高强高导Cu-Nb微观复合材料的尺寸效应

高强度高电导Cu-Nb微观复合材料具有纳米结构的Nb芯丝和纯Cu层,材料的尺寸效应促使力学性能呈规律变化。通过不同线材尺寸的应力应变曲线测试研究了材料强度随内部Nb芯丝尺寸的变化规律,通过纳米压痕手段分析了材料弹性模量和纳米压痕值随随材料尺寸的变化特征。结果表明,材料的强度实测值远大于混合定律计算的理论值,且随Nb芯丝尺寸的减小强度呈指数增加,Nb芯丝纳米硬度值也随尺寸的减小显著增加。与电子自由程相关的界面电子散射作用是影响材料电导的主要因素。     

高强高导Cu-Nb微观复合材料的界面结构

通过集束拉拔技术获得了高强度高电导Cu-Nb微观复合材料,采用SEM及EDS观察分析了4次复合过程中内部Nb芯丝和Cu层的微观形貌变化,Cu/Nb界面的互扩散行为;对不同复合条件下的挤压、拉拔样品,通过XRD测试,表征了芯丝和基体的晶体取向的演变规律;通过HRTEM和反傅里叶变换研究了Cu/Nb的界面结构和晶体学位向关系。研究表明,在极塑性变形条件下,Cu/Nb界面在3次复合出现明显扩散,Cu、Nb逐渐形成丝织构取向,界面存在典型的(111)_(Cu)//(110)_(Nb)取向关系,晶面夹角为18.7°,每6个(111)Cu晶面出现1个晶面错配。     

Cu-18vol％Nb微观复合材料的热稳定性研究

通过高脉冲磁场的捆扎和拉伸工艺制备了具有高强度和高导电性的Cu-18vol.％Nb微复合材料（873*873*873）。 我们报告了我们对多丝Cu-Nb微复合材料的微观结构,强度和磁性的演变的研究。 结果表明,在高达830℃的温度下退火过程中,Nb的（110）衍射峰的强度变得更尖锐和更高。 观察到铌丝的显着球化和粗化现象。 讨论了微观结构变化对Cu-Nb微复合材料力学性能和磁性能的影响。     

高强高导Cu-0.1Ag-0.11Cr合金的强化机制

Cu-Ag-Cr合金是一种高强度高电导新型材料.采用真空熔炼的方法制备了Cu-Ag-Cr合金,经合适的工艺处理后,在电导率基本上不降低的前提下,能显著提高合金的强度和硬度,抗拉强度达到529 MPa,电导率为92.11%(IACS),基本满足对铜合金高强高导的性能要求.在同样条件下,与Cu-Ag合金相比,其强度和硬度的提高主要是由共格析出强化造成,由于析出相尺寸较大,以Orowan机制强化,强化效应与采用Orowan强化机制计算的结果非常接近.     

高强高导铜合金合金化机理

通过对Cu-Cr-Zr系和Cu-Fe-P-Ag系两种高强高导铜合金框架材料合金成分的分析, 获得如下结论 1) 利用双相析出强化, 可以改善析出相的形态和析出过程, 也是获得高强高导铜合金的有效途径; 2) 固溶0.1%Ag元素, 通过Ag元素与其他固溶元素的交互作用, 减少基体内对导电率影响较大的元素溶入, 可改善材料的导电性和强度; 3) 通过对Cu-Fe-P-Ag系合金成分的分析, 提出了铜合金多元固溶体微观畸变累积假说, 利用此假说, 可有效地指导高强高导铜合金基体成分设计.     

