热处理对Cu-Ag合金原位复合材料结构与性能的影响

采用原位复合技术制备了Cu-10Ag合金原位复合材料,研究了热处理对形变复合材料的结构与性能的影响.热处理促使Ag沉淀析出和晶格常数降低.中间热处理增大极限拉伸强度(UTS)与改善导电率.采用不同的热机械处理获得了由不同强度与导电率组合的综合性能,典型的性能达到强度1500～1560MPa和导电率62%IACS～64%IACS.真实应变η=9.8的大变形Cu-10Ag合金原位复合材料的再结晶温度约350℃,其性能直至300℃是稳定的.自然时效处理提高大变形原位纤维复合材料的强度3.5%～5%,降低再结晶温度至250℃.     

微量Cu和形变热处理对Al-Fe合金性能的影响

观察Al-Fe合金的显微组织并测量其力学性能和导电性能,研究了Cu元素和形变热处理对其性能的影响。结果表明：在铸态Al-Fe-Cu合金组织中,Cu元素在基体内均匀分布,而Fe元素在晶界处偏析;挤压态的Al-0.7Fe-0.2Cu合金其性能最优：导电率为59.90%IACS,抗拉强度为108 MPa,硬度为31.2HV;随着退火温度的提高Al-0.7Fe-0.2Cu合金的抗拉强度急剧降低,在400℃退火时其抗拉强度最低(100 MPa),伸长率最高(31.3%);在250℃退火时导电率出现峰值(62.61%IACS)。在退火Al-0.7Cu-0.2Cu合金中有许多细小针状的θ(Al₂Cu)相析出,并与位错交互缠结。随着退火温度的提高合金中的位错密度降低,晶粒细化。     

稀土元素对连续铸挤Al-Mg-Si合金组织性能的影响

目的 制备6201(Al-Mg-Si)加稀土的6种铝合金线材,以获得合金细化的组织,高的强度和导电率。方法 借助光学显微镜、透射电镜、X射线分析、扫描电镜和微机控制的拉伸机等手段,研究稀土元素La, Ce, Y, Sc, Er对连续铸挤6201铝合金微观组织、力学性能和导电性能的影响规律。结果 组织观察发现,Sc对晶粒细化效果最明显,横断面晶粒尺寸小于50 μm,Ce次之,晶粒尺寸为100 μm,添加La, Er的合金晶粒尺寸为100~150 μm,而添加Y的合金晶粒尺寸大于200 μm;对6201合金晶粒细化由强到弱的顺序为：Sc, Ce, La, Er, Y。TEM研究发现,含Ce合金中存在含Si和Ce的第二相颗粒和位错。XRD研究发现,含Ce的合金中,α-Al, Fe3Si, Al12Mg17, SiO2, AlCe3, Ce5Si3相存在。SEM断口观察发现,含Ce合金的断裂机理为韧性断裂。力学性能研究发现,含Sc的试样抗拉强度最高,为245 MPa,含Ce试样次之,为238 MPa,且含稀土元素La, Er, Y的抗拉强度均低于216 MPa,6201合金抗拉强度为192 MPa,说明稀土元素对合金具有强化作用;导电性能研究发现,添加稀土的6201合金的导电率介于43.5IACS%~48.5IACS%之间,含稀土的试样导电率低;稀土元素对导电率影响由高到低的顺序为Y, La, Ce, Er, Sc,其中Sc降低导电率的程度最大。结论 稀土元素对6201合金具有强化作用但对合金的导电率有不利影响。     

石墨烯增强铝基纳米复合材料的研究

采用球磨和粉末冶金方法成功制备出石墨烯增强铝基纳米复合材料,命名为铝基烯合金。首次发现石墨烯纳米片的添加在保持材料良好塑性的同时,显著提高了其强度。利用OM,SEM和TEM对铝基烯合金微观组织结构进行表征,并测试其拉伸性能。结果表明:石墨烯纳米片均匀分布在铝合金基体中,与基体形成良好的结合界面,且石墨烯纳米片与铝合金基体未发生化学反应,并保留了原始的纳米片结构;铝基烯合金中石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,铝基烯合金的平均屈服强度和抗拉强度分别达到322MPa和454MPa,较未添加石墨烯纳米片的合金分别提高58%和25%,且伸长率略有提高。基于石墨烯纳米片特殊的二维褶皱结构,讨论铝基烯合金的增强增韧行为。     

