Cu-10Ni-4.5Sn弹性合金的固溶时效与组织性能研究

作为生产仪器、仪表和电器等产品中的重要组成元件的弹性材料,Cu-Ni-Sn系合金以其优良的抗应力松弛、耐磨、抗蚀、高弹、高强及导电热稳定等特性被大量用于制造各种形式的弹性元件。以Cu-10Ni-4.5Sn合金的冷轧板坯为对象,研究冷轧加工及热处理工艺条件(固溶温度与时效温度及保温时间)对合金的组织及性能的影响。试验研究表明:固溶处理前进行冷轧变形可使晶粒破碎,利于固溶处理中溶质原子在合金中形成均匀弥散分布的过饱和固溶体。固溶处理温度的高低不仅影响第二相在基体中的溶解程度,还影响合金的回复再结晶过程进行的程度。溶质原子的固溶度及晶粒尺寸共同作用于后续的时效处理过程,影响强化效果。研究采用全面试验的形式,对各种状态下合金的组织及性能进行检测分析,变形程度为68%的Cu-10Ni-4.5Sn合金冷轧板坯为原料的最佳热处理条件是800℃×1 h固溶处理,经总加工率为85%冷轧,400℃×6 h时效处理后的带材,其抗拉强度为1275.9 MPa,维氏硬度为378.6 Hv,伸长率为3.0%,电导率为15.1%IACS。     

固溶时间对C72500合金显微组织与性能的影响

应用金相显微镜、X射线衍射仪、SIGMASCOPE SMP10型导电仪、洛氏硬度仪和电子万能试验机等仪器,分析了固溶时间对C72500合金微观组织、电导率、硬度和力学性能的影响。结果表明:固溶时间在1～4h范围内,C72500合金电导率随着时间增加先降低后增大,硬度先降低后升高再降低,固溶处理最佳工艺条件为800℃×3h。合金在800℃×3h固溶后经45%总加工率的冷轧后,合金的的抗拉强度为453MPa,延伸率为3.0%。     

固溶方式及时效对Al-Mg-Si-Cu合金组织及性能的影响

采用力学性能测试及晶间腐蚀等方法,研究了不同固溶方式及时效对Al-Mg-Si-Cu合金的组织、力学性能和耐晶间腐蚀性能的影响.结果表明:采用逐步提高固溶温度的强化固溶,有利于提高合金的过饱和度;同时强化固溶和双级固溶方式能有效改善时效后合金的第二相析出及分布状态,有利于合金耐晶间腐蚀性能的提高;经强化固溶、双级时效后合金的抗拉强度和平均腐蚀深度分别为295 MPa和39μm,具有良好的强度及耐晶间腐蚀等综合性能.     

固溶时效工艺对Cu-Ni-Si合金组织和性能的影响

用扫描电镜(SEM)、硬度计、涡流电导率测量仪和万能试验机测试分别测量了在850 ～950℃固溶温度及400 ～ 500℃时效不同时间下对Cu-1.5 Ni-0.6Si合金硬度及电导率性能的影响,用金相显微镜观察不同固溶温度下合金的组织.并对合金拉伸形貌断口进行了分析.探讨了合金的强化机理.结果表明:时效前随着固溶温度的升高,材料的硬度及电导率均随之下降,但电导率下降的幅度很小.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.时效析出为Cu-1.5 Ni-0.6Si合金的主要强化手段.Cu-1.5Ni-0.6Si固溶后经不同温度时效后,时效初期硬度和电导率快速上升.随后硬度到达峰值后缓慢下降,而电导率继续上升.经过900℃×1h水淬+450℃×2h空冷处理后,合金得到良好的综合性能;其抗拉强度为780.7 MPa,伸长率为15.1％,电导率为40.2％ IACS.     

Ce对Cu-Ni-Si合金显微组织及性能的影响

探讨了添加稀土Ce对Cu-3．0Ni-0．64Si合金显微组织及性能的影响,实验结果表明：添加适量的稀土元素Ce可起到净化、去质和细化晶粒的作用,同时改善了铜合金的抗拉强度和电导率。     

形变时效对Cu-1.3Ni-0.3Si合金力学性能及导电率的影响

采用OM、SEM和EDS等分别研究了400~550℃、1~8h时效工艺对冷轧变形程度为0~70%的Cu-1.3Ni-0.3Si合金显微组织及性能的影响。结果表明,经不同冷变形量的合金在450℃时效1h后,硬度均到达峰值,当温度升高到500℃时,合金导电率达到最大值,此时基体组织中分布有大量细小弥散的第二相颗粒;合金的导电率随保温时间的延长不断增大,且变形程度越大,导电率提升越明显。预冷变形量为70%的合金在450℃×3h时效后,其硬度达到180HB,导电率可达52%IACS,相比未经变形合金时效后最高硬度提高了约21%,导电率提高了约11%。     