非平衡磁控溅射离子镀Cu-Nb纳米晶薄膜的微观结构及性能

研究了Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。使用非平衡磁控溅射离子镀技术,在具有(100)晶面的单晶Si基体和玻璃基体上制备不同Nb含量的Cu-Nb纳米晶薄膜,研究Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。将样品置于卧式真空退火炉中进行400 ℃退火,用配备了能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和四探针电阻率测试仪等分析了退火前后薄膜的微观结构、力学性能与电学性能。结果表明,沉积态Cu-Nb薄膜表面由致密的纳米晶组成,表面粗糙度最高仅为8.54 nm,且无明显的孔洞和裂纹等缺陷。随着Nb含量的增加,薄膜的平均晶粒尺寸下降5 nm,薄膜的硬度也因细晶强化而有所增加,在靶电流为1.3 A时达到最大值4.9 GPa。退火态样品在硬度、弹性模量、平均晶粒尺寸和表面粗糙度方面与沉积态薄膜相比有较小的变化,Cu-Nb薄膜表现出优良的热稳定性。Nb的加入可有效细化晶粒,达到细晶强化的效果,同时Cu-Nb不互溶的特性使得纳米晶薄膜在高温下也可保持较好的热稳定性。Nb靶溅射电流为0.5 A 时薄膜综合性能最佳,此时沉积态Cu-Nb薄膜的电阻率最低,为3.798×10^-7 Ω/m,硬度和弹性模量高达4.6 GPa和139.5 GPa,薄膜厚度为1050 nm,粗糙度R_a为4.70 nm。     

高强高导铜合金的强化技术研究与展望

介绍了铜基高强高导电铜合金及应用概况,并对这类材料常用的强化技术进行了分析和综述,展望了铜基高强高导电材料的发展趋势.     

石墨烯掺杂对Cu-Nb复合线材微观结构及性能影响

本文采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术成功制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的7芯复合线材(8#)、及纯铌粉末增强Cu-Nb的7芯复合线材(9#)。通过优化热处理工艺后,线材在塑性加工过程中的断芯现象得到了明显的改善,尤其是石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的复合线材(8#),其芯丝分布较为规则和均匀,协调变形能力较好。通过对不同尺寸(Φ2.49mm、Φ2.29mm、Φ2.02mm、Φ1.84mm)的两种线材的微观结构、力学性能及电学性能的分析,结果表明,相比同尺寸条件下纯铌粉增强Cu-Nb线材,石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb线材的力学性能虽然仅提高了几十个MPa,但其导电性明显增强,接近10 IACS%,最后分析了两种不同尺寸线材的塑性变形机制及引起线材性能变化的微观机理。     

高强高导铜铌微观复合材料的微观结构与性能

采用集束拉拔制备技术获得了含有N=854铌芯的Cu-Nb微观复合材料.在77 K条件下材料的电阻率为0.36 μΩ·cm,在293 K时,复合材料导电率大于70%IACS.复合材料截面面积大于5 mm2时,复合材料室温抗拉强度达到915 MPa.通过扫描电镜观察了材料拉伸断口形貌及芯丝排布情况.     

AlCrFeNiTi高熵合金热稳定性的研究

为了探讨AlCrFeNiTi高熵合金的热稳定性,采用氩气保护下真空电弧熔炼法制备铸态合金,在不同加热温度和保温时间下对合金进行热处理并测定其硬度变化曲线,研究合金的硬度与显微组织之间的关系;最后利用反向传播人工神经网络建立合金的加热温度时间-硬度关系网络,实现对合金硬度的预测。结果表明:铸态AlCrFeNiTi高熵合金由两个简单体心立方结构固溶体组成,显微组织是由枝晶、枝晶间和(α+β)共晶组织组成的典型高熵合金枝晶组织;合金经过400~900℃的加热和0.5~10h的保温处理后空冷,合金能在一定程度上保持原始铸态下的组织和枝晶相含量,硬度(HV)依旧保持在4000MPa以上,表现出良好的热稳定性;建立的AlCrFeNiTi高熵合金加热温度时间-硬度神经网络有着良好的精度和适用性,对工业应用具有指导作用。     

Rapid solidification of copper alloys with high strength and high conductivity

Rapid solidification has been employed to develop high-strength/high-conductivity copper alloys, because it offers advantages not achievable by conventional ingot metallurgy practice. The effect of rapid solidification on mechanical properties and electrical conductivity on copper alloys (with and without heat treatment) has been studied. Results indicated that alloys of the Cu-Cr-Zr type, rapidly solidified and aged, show a good combination of electrical conductivity [45.82 × 10⁶(l/Ω · m)] and microhardness Vickers (24.46 × 10⁶ Pa) values. These values are superior to those of optimally aged conventional copper alloys for resistance welding electrode applications.     

