制备参数对反向凝固黄铜包覆纯铜绞线复合材料表面质量和界面结合状态的影响

采用金属包覆材料反向凝固成形工艺制备外径为8.5 mm、芯材为d 2.12 mm×7 mm绞线的黄铜包覆纯铜绞线复合材料,研究制备参数对黄铜包覆纯铜绞线复合材料的表面质量、包覆层金属填充状态和界面结合状态的影响。结果表明:较高的复合腔黄铜熔体温度和较低的牵引速度,有利于防止复合材料表面缺陷的产生,改善表面质量;而较低的复合腔黄铜熔体温度和较高的牵引速度,有利于降低复合界面铜、锌原子的扩散和界面反应速率,有效减小铜绞线表面熔蚀程度。在复合腔中黄铜熔体与绞线的接触长度3mm、复合腔黄铜熔体温度1000~1020℃、牵引速度60~90 mm/min、结晶器冷却水流量400 L/h的条件下,制备具有良好表面质量和冶金结合界面的黄铜包覆纯铜绞线复合材料,黄铜包覆层的填充率达98%以上,抗拉强度为250~278 MPa,断后伸长率为39.1%~43.1%,电导率为53.1%~57.3%IACS。     

退火对黄铜包覆纯铜绞线组织和力学性能的影响

黄铜包覆纯铜绞线是电气化铁路综合接地系统的关键地线材料，目前主要采用套管拉拔法加工。本文采用连铸复合-拉拔加工新工艺制备了黄铜包覆纯铜绞线，研究了退火温度和时间对拉拔态复合线材微观组织、性能、界面和拉伸断裂行为的影响。结果表明：当退火时间固定为1 h时，随着退火温度的升高，纯铜芯线和黄铜包覆层再结晶程度增大，二者分别在275℃和300℃完成再结晶。在退火温度200～300℃、退火时间0.5～1 h的范围内，随退火温度升高和退火时间的延长，复合线材的硬度和抗拉强度快速下降，断后伸长率快速提高。随退火温度的提高和退火时间的延长，黄铜/纯铜界面的扩散层厚度增厚，从(250℃, 1 h)退火条件下的4.0μm增加至(400℃, 1 h)的7.2μm，或从(300℃, 0.5 h)时的4.3μm增加至(300℃, 2 h)时的8.1μm。综合考虑各种因素，推荐的合理退火条件为(300～350℃, 1 h)。在该条件下退火后，线材的断后伸长率由拉拔态的3%大幅度升高至约40%；黄铜包覆层的拉伸断裂模式由退火前的解理断裂转变为韧性断裂，有利于提升贯通地线的服役安全性和延长服役寿命。     

下引连铸Cu-Ag合金拉拔过程中组织与性能演变EI北大核心CSCD

采用下引连铸工艺制备了d 11 mm Cu-4%Ag合金棒坯,棒坯具有高轴向取向柱状晶组织,表面质量良好,断后伸长率达到35.0%,可直接进行拉拔加工成d 0.04 mm微细丝,无中间退火的累积冷变形量达99.998%。拉拔过程中,在一般变形阶段,棒材变形机制为位错滑移,形成了较多的位错胞,晶内发生微区晶体转动,随应变量增大,剪切变形程度加剧,晶内形成了较多的切变带;在大变形阶段,通过各种动态回复机制如纳米孪晶、位错墙的亚晶化,层状界面,实现大塑性变形。随着变形量的增加,棒材的抗拉强度和硬度分别由铸态的245 MPa和63.4 HV增加至变形量99.7%时的655 MPa和187 HV,而导电率由90.3%IACS则降低至82.2%IACS。上述下引连铸-连续拉拔加工方式制备Cu-Ag合金微细丝材具有短流程、高效率的优势,提供了新的思路。     

热冷组合铸型水平连铸Cu-0.36Be-0.46Co合金带材冷轧过程中显微组织和力学性能变化（英文）

采用热冷组合铸型(HCCM)水平连铸工艺制备300 mm(宽)×10 mm(厚) Cu-0.36%Be-0.46%Co(质量分数)合金带材,对连铸带材进行冷轧,研究轧制过程中合金显微组织和力学性能的变化规律与变形机理。结果表明:连铸带材具有沿长度方向的柱状晶组织,表面质量好,断后伸长率达到35%,无需表面处理可直接进行大变形冷轧加工,无中间退火的累积冷轧变形量达98%。当变形量较小时(20%),变形机理为位错滑移,形成大量弥散分布的位错和位错胞;当变形量为40%时,合金中出现形变孪晶,且孪晶与位错胞相互作用形成长条状位错胞;当变形量超过60%时,形成切变带,发生明显的微区晶体转动;随着变形量的进一步增大,切变带数量增多且相互作用,使晶粒明显细化。抗拉强度和硬度由铸态的353 MPa和HV 119分别升高至冷轧变形量95%时的625 MPa和HV 208,断后伸长率则由35%降低至7.6%。该结果可为发展铍铜合金带材HCCM水平连铸-冷轧短流程高效加工方法提供实验依据。     