固溶处理对Al-1.5Si-1.2Mg-0.6Cu-0.3Mn铝合金组织性能的影响

对汽车车身板用Al-1.5Si-1.2Mg-0.6Cu-0.3Mn铝合金冷轧薄板进行了固溶处理,研究了固溶温度、时间对第二相、晶粒及成形性能的影响规律.结果表明:在500～555℃之间进行固溶处理时,固溶温度升高,基体中残留的第二相数量逐渐减少,而再结晶晶粒尺寸形态变化不大;合金板材的强度和延伸率单调增大,,IE单调减小,n,r15变化不大.1.2 mm厚的冷轧合金薄板在540℃固溶处理时,保温时间需接近30 min才可使其具有良好的成形性,继续延长保温时间至180 min其成形性能变化不大.1.2 mm厚的A1-1.5Si-1.2Mg-0.6Cu-0.3Mn铝合金冷轧薄板合适的固溶处理温度为540℃,保温时间应接近30 min.常规T4状态的6xxx系铝合金薄板直接在汽车厂冲压成形后的烤漆涂装处理并不能起到提高车身构件强度的作用.     

固溶参数对热轧Cu-3Si-2Ni合金晶粒长大的影响

研究了固溶温度和保温时间对热轧Cu-3Si-2Ni合金晶粒长大的影响。在875℃固溶处理时,合金晶粒长大缓慢,晶粒长大动力学指数很小,只有0.153。n值随固溶温度的提高而增大。Cu-3Si-2Ni合金在850℃到875℃范围内,保温60min,晶粒均匀长大,晶粒粗化不明显。晶粒长大的表现激活能为Q=80.11kJ/mol,晶粒长大是通过晶界空位扩散的晶界迁移机制;当固溶温度超过875℃,晶粒明显粗化。     

固溶处理对Inconel690合金组织影响

通过研究不同固溶温度对Inconel690合金硬度、晶粒度和析出相的影响,以期确定Inconel690合金固溶工艺.研究结果表明:固溶温度对Incone1690合金硬度有比较明显的影响,而对晶粒度影响很大.温度超过1070℃时,发生晶粒显著长大现象.从理论计算和扫描电镜分析得出Inconel690合金中（Fe,Cr,Ni）₂₃C₆碳化物的完全溶解温度范围为1070～1090℃.     

固溶处理对TC17合金组织与性能的影响

对厚度为8．0mm的TC17合金固溶处理温度、时间、冷却方式进行了研究，讨论了热处理工艺参数、组织与性能之间的关系，为该合金板材选择合适的热处理制度提供依据。     

形变热处理对Cu-0.3Cr-0.1Zr合金上引铸坯杆组织性能的影响

通过对上引Cu-0.3Cr-0.1Zr合金固溶处理、冷拉拔以及随后的时效处理工艺,研究冷拉拔形变及时效对材料力学性能、导电性能及组织结构的影响规律.结果表明:时效前的冷拉拔变形能提高Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的力学性能而保持较高的导电率;合金在950℃固溶1 h后,经70%冷拉拔变形和500℃时效4 h,合金抗拉强度和导电率分别达到了418 MPa和87%IACS;时效合金组织转变过程为:固溶体G.P.区Cr+Cu4Zr,析出相对位错运动的阻碍是合金强化的重要机制.     

淬火方式对Cu-1.5Ni-0.34Si合金组织与性能的影响

采用显微硬度、电导率、光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)等测试手段,研究了不同淬火方式对Cu-1.5Ni-0.34Si合金组织与性能的影响。结果表明:采用终轧温度为650℃的热轧在线淬火方式,可获得较高过饱和固溶度的Cu-1.5Ni-0.34Si合金。经该处理后的合金,时效后可以获得与800℃固溶处理后时效相当的综合性能,显微硬度(HV)可达180,电导率可达50%IACS。     

Optimization of Solution Treatment of Cast Al-7Si-0.3Mg and Al-8Si-3Cu-0.5Mg Alloys

The influence of solidification rate on the solution-treatment response has been investigated for an Al-7Si-0.3Mg alloy and an Al-8Si-3Cu-0.5Mg alloy. The concentrations of Mg, Cu, and Si in the matrix after different solution-treatment times were measured using a wavelength dispersive spectrometer. All Mg dissolves into the matrix for the Al-Si-Mg alloy when solution treated at 803 K (530 °C) because the π-Fe phase is unstable and transforms into short β-Fe plates which release Mg. The Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆ phase do not dissolve completely at 768 K (495 °C) in the Al-Si-Cu-Mg alloy and the concentration in the matrix reached 0.22 to 0.25 wt pct Mg. The distance between π-Fe phases and Al₂Cu phases was found to determine the solution-treatment time needed for dissolution and homogenization for the Al-Si-Mg alloy and Al-Si-Cu-Mg alloy, respectively. From the distance between the phases, a dimensionless diffusion time was calculated which can be used to estimate the solution-treatment times needed for different coarsenesses of the microstructure. A model was developed to describe the dissolution and homogenization processes.     

