加压条件下固-液复合法制备Cu/Al复合材料

在加压条件下采用固-液复合法制备了Cu/Al复合材料,并对复合材料界面层的硬度、抗拉强度及微观组织进行了研究。结果表明,在加压条件下固-液复合法可以制备出抗拉强度达38.24 MPa且Cu/Al复合界面结合良好的复合材料;界面层硬度显著高于两侧基体硬度;界面层靠近铜侧区域容易出现断裂现象,生成的脆性相CuAl2是造成复合材料断裂的主要原因之一。     

Cu/Al固液连接界面组织演化的定量分析

采用固-液法快冷成型制备了Cu/Al整体材料。利用SEM,EDS,XRD等分析了Cu/Al界面的微观结构和相组成,基于扩散方程并结合相图定量分析了Cu/Al界面组织演化过程。结果表明：从Cu侧至Al侧,界面依次形成了区域Ⅰ(AlCu+Al2Cu)混合组织,过共晶组织 [Al2Cu+(Al2Cu+α-Al)]的区域Ⅱ和亚共晶组织 [α-Al+(Al2Cu+α-Al)]的区域Ⅲ;随着界面Cu浓度的变化,Al2Cu相具有不同形貌;且各个区域厚度同理论值基本一致。     

液-固双金属复合界面研究新进展

综述了液固双金属复合材料的研究现状,从复合界面成分变化、显微组织、力学性能方面介绍了高速钢和高铬铸铁复合界面研究的新进展,阐述了界面结合机制,并对今后研究提出建议。     

液-固双金属复合界面研究新进展

综述了液固双金属复合材料的研究现状，从复合界面成分变化、显微组织、力学性能方面介绍了高速钢和高铬铸铁复合界面研究的新进展，阐述了界面结合机制，并对今后研究提出建议。     

化学镀Ni-P对挤压铸造固-液复合Cu/Al双合金界面的影响

为了有效增强Cu/Al双合金界面结合效果,采用化学镀镍的方法在铜合金的表面镀厚为11μm的Ni-P层,然后采用挤压铸造工艺制备了Cu/Al双合金铸件。研究表明,与无化学镀相比,采用化学镀Ni-P层的Cu/Al双合金界面无裂缝、夹渣等缺陷,界面厚度均匀,为冶金结合。界面由3个区域组成,从铜基体一侧开始依次是：Ⅰ区域主要由Ni(Cu)固溶体组成、Ⅱ区域由Ni₃P相组成、Ⅲ区域由Al₃Ni相组成;双合金界面的剪切强度显著增大,可达28.26 MPa。     

高铬铸铁/碳钢双液双金属耐湿磨衬板的消失模复合铸造

矿山用湿式球磨机内衬板的服役条件十分恶劣,传统高锰钢、合金钢材质的衬板寿命普遍低于10个月.基于消失模双液双金属复合铸造技术,成功地开发出耐湿磨的碳钢-高铬铸铁双金属衬板.微观金相显示,材料结合界面呈现犬牙交错状的良好冶金结合;经力学性能测试,硬度HRC＞61,冲击韧性αK＞16 J/cm2,抗弯强度大于1580 MPa.经8个月装机试验,双金属衬板在湿式球磨机的服役环境中,相对耐磨系数是某合金钢衬板的3倍.     

液-固双金属复合铸造结合界面温度场的模拟

结合材料在温度变化过程中热物理性参数的变化,利用ANSYS软件对液-固双金属复合铸造过程中界面的温度场进行模拟,得到了复合界面的温度及分布随时间变化的关系。从而有效地预测了复合层是否达到完全冶金结合以及复合层中缩孔、缩松等缺陷出现的可能性及位置,为优化液-固双金属复合铸造工艺方案提供了科学指导。     

高铬铸铁/合金钢固液双金属耐磨球形弯头的研制

分析选择了弯头磨损面内层和外层复合材料化学成分,先固(内层)后液(外层)的消失模铸造方式;采用控制内层铸件厚度和消除铸造应力退火等措施。较合理的模型组箱、浇注和铸件热处理使研制的固液双金属耐磨复合球形弯头复合层牢固,表面光滑无裂纹缺陷,磨损面硬度为58~61 HRC,有效地提高耐磨性。经电厂使用,其寿命是单一金属材质的2倍以上,综合使用性能较佳,深受用户认可。     

浸镀Ni对Al/Cu双金属材料界面显微组织及力学性能的影响(英文)