快速凝固高强高导Cu-Cr合金的性能

采用单辊旋铸快速凝固技术制备了Cu-0.6～5.0Cr(原子分数,%)合金条带,对铸态及时效处理后的合金性能(包括电特性和显微硬度)进行了研究.结果表明快凝铸态合金经过适当的时效处理后,可以在保持较高的电导率的前提下,显著提高其硬度.还在Matthiessen假设的基础上,对快凝工艺和时效工艺对合金的电特性的影响进行了分析和讨论,依据合金强化机理对合金硬度进行了分析.     

额外纯Cu对Cu-Nb复合线材力学及导电性能的影响

通过拉伸试验和四点测电阻法,对中心含额外纯Cu的Cu-Nb复合线材的力学及导电性能进行测试,并利用SEM观察其微观结构和断口形貌。结果表明:从断口中心到边沿,断裂方式从正断逐渐转向剪切断裂。中间纯Cu有利于导电性和强度的优化。线材的强度随着Nb芯丝间距的减小呈指数上升趋势。当间距小于100 nm时,尺寸效应对强度有显著影响,且77 K下强度随间距减小而增大的速度大于室温下强度随间距减小的速度。而当间距大于300 nm时,尺寸效应对强度的贡献很小。     

Microstructure evolution and thermal stability of nanocrystalline Cu-Nb alloys during heat treatment

The microstructure evolution and high thermal stability of the mechanically-alloyed supersaturated nanocrystalline Cu-10%Nb alloy during subsequent heat treatment were investigated by X-ray diffractometry and transmission electron microscopy (TEM). The results show that no significant change of the microstructure of the solid solution can be detected after annealing at 300-400 ℃. The pronounced phase separation can be detected at 700 ℃. After annealing for 30 min at 900 ℃, almost all the Nb atoms precipitate from the solid solution, and the average Cu grain size is about 37 nm. As the solute atoms hinder the migration of fcc phase, at Cu grain boundaries, no significant grain growth occurs before large amount of Nb atoms precipitates from Cu matrix, and the decrease of internal strain and density of dislocation is small. Furthermore, the nanosized Nb precipitates can also help to reduce the Cu grains growth through precipitating pinning effect. Therefore, the mechanically-alloyed nanocrystalline Cu-Nb alloys have a high thermal stability. And the contaminations brought into the Cu matrix by milling can influence the phase formation and the thermal stability of Cu-Nb alloys during heat treatment.     

610MPa级大热输入高强钢焊接性能热模拟研究

利用Gleeble1500热模拟试验机研究了610 MPa级高强度钢板在60～120 kJ/cm热输入下的焊接热影响区性能,分析了影响焊接性能的显微结构因素.试验结果表明:试验钢在60～100 kJ/cm的大热输入焊接热模拟后拉伸强度和低温韧性良好,而在120kJ/cm大热输入下机械性能下降较大但仍满足要求;试验钢中大量弥散分布的细小TiN粒子在热循环过程中能够钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,能有效抑制热影响区组织长大,保证了试验钢的大热输入焊接性能.     

高强度高导电的形变Cu-Fe原位复合材料

通过合金成分和变形工艺研究, 制备了一种高强度高导电性的形变Cu-Fe原位复合材料.实验结果表明, 铁含量越高, 强度越高, 导电性越低; 加入少量镁或锆, 可提高强度, 但同时损失导电性.在变形过程中, 加入适当的中间热处理, 在改变强度不太大的前提下, 能大大提高导电性.通过合理选择合金成分和变形工艺流程, 可制备不同强度和导电性等级要求的Cu-Fe原位复合材料.