铜合金坯料的组织演变及力学性能的影响。结果表明：随着预退火温度升高,半固态铜合金坯料的平均晶粒尺寸增加,晶粒形状因子和液相率均降低;随着预退火温度升高,α-Cu相中固溶更多的Sn元素,减弱了Sn元素偏析,晶间脆硬相δ相含量减少,布氏硬度逐渐减小。在半固态铜合金坯料中检测到新相Cu_13.7Sn的存在,这与晶间Sn元素的高度偏析有关。600 ℃预退火2 h制备的半固态铜合金坯料显微组织晶粒均匀细小,力学性能较好,其平均晶粒尺寸为68.34μm、晶粒形状因子为0.78、α-Cu基体中Sn元素固溶度为4.21wt%,布氏硬度为128 HBW。     

半固态挤压铸造ZCuSn10铜合金的组织演变

对ZCu Sn10铜合金坯料进行液态浇注和半固态挤压成形,通过组织演变的分析,研究不同工艺对ZCu Sn10铜合金半固态挤压液固协同流动性的影响。结果表明,不同工艺对ZCu Sn10铜合金挤压组织液固协同流动性影响不同,在930℃保温40 min挤压速率为12 mm/s可获得固液协同流动较好的挤压成形件组织。相同挤压工艺条件,半固态挤压成形件各个位置组织差异较大。近冲头位置保持初始半固态组织;试样中部位置为固液两相共存的半固态组织、固相颗粒圆整度较高;试样最前端的微观组织中以液相为主,固液两相分布均匀性较差。     

成形比压对ZCuSn10P1锡青铜半固态组织的影响

采用冷轧-重熔应变诱导熔化激活法制备半固态ZCuSn10P1锡青铜浆料,研究成形比压对ZCuSn10P1锡青铜组织及成形性的影响。结果表明,不同挤压工艺参数对流变挤压组织的影响很大,在挤压速率为14mm/s条件下,当成形比压为150 MPa时,成形件的组织相对较好,固液协同流动性好,此时,液相率为27.6%,固相晶粒圆整度为1.52,晶粒平均直径为80.21μm;在半固态锡青铜的流变挤压成形过程中,当成形比压为150 MPa时,零件从上到下,液相率由20.1%增加至33.2%,且在零件底端会产生液相团聚现象,固液两相的分布均匀性较差。     

半固态挤压铸造铜合金组织和力学性能研究

以半固态ZCuSn10P1铜合金为研究对象,自主设计了1套1模4件挤压模具并进行了半固态挤压铸造成形实验,研究了成形比压和挤压速率对半固态ZCuSn10P1铜合金挤压铸造组织和性能的影响规律。结果表明:当成形比压由180 MPa增加到250 MPa时,半固态铜合金平均晶粒直径逐渐减小,由89.25μm减小至77.96μm,液相率由36.7%减少至22.3%,抗拉强度由318 MPa增加至387 MPa,提高了21.70%,延伸率由4.2%降至2.8%;当挤压速率由11 mm/s增加至15 mm/s时,固相晶粒圆整度由1.54减小至1.32,此时抗拉强度由368 MPa增加至387 MPa,提高了5.16%,延伸率由3.3%降低至2.8%。     

半固态挤压成形ZCuSn10铜合金的微观组织研究

对采用冷轧-重熔应变诱导熔化激活法制备的ZCuSn10铜合金坯料进行了半固态挤压成形和组织演变分析,研究了ZCuSn10铜合金的半固态挤压成形性。结果表明,采用冷轧-重熔法制备的ZCuSn10铜合金坯料具有均匀、细小颗粒的半固态组织,在960℃保温25min后挤压成形可获得表面光洁、组织细小、分布均匀的挤压件。     

单向压缩半固态铜合金的显微组织演变EI北大核心CSCD

利用Gleeble-1500热/力学模拟试验机,对采用应变诱导熔化激活法制备的ZCuSn10铜合金半固态及铸态坯料进行单向压缩实验。分析压缩变形条件对半固态ZCuSn10铜合金坯料显微组织的影响,并结合压缩后的显微组织对固液两相的流动规律进行分析。结果表明:SIMA法制备的半固态压缩试样变形抗力仅为常规铸态ZCuSn10铜合金压缩试样的一半。半固态试样压缩变形前液相率为19.4%,压缩变形后液相率为8.1%。半固态ZCuSn10铜合金在不同应变量、变形温度、应变速率下进行压缩实验,试样在过渡区域开始产生液固分离现象,并在中心区域出现液固完全分离现象。变形量越大,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样中心部位的液相越少。随着温度的升高,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样的端部、过渡区域、心部的液相均增加。随着应变速率的增加,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样的过渡区域的液相增加。     