采用浸镀的方法在纯铝基体上浸镀镍基镀层,然后在450~550℃温度范围内用扩散复合的方法制备Al/Cu双金属材料。用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对Al/Cu结合体的界面显微组织以及断裂表面进行表征。用拉伸剪切测试及显微硬度测试对Al/Cu双金属材料的力学性能进行测量。结果表明,Ni中间层可以有效地消除Al—Cu金属间化合物的形成。Al/Ni界面由Al_3Ni和Al_3Ni_2两相组成,而在Ni/Cu界面处则是Ni—Cu固溶体。Ni中间层的加入提高了复层材料的拉伸剪切强度。在500℃制备的添加Ni中间层的试样表现出最大的拉伸剪切值,为34.7 MPa。     

Cu-Ni交互作用对Cu/Sn/Ni焊点液固界面反应的影响

研究Cu/Sn/Ni焊点在250℃液固界面反应过程中Cu-Ni交互作用对界面反应的影响。结果表明:液固界面反应10 min后,Cu-Ni交互作用就已经发生,Sn/Cu及Sn/Ni界面金属间化合物(IMCs)由浸焊后的Cu6Sn5和Ni3Sn4均转变为(Cu,Ni)6Sn5,界面IMCs形貌也由扇贝状转变为短棒状。在随后的液固界面反应过程中,两界面IMCs均保持为(Cu,Ni)6Sn5类型,但随着反应的进行,界面IMC的形貌变得更加凸凹不平。Sn/Cu和Sn/Ni界面IMCs厚度均随液固界面反应时间的延长不断增加,界面IMCs生长指数分别为0.32和0.61。在液固界面反应初始阶段,Sn/Cu界面IMC的厚度大于Sn/Ni界面IMC的厚度;液固界面反应2 h后,由于Cu-Ni交互作用,Sn/Cu界面IMC的厚度要小于Sn/Ni界面IMC的厚度,并在液固界面反应6 h后分别达到15.78和23.44μm。     

Effect of immersion Ni plating on interface microstructure and mechanical properties of Al/Cu bimetal

A nickel-based coating was deposited on the pure Al substrate by immersion plating, and the Al/Cu bimetals were prepared by diffusion bonding in the temperature range of 450–550 °C. The interface microstructure and fracture surface of Al/Cu joints were studied by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The mechanical properties of the Al/Cu bimetals were measured by tensile shear and microhardness tests. The results show that the Ni interlayer can effectively eliminate the formation of Al-Cu intermetallic compounds. The Al/Ni interface consists of the Al₃Ni and Al₃Ni₂ phases, while it is Ni-Cu solid solution at the Ni/Cu interface. The tensile shear strength of the joints is improved by the addition of Ni interlayer. The joint with Ni interlayer annealed at 500 °C exhibits a maximum value of tensile shear strength of 34.7 MPa.     

High Cr white cast iron/carbon steel bimetal liner by lost foam casting with liquid-liquid composite process

Liners in wet ball mill for mineral processing industry must bear abrasive wear and corrosive wear,and consequently,the service life of the liner made from traditional materials,such as Hadfield steel ...     

Microstructure and mechanical properties of magnesium alloy prepared by lost foam casting

The microstructure and mechanical properties of AZ91 alloy prepared by lost foam casting(LFC) and various heat treatments have been investigated. The microstructure of the AZ91 alloy via LFC consists of dominant α-Mg and β-Mg17Al12 as well as a new phase Al32 Mn25 with size of about 5-50μm, which has not been detected in AZ91 alloy prepared by other casting processes. The tests demonstrate that the as-cast mechanical properties are higher than those of sand gravity casting because of chilling and cushioning effect of foam pattern during the mould filling. The solution kinetics and the aging processes at different temperatures were also investigated by hardness and electrical resistivity measurements. The kinetics of aging are faster at the high temperature due to enhanced diffusion of atoms in the matrix, so the hardness peak at 380℃ occurs after 10 h; while at the lower aging temperature(150℃), the peak is not reached in the time(24 h) considered.     

机械振动对消失模铸造镁合金组织及力学性能的影响

研究机械振动对消失模铸造AZ91合金微观组织和力学性能的影响,并分析凝固过程中机械振动细化晶粒的机制。结果表明:机械振动能显著地细化消失模铸造AZ91合金的组织,合金组织由α-Mg固溶体、沉淀Mg17Al12和新相Al13Mn12组成,其铝锰相有别于不施加振动时的Al32Mn25相;机械振动较大幅度改善了合金的力学性能,当激振力为1.5kN时,AZ91合金抗拉强度相对于不振动时提高27%,其合金力学性能最优;而当激振力进一步增加时,由于组织中存在着微观缩松,强度有所降低。机械振动法通过增大过冷度、剪切力碎化枝晶和使枝晶臂熔断来细化晶粒。     