微量稀土对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织及性能的影响

加入适量的稀土元素能有效改善铜合金的组织和性能.铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金中添加稀土Ce后,进行熔炼及热处理试验,再通过室温拉伸、导电率试验和金相观察,研究了微量Ce对铸态Cu-3.0Si-2.0Ni合金组织与性能的影响.结果表明:铸态合金晶粒随着Ce含量的升高呈现先减小后递增的趋势;铸态合金的抗拉强度和导电性随着Ce的增加分别先升高后减低;当Ce的质量分数为0.06%时,铸态合金的抗拉强度最高、导电性最强.     

Al-4.8Cu-0.5Mg-0.3Ag-0.15Zr合金固溶工艺的研究

采用光学显微镜(OM)、差示扫描量热法(DSC)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等分析手段,以及通过力学性能和电导率测试验证,研究J,新型Al-4.8Cu-0.5Mg-0.3 Ag-0.15Zr合金挤压板带的固溶工艺,研究结果表明:(520～525)℃×(1.5～2)h是较适合该合金的单级固溶工艺,材料在该固溶制度下进行160℃×24 h时效后能够获得515～526 MPa的室温抗拉强度和14%～15%的伸长率,以及41.7%IACS的电导率.     

固溶温度对新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材组织性能的影响

针对我国自主研制的新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压型材,采用金相显微镜、扫描电镜及其附带的能谱分析仪以及拉伸实验研究了固溶温度对铝基体晶粒、合金相粒子尺寸、形状及数量以及挤压材力学性能的影响规律,结果表明:Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材基体中存在大量尺寸极其细小的点状Mg2Si相及大量微米级共晶Si粒子和少量微米级AlFeSi过剩结晶相;固溶温度从440℃升高至540℃,尺寸极其细小的点状Mg2Si相逐渐回溶入基体消失,微米级共晶Si颗粒及含AlFeSi的过剩结晶相粒子形状趋于球化,而铝基体晶粒呈现出略有长大的趋势,且共晶硅颗粒具有较明显的细化铝基体晶粒的作用;合金挤压材的强度及延伸率随固溶温度升高分别呈现出单调增大及总体下降的趋势;新型Al-12.7Si-0.7Mg合金挤压材比较适宜的固溶温度为520℃,合金挤压材经最佳固溶温度固溶水淬再经170℃×2.5 h时效处理后的Rp0.2≥279 MPa,Rm≥330 MPa,A≥9.9%。     

Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响

Cu-Ni-Mn合金是一类具有高强度、高弹性模量的铜合金,凭借优异的力学、耐蚀以及耐磨性能,在矿山机械、海洋工程等领域被广泛应用。本文研究了Cu-20Ni-20Mn合金的组织转变规律及时效过程中的析出行为,采用向Cu-20Ni-20Mn 合金中加入 Hf 元素作为第四组元的方式,揭示了Hf元素对Cu-20Ni-20Mn合金组织与性能的影响机制。结果表明, Cu-20Ni-20Mn-xHf合金铸态组织经固溶处理后,由树枝晶转变为等轴晶结构,并在热轧过程中发生不完全再结晶,由等轴晶转变为不完全再结晶组织,其力学性能随之逐步提高。合金在时效过程中的析出机制随温度升高而变化,在350~450 ℃由不连续析出向连续析出转变。Hf元素加入对Cu-20Ni-20Mn合金时效过程中的不连续析出会产生一定的抑制效果,并且在一定范围内,抑制效果随着Hf元素含量的增加逐渐提升。Cu-20Ni-20Mn合金的硬度峰值在350~450 ℃下能够保持在 HB 320,0.6%Hf 的添加能在低温时效时提高合金的硬度,350 ℃时提高 HB 5.1,400 ℃时提高 HB 8.1,而 450 ℃时峰值硬度无明显提高。     

固溶处理对DSM11合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶处理制度对DSM11合金组织和性能的影响.结果表明,固溶热处理可明显降低合金元素的偏析,减少枝晶组织偏析及共晶数量,提高γ'相的尺寸均匀性.随着固溶处理温度的提高,该合金室温和980℃的拉伸性能变化不大,但816℃、483 MPa和980℃、190 MPa下固溶处理后合金的持久寿命显著提高.