锆、铜及均匀化处理对高导耐热铝合金电工圆杆性能的影响

通过扫描电镜、X射线物相分析等方法,研究了Zr、Cu元素及均匀化工艺对高导耐热铝合金电工圆杆组织及性能的影响。结果表明,通过"添加Zr(0.10%)Cu(0.08%)+300℃×16h均匀化+83%轧制"处理后,试样综合性能较优,试样导电率为59.5%IACS,抗拉强度达到149 MPa,230℃保温1h,强度残存率为94.3%。     

多道次ECAE动态成型Al-Mg-Si合金导线组织与性能

借助S4800扫描电子显微镜、Philips DM420透射电子显微镜、SANS CMT5105电子万能材料试验机和QJ48双臂直流电桥,研究了多道次ECAE动态成型Al-Mg-Si合金导线的组织与性能。结果表明:4道次ECAE动态成型可制备平均尺寸在10μm左右甚至更小的Al-Mg-Si合金导线晶粒。随着Mg、Si含量的增加,合金导线的抗拉强度增大,伸长率与等效导电率降低。经160~170℃/7h时效处理后,Al-0.59%Mg-0.59%Si合金导线的抗拉强度、伸长率和等效导电率分别为305.71~309.63 MPa,4.7%~5.4%和55.18%IACS~56.33%IACS,与目前国产Al-Mg-Si合金导线(295 MPa,52.5%IACS)相比,导电性能显著提高。     

内氧化-高速压制法制备Al_2O_3弥散强化铜合金的性能研究

以Cu-0.18%(质量分数)Al合金粉末为原料、Cu2O为氧化剂,采用内氧化法制备Al2O3弥散铜合金粉末,采用高速压制(HVC)对粉末进行成形,经氢气中960~1 080℃烧结制备弥散强化铜合金,研究合金粉末的HVC成形效果和烧结温度对合金致密度、硬度、导电率和压缩强度等性能的影响。结果表明,HVC成形Al2O3弥散铜合金粉能获得良好的成形效果,压坯密度达到8.71 g/cm3(98.4%致密度)。与压坯相比,烧结后合金的致密度并无明显变化,但其导电率显著提升,硬度有所降低,压缩强度升高。随烧结温度的升高,合金的导电率有所升高,硬度略有降低,压缩强度基本保持恒定。经1 040~1 080℃烧结制备合金的导电率、硬度分别达到80%IACS和77 HRB以上,压缩强度达到450 MPa,能基本满足点焊电极的实际应用需求。     

连续流变挤压技术在制备高性能铝材中的应用

目的探索铝材短流程制备工艺,制备出高性能铝合金材料。方法采用连续流变挤压成形技术制备Al-Ti-B晶粒细化剂与Al-Sc-Zr耐热铝合金导线;利用提出的连续流变挤压与累积连续挤压法,制备超细晶金属材料。结果采用连续流变挤压成形技术制备Al-Ti-B晶粒细化剂,其细化效果优于国外同类产品,且制备流程短、成本低;制备出的高性能的Al-Sc-Zr耐热铝合金导线,其抗拉强度、伸长率和导电率分别达到223 MPa、7.1%和60.5%IACS,并且可在230℃的温度下长期运行,相比于日本耐热铝合金导线,其抗拉强度、伸长率与导电率分别提高了39.4%,255%,0.83%;采用连续挤压技术制备的Al-Sc-Zr合金杆,经过累积连续挤压后,合金晶粒尺寸从100μm细化至800 nm,得到了超细晶Al-Sc-Zr合金。结论连续流变挤压技术制备铝材工艺流程短、产品性能优良,能连续高效制备铝合金超细晶材。     

控温铸型连铸Cu-Ni-Si合金的加工工艺与组织性能的关系及其机理

采用控温铸型连铸(temperature controlled mold continuous casting,TCMCC)技术制备C70250铜合金带坯,对带坯进行冷轧及不同温度和时间的时效处理,研究加工工艺与微观组织、力学性能及导电性能的关系,并揭示其机理。结果表明:TCMCC制备的C70250铜合金带坯具有粗大的柱状晶组织,横向晶界较少,经变形量97.5%的冷轧后形成了沿轧向的纤维条带状组织。当时效温度为450℃、时效时间为60min时,合金的抗拉强度为758MPa、导电率为54.5%IACS;与传统制备工艺相比,抗拉强度提高了5.3%,导电率提高了36.3%,实现了强度和导电率的同步提升。该条件下合金保留了纤维条带状组织并均匀析出了大量尺寸为6~10nm的Ni2Si相,通过加工硬化和Orowan强化共同作用提高了合金的强度;且溶质原子得到充分析出,横向晶界较少,显著提高了C70250铜合金的导电性能。     