尖锐晶界角对柱状晶铜排伸长率的显著影响及机理（英文）

研究柱状晶铜排在小变形量冷拉拔后伸长率显著下降的原因。通过温型连铸技术制备铜排,在多个应变量停止拉伸测试以探测裂纹源,采用电子背散射衍射(EBSD)技术分析位错滑移带。研究发现,铸态铜排中存在与连铸方向近平行的尖锐晶界角,拉拔后铜排的伸长率由铸态的68.8%骤降至拉拔态的18.8%。在尖锐晶界角附近发生更剧烈的塑性变形,局部应力集中甚至使Schmid因子低至0.17的位错滑移系启动。尖锐晶界角附近塑性变形的集中促使裂纹萌生和扩展,最终导致拉拔态铜排伸长率的显著降低。     

变形量对Ag-20Cu形变宏观复合材料力学性能的影响

采用包覆-挤压-拉拔法制备了Ag-20Cu(质量分数,下同)形变宏观复合材料丝材.测试了不同变形量下Ag-20Cu复合丝材的极限抗拉强度、各相的显微硬度,扫描电镜测量了各相的尺寸,研究了变形过程中Ag-20Cu复合丝材力学性能的变化规律.结果表明,由于形变引起复合材料内部各相发生不同程度的加工硬化和回复,复合材料的力学性能随变形量的增加表现出不同的变化趋势,低应变阶段,由于各相的加工硬化和位错在复合界面处塞积,其力学性能随变形量的增大而增大;高应变阶段,主要由于基体Ag相的回复效应,其力学性能随变形量的增加而减小.     

冷拉拔变形对热型水平连铸单晶铜组织性能的影响

采用热型水平连铸工艺制备了φ16 mm单晶铜杆坯,并对其进行了不同变形量的冷拉拔处理,采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、智能金属导体电阻率仪和电子万能试验机等分析了铸态和拉拔态单晶铜的组织、导电率、抗拉强度和断口形貌。结果表明:铸态单晶铜杆坯的导电率为102.2%IACS,抗拉强度为141 MPa,经总变形量为96.5%的冷拉拔变形后(φ16 mm→φ3mm),导电率高达98.86%IACS的同时,抗拉强度大幅提升至414 MPa,同铸态相比,拉拔态线材导电率仅降低了3.3%,而抗拉强度提高了193.6%;铸态杆坯的显微组织呈现无晶界特征,拉拔态组织为纤维晶组织;断口形貌表明铸态杆坯断口呈现扁铲状,断裂机制为微孔长大型断裂,经总变形量为96.5%的冷拉拔变形后断口横纵比变小,出现大韧窝里包含许多小韧窝的现象,断裂机制为韧窝-微孔聚集型断裂; TEM观察表明当总变形量为96.5%时,分隔位错胞块的高密度位错墙(DDWs)和微带(MBs)的数量明显增加。     

铜包钢线加工工艺对其力学性能的影响

采用包覆焊接法制备铜包钢线,并对其进行拉拔变形及退火处理,研究了拉拔变形量和退火处理对其拉伸强度和伸长率的影响;分析了其拉伸强度和伸长率随加工工艺的变化规律。结果表明,铜包钢线的抗拉强度随其变形量的增加而升高,伸长率则降低。根据原始纯铜和钢丝的抗拉强度值,应用复合材料强度的混合法则,可计算不同拉拔变形的铜包钢线抗拉强度。经实验验证,与实测值结果接近。随铜包钢线退火时间的延长和退火温度的升高,其抗拉强度降低,伸长率升高。当其退火温度升高至850℃,退火时间延长为2 h时,其抗拉强度和伸长率几乎不变。根据Hollomon关系式,通过实验计算得到拉拔变形量为50%的铜包钢线的应变硬化指数n=0.4。     

铜包铝气压连铸成形工艺

在自制的铜包铝气压连铸成形设备上,成功地连铸出内径为8mm,铜层厚度为2mm的小尺寸铜包铝双金属连铸复合棒坯。复合棒坯连续稳定,表面质量良好。经扫描电镜观察和剪切强度测试,发现铜包覆层厚度均匀,内部铜铝界面形成具有一定厚度的扩散边界,内外层金属实现了有效结合。经过后续拉拔加工,成功制备出外径为0.95mm的铜包铝复合线材,经测试,其退火后的抗拉强度,伸长率和电阻率分别为208.43MPa,13.44%,2.454×10-6Ω·cm。     