铝铜双金属管拉伸复合界面强度的研究

采用压剪切法来评价和测定铝铜双金属管拉伸复合界面强度,根据该原理设计并制作了一套复合界面强度检测装置。通过正交试验,研究了各工艺因素对复合界面强度的影响规律,为合理制订铝铜双金属管拉伸复合工艺提供了依据。     

热压焊接制备的Cu / Al双金属的界面组织和剪切强度

采用扩散焊（DFW）技术制备了Cu/Al双金属,连接温度范围683-803K,连接时间范围20-80min,连接压力15MPa。Cu/Al双金属界面处的SEM试验结果表明,随着焊接温度的升高和保温时间的延长,界面层厚度逐渐增加,在连接温度为803K,连接时间80min,Cu/Al界面处形成了Al4Cu9,Al3Cu4,AlCu、Al2Cu金属间化合物（从铜侧到铝侧）,根据扩散动力学,金属间化合物(IMCS)的生成顺序为Al2Cu、Al4Cu9、AlCu、Al3Cu4。Cu / Al双金属的剪切试验显示为脆性断裂,并且界面强度随着IMC的减少而增加。在723 K的焊接温度下进行20分钟焊接后,Cu / Al双金属的剪切强度最高为63.8 MPa。     

时效对铜铝钎焊接头界面化合物和性能的影响

采用Zn-22Al钎料对铜铝异种合金进行了火焰钎焊,并用加速老化试验模拟了其服役环境.研究了时效过程中铜铝钎焊接头界面化合物的形貌变化及其对铜铝钎焊接头电阻率和抗剪强度的影响,并对其生长规律进行了初步计算.结果表明,铜侧界面化合物在250℃恒温时效过程中不断变厚,其生长规律呈抛物线状,且其生长系数约为6.1×10-13cm2/s;当界面化合物的厚度为4.2μm和18.1μm时,铜铝接头的电阻分别为120.3μΩ和132.9μΩ,该界面化合物厚度对电阻率的影响系数为0.25;铜铝接头抗剪强度在时效过程中先有3%的上升,随后逐渐降低至接头初始值的85%.     

Porosity of aluminum alloy in lost foam casting process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｌｏｓｔｆｏａｍｃａｓｔｉｎｇ (ＬＦＣ) ｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃａｌｌｅｄａｓｔｈｅ 2 1ｓｔｃｅｎｔｕｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ .Ｉｔｓｆｏｒｍｉｎｇｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈａｔｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｅｍｐｔｙ ｃａｖｉｔｙｃａｓｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄ[1,2 ].ＦｏｒａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｉｎＬＦＣ ｐｒｏｃｅｓｓ,ｐｏｕｒｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｍｅｌｔｉｓｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｅｍｐｔｙ ｃａｖｉｔｙ…     

Cu/Al复合板双辊铸轧复合界面压力分布与结合特性（英文）

双辊铸轧工艺制备双金属层复合板的力学性能和产品厚度规格与结合界面相互作用力学行为密切相关。以铸轧速度为变量,建立热流耦合模拟与界面压力分布计算模型。结果表明,随着铸轧速度的降低,界面温度降低,界面压力与出口铝侧厚度占比增大。铜带减薄主要发生在后滑移区。较高的界面压力和较长的固体/半固体接触时间使结合面充分浸润,为原子扩散提供有利条件。当铸轧速度为2.4 m/min时,扩散层宽度为4.9μm,剥离后铜侧表面被铝覆盖,铝侧发生韧性断裂,有效防止界面分层及裂纹扩展。同时,高界面压力及塑性应变下的剪切作用更显著,铝侧显微组织为细长柱状晶体。因此,结合界面实现冶金结合并细化铝侧晶粒可以使复合板获得较高的结合强度和拉伸性能。     

振动和合金化对消失模铸造AZ91D组织与性能的影响

振动凝固和Ce—Sb复合微合金化都能明显细化消失模铸造AZ91D镁合金的铸态组织。经振动凝固的铸态组织特征与原始铸态的相差不大，复合微合金化后的细化效果更显著，且经Ce—Sb复合微合金化处理后在α—Mg基体上出现大量弥散分布的颗粒状CeSb相，在晶内和晶界分布着少量的Al11Ce3针状相。两种处理工艺都能使消失模AZ91D试样的抗拉强度和伸长率得到较大幅度提高，其中经Ce—Sb复合微合金化后的常温力学性能提高最大，两种方法都没有使消失模AZ91D试样的断裂方式发生明显改变，但Ce—Sb复合微合金化后的合金铸态断口具有明显的塑性变形特征。