单向压缩半固态铜合金的显微组织演变

利用Gleeble-1500热/力学模拟试验机,对采用应变诱导熔化激活法制备的ZCuSn10铜合金半固态及铸态坯料进行单向压缩实验。分析压缩变形条件对半固态ZCuSn10铜合金坯料显微组织的影响,并结合压缩后的显微组织对固液两相的流动规律进行分析。结果表明:SIMA法制备的半固态压缩试样变形抗力仅为常规铸态ZCuSn10铜合金压缩试样的一半。半固态试样压缩变形前液相率为19.4%,压缩变形后液相率为8.1%。半固态ZCuSn10铜合金在不同应变量、变形温度、应变速率下进行压缩实验,试样在过渡区域开始产生液固分离现象,并在中心区域出现液固完全分离现象。变形量越大,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样中心部位的液相越少。随着温度的升高,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样的端部、过渡区域、心部的液相均增加。随着应变速率的增加,半固态ZCuSn10铜合金压缩试样的过渡区域的液相增加。     

轧制-重熔SIMA法制备ZCuSn10合金半固态坯料

采用轧制-重熔的SIMA法制备了ZCuSn10合金半固态坯料,先将铸态ZCuSn10合金加热到450℃保温15 min,分别进行2~4道次轧制,然后截取试样进行重熔处理后水淬.比较了SIMA法和铸态-直接重熔工艺制备的ZCuSn10合金半固态组织,并利用SEM的EDS测定了组织中Sn的分布情况,用OM和TEM观察了SIMA法制备过程中试样组织变化,综合分析了SIMA法制备ZCuSn10合金半固态坯料过程中的组织演变机理.结果表明:采用轧制-重熔的SIMA法制备的ZCuSn10合金半固态组织固相晶粒均匀细小,圆整度高,19.7%预变形量875℃保温15 min半固态组织最优,其平均晶粒直径75.8μm,形状因子1.62,液相率17.28%;用SIMA法制备ZCuSn10合金半固态坯料,预变形过程对晶粒细化及球化起到了关键作用,随着预变形量和重熔保温温度的提高,半固态组织晶粒尺寸减小,圆整度提高,液相率增加;采用轧制-重熔的SIMA法制备ZCuSn10合金半固态组织球化的主要机理是预变形过程破碎了枝晶,储备了变形能,在重熔过程中促进了枝晶熔断,同时,由于Sn元素从液相中向a固相中扩散迁移,液相逐渐吞噬固相的尖角突出部分,最终生成细小、圆整的a相晶粒.     

Sn对Cu-Sn-Ti钎料显微组织与性能的影响

为揭示Sn调控Cu-Sn-Ti钎料显微组织与力学性能的规律,采用真空非自耗熔炼法制备Cu-Sn-Ti钎料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、万能材料试验机等,研究了Sn对Cu-Sn-Ti钎料的显微组织、显微硬度、剪切强度及断口形貌的影响.结果表明,钎料显微组织随Sn含量增加而演变的规律为：枝晶状初生α-Cu基体相+共晶组织+晶间组织→初生α-Cu基体相+共晶组织→共晶组织→初生CuSn₃Ti₅相+粗化共晶组织+α-Cu基体相(富Sn)+Cu₄₁Sn₁₁相+SnTi₃相,其中晶间组织为α-Cu相和CuSn₃Ti₅相的混合组织+少量的(SnTi₃+CuTi相+Cu₃Ti相).随着Sn含量的增加,钎料显微硬度呈先增大后减小的趋势,钎料剪切强度呈逐渐减小的趋势,断口形貌由准解理断裂向解理断裂+准解理断裂的混合形态转变.增加Sn含量促使钎料形成粗化的CuSn₃Ti_5<...     

金刚石工具钎焊用连接材料研究进展

为揭示Sn调控Cu-Sn-Ti钎料显微组织与力学性能的规律,采用真空非自耗熔炼法制备Cu-Sn-Ti钎料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、万能材料试验机等,研究了Sn对Cu-Sn-Ti钎料的显微组织、显微硬度、剪切强度及断口形貌的影响. 结果表明,钎料显微组织随Sn含量增加而演变的规律为：枝晶状初生α-Cu基体相 + 共晶组织 + 晶间组织→初生α-Cu基体相 + 共晶组织→共晶组织→初生CuSn₃Ti₅相 + 粗化共晶组织 + α-Cu基体相(富Sn) + Cu₄₁Sn₁₁相 + SnTi₃相,其中晶间组织为α-Cu相和CuSn₃Ti₅相的混合组织 + 少量的(SnTi₃ + CuTi相 + Cu₃Ti相). 随着Sn含量的增加,钎料显微硬度呈先增大后减小的趋势,钎料剪切强度呈逐渐减小的趋势,断口形貌由准解理断裂向解理断裂 + 准解理断裂的混合形态转变. 增加Sn含量促使钎料形成粗化的CuSn₃Ti₅相和共晶组织是导致钎料剪切强度下降的主要原因.