铜包铝线材室温拉变形后的显微组织和力学性能

研究经室温拉变形后的纯铜包覆铝合金的不同线径的线材的显微组织及力学性能。结果表明:显微组织自原始的等轴晶变为细长条纤维状,纤维直径与形变量近似地成反比,纤维长度与形变量的平方近似地成正比;经室温拉变形的铜包铝线的极限抗拉强度随形变量增大而增大,与形变量平方根呈直线关系;延伸率随形变量增大逐渐降低,但延伸率波动较大。根据原始纯铜和合金铝的极限抗拉强度值,可以用复合材料强度的混合法则近似地预测不同线径的铜包铝线的极限抗拉强度。     

旋锻复合铜包铍铜线材的组织性能

采用热旋锻-拉拔方法制备了直径为1.4 mm、包覆铜层厚度均匀、界面结合良好的铜包铍铜复合线材,研究了热旋锻、拉拔、中间退火和固溶形变时效对复合线材组织性能的影响。结果表明：合理的旋锻制度为旋锻温度700℃,单道次变形量50%,旋锻两道次,可获得良好的复合界面结合质量。线材拉拔过程中的合理中间退火工艺为(600℃, 1 h),此时铍铜基本完成再结晶,界面层没有发生明显增厚,线材塑性相对较好,断后伸长率为38.5%。线材合理的固溶-形变-时效工艺为经780℃固溶10 min后变形拉拔40%,然后再经320℃时效2 h。此时线材综合力电性能较好,抗拉强度为896 MPa,导电率为50.5%IACS。     

连铸工艺参数对复合铜包钢线组织与性能的影响EI北大核心CSCD

连铸复合法是制备高性能金属复合材料的新方法,提高连铸速度对提高生产效率、降低生产成本具有重要现实意义,连铸速度的提升将显著影响连铸复合过程凝固行为和铸坯质量。本研究采用连铸复合法制备外径8.7 mm、芯材直径6 mm的纯铜包覆Q235钢线,研究较高速连铸状态下工艺参数对铜包钢线表面质量、铜包覆层组织、界面扩散层厚度和界面剪切强度的影响。结果表明:在连铸速度300~420 mm/min、复合温度1150℃、一次冷却水流量400~800 L/h、二冷水流量100 L/h的工艺条件下制备的铜包钢线表面质量较好,铜层晶粒细小,界面结合强度高。     

氧化锌涂覆硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料的拉伸性能和热挤压行为（英文）

用挤压铸造法制备不同ZnO包覆量的硼酸镁晶须增强的6061铝基复合材料,并对其进行热挤压处理。对复合材料的显微组织及其力学性能进行研究。结果表明:随着ZnO包覆量的增大,铸态复合材料的弹性模量直线增加。铸态复合材料的极限抗拉强度和屈服强度随ZnO包覆量的增大先增大后减小。然而,铸态复合材料的伸长率基本一致。经挤压后,复合材料的伸长率大幅增加;无涂层复合材料的极限抗拉强度最大,且其弹性模量有所提高。涂覆ZnO涂层的复合材料中晶须发生明显的折断现象。但是,随着ZnO包覆量的增大,晶须的破坏程度有限。     

高温长时退火后纯铜丝的组织与性能

将ø8 mm退火态T2纯铜棒材,通过工业拉丝机进行多道次冷拉拔变形,最终得到ø3.5 mm的拉拔态试样,对其进行了600 ℃保温不同时间的退火试验,并通过组织形貌的观察、力学和电学性能的测试,研究了退火后纯铜试样组织与性能的关系。结果表明:拉拔态纯铜组织经退火后形成新的再结晶晶粒,并伴有退火孪晶比例的增加。随着退火时间的增长,再结晶晶粒不断长大,抗拉强度和断后伸长率小幅波动。退火态试样的平均抗拉强度为拉拔态的67.3%,平均断后伸长率是拉拔态试样的8倍,平均导电率比拉拔态提高约3.3%,且随着退火时间的增加导电性得到逐步提高。     

金包铜复合微丝拉拔过程中组织与性能的演变

采用旋锻-拉拔-扩散退火-拉拔方法制备直径60μm金包铜复合微丝,研究拉拔过程中复合微丝显微组织、力学性能和导电率的变化规律。结果表明:所制备的微丝表面光洁和金/铜界面结合状态良好,金层平均厚度约为2.0μm,横断面金包覆层面积比约为10.5%。在拉拔过程中,当真应变增大至2.5时,复合微丝铜芯由退火态的等轴晶组织逐渐转变为条状纤维组织,晶内小角度晶界数量明显增大,微丝的抗拉强度由退火态的235 MPa增大至最大值451 MPa,而断后伸长率由退火态的49.5%降低至1.2%,导电率由100.0%(IACS)下降为98.3%(IACS);继续增大真应变至3.5和4.8时,加工过程中产生的变形热使铜芯发生动态回复和动态再结晶,小角度晶界数量降低,大角度晶界数量增多;当真应变为4.8时,微丝的抗拉强度为439MPa,伸长率上升至3.0%,导电率下降到94.5%(IACS)。     