稀土La和Ce及超声处理对ZL201铝合金显微组织及抗拉强度的影响

本工作研究了稀土元素La和Ce的添加量及超声处理对铸态ZL201铝合金显微组织形貌、晶粒大小和抗拉强度的影响。结果表明:添加适量的稀土元素可有效抑制晶粒长大,进而细化枝晶和晶粒尺寸。添加稀土元素的ZL201-0.2%(质量分数,下同)La合金抗拉强度为207MPa,ZL201-0.6%Ce合金抗拉强度达到223MPa,分别比未添加稀土元素的ZL201合金提高了10.7%和19.3%。经超声处理后,ZL201-0.1%La合金抗拉强度达到247 MPa,比未经超声处理的ZL201-0.1%La合金提高了50.6%;ZL201-0.3%Ce合金抗拉强度达到226 MPa,比未经超声处理的提高了10.2%。     

Effects of grain refinement and boron treatment on electrical conductivity and mechanical properties of AA1070 aluminum

Aluminum has been used as an alternative to copper for the production of electrical grade conductors. However, good electrical conductivity with excellent mechanical properties is hard to realize. Grain refinement can improve plastic deformation and mechanical properties. Boron treatment is advantageous to the improvement of electrical conductivity. So it is promising to achieve good mechanical properties and electrical conductivity by the interaction of grain refinement and boron treatment. In our work, the effect of grain refinement and boron treatment on electrical conductivity and mechanical properties of AA1070 aluminum was studied. The ideal grain refiner is Al–5Ti–0.8B–0.2C master alloy and with 0.2% addition, the electrical conductivity keeps at 60.7% IACS. Besides, the effect of different boron additions on electrical conductivity of AA1070 aluminum was studied. With 1%Al–6B addition, its electrical conductivity can reach 64% IACS, improved by 5.3%. With 0.2%Al–6B and 0.5%Al–5Ti–0.8B–0.2C additions, the electrical conductivity can reach 63.2% IACS, ultimate tensile strength at room temperature (UTS_25 °C) is 85 MPa, and elongation (Ɛ) is 58%. Compared with AA1070 aluminum without addition, the ultimate tensile strength and elongation have been improved by 26.9% and 9.4% separately.     

Al-5Ti-0.25C细化剂对2024铝合金组织及力学性能的影响

研究了Al-5Ti-0.25C细化剂对2024铝合金铸态显微组织及力学性能的影响。试验结果表明:未添加细化剂时,2024铝合金显微组织呈粗大的枝晶状,平均尺寸约为150μm;添加Al-5Ti-0.25C后,晶粒为细小的等轴晶。本试验条件下,最佳的细化剂添加量为0.3%,此时,2024铝合金的平均晶粒尺寸为56μm,其力学性能得到显著提高,抗拉强度和延伸率分别为382 MPa、2.60%,与未细化试样相比增幅分别为12.4%、69.9%。     

SiC对ML174铝合金组织及力学性能的影响

目的 改善ML174铝合金组织,提高其力学性能.方法 通过向ML174铝合金中添加不同质量分数的SiC,研究其对合金组织和性能的影响.结果 SiC在ML174铝合金中为形貌不规则的多边形,多存在于Si相附近,且有少量团聚现象.SiC粒子的质量分数为1.0％时,ML174铝合金组织得到细化的效果最佳,共晶硅由较宽的条带状变为细小的短棒状,分布更为均匀弥散,初晶硅的数量增多,尺寸减小,力学性能也有较大的提高,未添加SiC的合金室温抗拉强度和伸长率分别为370 MPa和0.6％,与添加后结果(405 MPa,1.0％)相比,其室温抗拉强度和伸长率分别提高了9.5％和66.7％.结论 SiC质量分数为1.0％时可以改善ML174铝合金组织并有效提高其力学性能.     