     

触变挤压铜合金的力学性能

采用触变挤压工艺成形ZCuSn10P1铜合金轴套零件。通过单向拉伸试验和硬度试验测试了触变挤压铜合金的抗拉强度、延伸率、布氏硬度和显微硬度。利用扫描电镜观测了断口形貌并分析了断裂方式,研究了成形压力对触变挤压铜合金力学性能的影响。结果表明,抗拉强度随成形压力增加而先增加后降低;延伸率随成形压力增加而不断减小;成形压力与抗拉强度和延伸率的函数关系分别近似为抛物线和幂指数。触变挤压铜合金拉伸断裂方式为沿晶断裂和韧性断裂的混合型断裂。布氏硬度随成形压力增加而先增加后降低。相同工艺条件下,液相显微硬度值最高,固/液界面次之,固相最低;固相、固/液界面和液相的显微硬度均随成形压力增加而先增加后降低。触变挤压铜合金综合力学性能要高于常规铸造,较佳工艺参数为成形压力250 MPa、挤压速率15 mm/s,其抗拉强度、延伸率和布氏硬度分别为387 MPa、2.8%、1280 MPa。     

触变挤压铜合金力学性能研究

采用触变挤压工艺成形ZCuSn10P1铜合金轴套零件,通过单向拉伸实验和硬度实验研究了触变挤压铜合金的抗拉强度、延伸率、布氏硬度和显微硬度,利用扫描电镜观测了断口形貌并分析了断裂方式,分析了成形比压对触变挤压铜合金力学性能的影响规律。结果表明,抗拉强度随成形比压增加而先增加后降低。延伸率随成形比压增加而不断减小。成形比压与抗拉强度和延伸率的函数关系分别为抛物线和幂指数。触变挤压铜合金拉伸断裂方式为沿晶断裂和韧性断裂的混合型断裂。布氏硬度随成形比压增加而先增加后降低。相同工艺条件时,液相显微硬度值最高,固液界面次之,固相最低。固相、固液界面和液相的显微硬度均随成形比压增加而先增加后降低。触变挤压铜合金综合力学性能要高于常规铸造,较佳工艺参数为成形比压250 MPa、挤压速率15 mm/s,其抗拉强度、延伸率和布氏硬度分别为387 MPa、2.8%、128 HBW。     

热处理温度对半固态挤压锡青铜组织性能的影响

以半固态挤压ZCuSn10P1锡青铜为研究对象,采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度仪、布氏硬度计、拉伸试验机研究了热处理温度对半固态挤压锡青铜微观组织和力学性能的影响规律。结果表明:热处理对半固态挤压锡青铜强度、硬度和组织影响较大。当热处理温度由250℃升高至650℃时,锡青铜抗拉强度先增加后降低,延伸率增加;布氏硬度先增加后降低;固相和固液界面显微硬度增加,液相显微硬度降低;固相平均晶粒尺寸增加,但热处理温度650℃时组织已不是球状而变成蔷薇状。随温度增加,固相中Sn和P元素增加,元素偏析减弱。综合性能较佳的热处理工艺为350℃保温120 min,此时锡青铜抗拉强度为402 MPa,延伸率为4.5%,布氏硬度为1360 MPa,与热处理前相比分别提高了3.88%,60.71%,6.25%。     

CuSn10P1合金薄壁轴套挤压铸造组织均匀性及性能研究

分别采用液态挤压铸造和半固态流变挤压铸造成形CuSn10P1合金薄壁轴套，对轴套组织均匀性和拉伸力学性能进行了研究。结果表明，半固态挤压铸造CuSn10P1合金轴套组织中物相尺寸和形态分布均匀性显著提高；半固态铸造组织显著细化和球化，基体相内部锡元素固溶度得到显著提高；δ和Cu3P脆性物相分布于高锡含量的细小α相之间；半固态挤压铸造薄壁轴套的抗拉强度和伸长率较液态挤压铸造轴套分别提高了26%和318%。     

半固态ZCuSn10铜合金重熔过程中的组织演变

采用拔长为预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,研究在半固态温度区间重熔加热过程中半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相形貌的演变过程。结果表明:在液固两相区间对半固态组织保温,半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相逐渐球化。在900℃保温3 min后开始出现液相,且液相率、平均晶粒直径均随着保温时间的增加而增加,液相分数由5 min的23.5%增加至20 min的32.7%,平均晶粒直径由8 min的41.7μm增大至20 min的58μm,形状因子随着保温时间延长先减小后增加,在保温15 min形状因子最小为1.75。     

充型量对半固态铜合金铸造充型组织的影响

以半固态ZCuSn10铜合金为研究对象,利用自主设计的一套模具在Gleeble-1500热/力学模拟实验机上进行压缩实验,研究充型量对半固态铜合金铸造充型组织的影响。结果表明:在温度950℃,充型速度5 mm/s条件下,当充型量由20%增加到40%时,随着充型量增加,试样的组织发生明显改变。变形前期,试样基本保持半固态组织,固相晶粒由液相包裹,液相在变形外力作用下先于固相流动;随着充型量的增加,固液两相发生分离,液相相互聚集,冷却凝固形成树枝晶组织,并伴有缩孔、缩松等缺陷,致密度不高;固相晶粒之间发生严重塑性变形,相互粘连在一起,晶界模糊。