铜包铝双金属连铸复合导线退火工艺的研究

采用氮气加压充芯连铸工艺,制备出外径为12mm,内径为8mm的铜包铝双金属复合连棒坯。连铸坯在不经退火的情况下经过多道次拉拔,制备出直径为0.6mm的复合线材。所制备铜包铝复合线表面光滑圆整,无凹痕、裂纹等缺陷,在加工的各个阶段,铜铝包覆比基本一定。对拉拔后的复合导线经1h不同温度退火测试,在温度为450℃时获得了较优良的综合性能,其抗拉强度为208.43MPa,伸长率为13.44%,电阻率为2.454×10~(-8)Ω·m,主要性能符合铜包铝线电子行业标准的要求。     

柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为

利用室温单向拉伸实验、EBSD和TEM等手段,研究了柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的力学性能与加工硬化行为,探讨了晶粒尺寸对拉伸变形加工硬化速率和塑性变形能力的影响及其机制.结果表明,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜加工硬化速率-真应变关系曲线第2阶段具有显著上升趋势,晶内形成平行分布的小角度亚晶界使位错滑移长度减小并阻碍位错运动是加工硬化速率上升的主要原因,不同于文献报道的等轴晶组织黄铜加工硬化第2阶段形成形变孪晶使滑移长度减小的机制.随着晶粒尺寸的增大,柱状晶组织HAl77-2铝黄铜的屈服强度和抗拉强度降低,而断后伸长率显著增大,由晶粒尺寸为2.0 mm的70.4%增大到晶粒尺寸为6.0 mm的84.4%.较高的抗塑性失稳能力和较好的晶内变形均匀性是大晶粒柱状晶试样具有更优塑性变形能力的主要原因.     

拉拔变形量对Cu-4 mass%Ag合金线材组织和性能的影响

采用三室真空冷型竖引连铸设备制备了线径为7.821 mm的铸态Cu-4 mass%Ag合金杆，并利用多道次连续拉拔工艺制备了变形量分别为53.38%、93.14%和98.37%的线材；分别对铸态和拉拔态的Cu-4 mass%Ag合金线材进行力学性能、电学性能测试以及微观组织分析。结果表明：铸态Cu-4 mass%Ag合金杆的抗拉强度为236 MPa、导电率为88.50%IACS,当拉拔变形量达到98.37%时，抗拉强度升高到674 MPa,提升了185.59%,而导电率下降到81.00%IACS,仅下降了8.47%;铸态Cu-4 mass%Ag合金杆的横截面组织为典型的“纺布”状枝晶、纵截面为“鱼骨”状枝晶，随着拉拔变形量的增加，线材在纵截面上整体结构呈现出纤维状组织，边缘部分的变形程度要比心部剧烈；当拉拔变形量达到98.37%时，产生了形变孪晶。加工硬化和细晶强化是Cu-4 mass%Ag合金线材拉拔过程中的主要强化机制。     

新型铝合金机械零件的锻造工艺优化

以不同的等温锻造温度和变形量成形了6082-0.5Ti新型铝合金件,并进行了力学性能和显微组织的测试与分析。结果表明,与420℃等温锻造相比,采用480℃等温锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大29 MPa和26 MPa,断后伸长率减小1.6%,平均晶粒尺寸减小5.7μm;与变形量40%相比,采用60%变形量锻造的试样抗拉强度和屈服强度分别增大25 MPa和19 MPa,断后伸长率减小1.8%,平均晶粒尺寸减小6.1μm。6082-0.5Ti铝合金的等温锻造温度和变形量分别优选为480℃和60%。     

等通道转角挤压过程中纯铜位错密度变化和力学性能

利用等通道转角法(Equal channel angular pressing)对纯铜进行挤压变形,研究变形过程中纯铜组织演变,分析位错密度及其相应力学性能变化规律,探讨层错能对组织演变的影响机理。结果表明:退火后纯铜在ECAP变形过程中由小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,晶粒尺寸细化到5~10μm;随着挤压道次的增加,纯铜中位错密度显著增大,1道次时位错密度为0.16×1014 m-2,6道次后位错密度达到最大值,为0.41×1014 m-2,之后位错重组和湮灭使得位错密度在一定程度上减小;材料强度明显提高,塑性减小,退火后纯铜的抗拉强度为220 MPa,伸长率为53.5%,8道次后纯铜的抗拉强度为444 MPa,伸长率下降到22.1%;纯铜拉伸断口韧窝数量逐渐增多、变浅且分布均匀,断裂方式整体表现为塑性断裂。通过对组织演化和力学性能分析得出,纯铜作为中等层错能材料,同时具有低层错能和高层错能金属的一些变形特征。