活化元素Co对Mo-Cu合金组织和性能的影响

采用机械合金化制备Mo-18Cu复合材料,利用SEM、XRD和万能试验机研究了Co含量对Mo-18Cu合金的相对密度、力学性能、断口形貌组织、导热和导电性能的影响。试验结果表明,活化元素Co的添加降低了Mo-18Cu合金的烧结致密化温度100℃,增加了合金的相对密度、抗弯强度及硬度,但导电和导热性能降低。含Co 2.0wt%Mo-18Cu合金在1250℃烧结2h获得较好的综合性能,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电阻率和热导率分别为99.1%,960 MPa,69 HRA,2.06×10-7Ωm和142 W.m-1.K-1。显微组织为均匀细小的网络结构。     

烧结温度对TC4合金的微观结构和力学性能的影响

将TiH₂、Al-V粉末压制成型后进行真空烧结,制备出Ti6Al4V(TC4)合金,使用XRD、金相和SEM断口形貌观测以及力学性能测试等手段对其表征,研究了烧结温度对合金力学性能的影响。结果表明：烧结样品由密排六方α-Ti和体心立方β-Ti双相组成,其形貌呈等轴、网篮或板条(片状、针状)状,随着烧结温度的提高和保温时间的延长等轴组织减少,片状组织和针状组织增加且其组织粗化,在1150℃烧结的样品具有较好网篮结构组织;用该方法可制备相对密度为96.9%~99.6%、抗拉强度为719.3~914.1 MPa、延伸率为6.2%~9.4%、硬度为313.2~364.8HV的TC4合金试样;在1150℃保温1.5 h的样品性能较好,其抗拉强度最高(914.1 MPa),对应的延伸率和硬度分别为7.6%和355.5HV;用纯TiH₂粉末烧结样品的断口呈韧性断裂;加入合金元素的样品其断口逐渐由韧性断口变为韧性和脆性混合的断口,其强度提高、延伸率下降。     

改善Al-Mg合金流动性及力学性能的新方法

目的改善Al-Mg合金的流动性和组织性能。方法向Al-Mg合金中加入含有掺杂型Ti Cx的Al-Ti-C-B晶种合金(简称Al-Ti-C-B),借助其对Al-Mg合金枝晶大小及形貌调控,研究其对Al-Mg合金流动性和组织性能的影响,并与传统的Al-Ti-B中间合金细化剂进行对比。结果加入Al-Ti-C-B后Al-Mg合金的流动性和力学性能均高于Al-Ti-B,螺旋流动性试样长度由692 mm提高到937 mm,提高了约35.4%;Al-Mg合金的拉伸强度分别由192 MPa提高至216 MPa,伸长率由2.1%提高至4.1%,分别提高了12.5%和95.2%。结论借助Al-Ti-C-B及其晶种技术能够实现对Al-Mg合金流动性和力学性能的同步提升。     

内氧化法制备Al2O3弥散强化铜合金及其组织与性能

采用内氧化法用雾化铜铝合金粉制备出了铝含量(质量分数)分别为0.15%、0.25%、0.35%的3种氧化铝弥散强化铜合金。研究了Al2O3弥散强化铜合金的组织与性能。结果表明,弥散铜合金的晶粒细小,晶粒大小在0.2~1μm之间;内氧化工艺生成的细小氧化铝质点在晶粒内部呈弥散分布,其平均直径小于20 nm。0.35%Al含量的弥散强化铜合金抗拉强度为600 MPa,电导率为83%IACS,满足了CuCrZr电阻焊电极的要求,可以作为CuCrZr电阻焊电极的替代材料。     

超薄铝合金胶粘接及激光焊接工艺研究

目的 为了解决厚度为0.05 mm的铝合金在激光焊接过程中,材料发生变形导致的焊穿或者虚焊问题.方法 采用在下层铝合金材料表面均匀涂覆粘胶剂,将上下2层铝合金材料进行预固定,然后采用激光焊接,形成焊缝.通过控制涂覆粘胶剂的次数,得到胶层厚度为11.2μm,对涂覆粘胶剂的铝合金进行激光焊接实验.结果 当激光平均功率为150 W,焊接速度为100 mm/s,离焦量为2 mm时,焊缝剪切强度最大,为124 MPa,达到母材剪切强度的82％.结论 通过粘胶剂预固定后,在激光加热过程中,可以很好地克服材料的变形,让上下材料形成熔池,熔池冷却凝固后熔合在一起形成焊缝,可以解决材料发生变形导致的焊穿或者虚焊问题.