强变形对Cu-Cr合金组织性能的影响

采用冷拉拔方法制备了高强高导Cu-Cr合金导线,考察了合金界面结构随拉拔变形量的演变,探讨了界面结构变化与合金性能的关系.结果表明,随变形量增大,Cu和Cr相均被逐渐拉长成纤维状,且两相的晶面之间逐渐趋于(111)Cu//(110)Cr,Cu/Cr界面由非共格关系演变为共格关系,同时,通过Cu/Cr界面的互扩散增强.界面密度的增加是导致电阻率随变形量增加持续增大的主要因素.界面共格化是造成合金强度增大并趋于恒定的原因.     

Cu-Nb-C-Nb多芯复合线材的制备及表征

采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的多芯复合线材(3#)、石墨烯未包覆铌粉末增强Cu-Nb多芯复合线材(4#)、及纯铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材(5#) 3种结构复合线材。通过优化热处理工艺发现,线材在750℃/60h热处理后,与线材的Nb (110)衍射峰强度相比加工态样品发生了明显的增强。微观结构及EDS能谱分析说明,高温热处理有利于Cu/Nb界面之间的轻微扩散,增加了界面的结合强度,线材的塑性和韧性得到了明显改善。通过对3种线材微观结构、力学性能及电学性能的分析表明,石墨烯包覆铌粉末的Cu-Nb-C-Nb线材导电性能优于其它2种线材。最后,分析了3种不同线材的塑性变形机制及引起性能变化的微观机理。提出了进一步优化工艺,为高强高导多元结构复合线材的制备开创了一种全新的方向。     

尺寸变化对Cu-Nb-Cu多芯复合线材微观结构及性能影响

采用集束拉拔技术制备出高强高导Nb管增强Cu-Nb多芯复合线材,样品直径为Φ2.5 mm时,强度接近1.1 GPa,导电率达到74%IACS。选取不同尺寸线径(Φ3.0 mm、Φ2.7 mm、Φ2.5 mm)的复合线材,通过场发射扫描电镜测试手段表征了不同尺寸线材的芯丝形貌、Cu-Nb界面的微观结构,探讨了多尺寸条件下芯丝和界面微观组织的演变规律及特性,最后结合σ-ε曲线图和R-T曲线图,详细分析了尺寸变化所引起线材性能的演变机理。     

Cu-71.8%Ag共晶体中两相的台阶界面及晶体取向

采用熔铸法制备了Cu-71.8%Ag(质量分数)合金,研究了共晶体中两相的位向关系和界面结构.约50%的相界面两侧Cu和Ag两相位向对称于(111)晶面.出现对称位向的相界面形态为台阶状,台阶平面与(111)平行,高度为(111)Cu和(111)Ag晶面间距的平均值,宽度为3-4个(11-1)Cu晶面间距.在此界面上,每隔3-4个(11-1)Cu晶面间距出现一个点阵重合位置.     

多芯MgB2超导线材的挤压制备技术及微观结构研究

为了提高多芯MgB2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB2超导线材。该技术为MgB2超导长线的制备提供了新途径。     

多芯MgB_2超导线材的挤压技术及其微观结构研究

为了提高多芯MgB_2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB_2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB_2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB_2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB_2超导线材。该技术为MgB_2超导长线的制备提供了新途径。     

模具对Nb Ti/Cu超导线集束拉拔芯丝畸变的影响

使用有限元软件平台ABAQUS对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行数值模拟,研究了拉拔模具参数对芯丝畸变程度的影响。通过引入畸变因子进行量化分析,获得了集束拉拔过程中芯丝畸变极小值所对应的参数区间。结果表明:工作锥半角为6°～8°,定径带长度4.5～5.5 mm,道次加工率为20%～25%时,NbTi/Cu多芯复合超导线芯丝畸变存在极小值。     

高强高导Cu-Nb微观复合材料热稳定性

通过集束拉拔技术制备了高强高导Cu-Nb微观复合材料,采用X射线衍射和扫描电镜等手段分析了不同热处理条件下材料晶体取向和界面结构的演变,通过应力应变曲线和电导测试研究了不同热处理条件对材料强度和电导的影响规律,结果表明:700℃热处理就可促使形成Cu、Nb的再结晶织构,由极塑变形所导致的区域化学势差异及原子扩散是影响Cu/Nb界面稳定性的关键因素;而700℃的中间热处理可以极大改善材料后续的加工塑性,同时在一定后续形变量条件下仍可获得高强度性能,而且通过低温调整热处理可改善材料导电性,同时保持较高强度。     

Cu-12%Nb复合线材退火过程中微观组织及力学性能研究

采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征了变形态及不同温度退火的Cu-Nb复合线材的微观组织与织构演变,并利用纳米压痕研究了线材硬度随退火温度的变化规律。结果表明,在400-500 ℃退火时,Nb芯丝开始发生球化,纳米尺度Cu基体开始再结晶。退火后线材织构并没有明显变化,始终保持很强的平行于拉拔方向的<111>_Cu//<110>_Nb丝织构。分别用复合材料混合法则和约束层滑移(Confined layer slip, CLS)模型对纳米硬度值进行拟合。Nb芯丝球化前线材硬度可以通过约束层滑移模型拟合,退火温度超过800 ℃时硬度则符合复合材料混合定律。     

Cu-18 vol%Nb复合材料的热稳定性（英文）

采用集束拉拔技术制备出应用于高脉冲磁场绕组材料的高强度和高导电性Cu-18vol%Nb复合线材(873~3芯)。通过XRD、SEM和TEM对线材样品微观组织,力学性能及磁化曲线进行表征。结果表明,随着退火温度的升高,Nb(110)衍射峰的强度先减弱后增强锐,同时观察到了Nb芯丝显著的球化和粗化现象。最后探讨了材料微观结构变化对Cu-Nb复合材料力学性能和磁性能影响的微观机理。     

SPATIAL ORIENTATION DISTRIBUTION OF CRYSTALLITES IN COLD-ROLLED Al-KILLED STEEL SHEET DURING RECRYSTALLIZATION ANNEALING

用晶体取向分布函数研究了含0.13％Cu的低碳镇静钢冷轧薄板再结晶退火过程织构的变化。结果表明,冷轧织构主要为平行于板面法线的<111>纤维织构组分和{001} <110>组分;此两组分的漫散构成平行于轧向的<110>部分纤维织构。在再结晶过程中<111>纤维织构增强,{001} <110>组分减弱,因而<110>部分纤维织构也逐渐收缩,表明它不是一个独立的织构组分。     

Structure and Thermal Stability of High-Strength Cu–18Nb Composite Depending on the Degree of Deformation

The microstructure and thermal stability of multifiber in situ Cu-18Nb composites with a true strain (e) of 10.2 and 12.5 have been studied by the methods of scanning and transmission electron microscopy and X-ray diffraction analysis. It has been established that niobium dendrites in the copper matrix acquire the shape of ribbons with thicknesses of less than 100 nm under strong plastic deformation. As the strain grows, the thickness of niobium ribbons decreases, and the degree of axial texture 〈110〉Nb║〈111〉Cu║DA (drawing axes) and the macrostresses in the crystal lattice of niobium increase. Interplanar distances between adjacent {110}Nb planes are stretched in the longitudinal section of the composites and reduced in their transversal section under the action of macrostresses. It has been shown that, as a result of the annealing of these composites, niobium fibers sustain coagulation, which begins at 300°C, actively develops with increasing temperature, and leads to the appreciable softening of a composite at 700°C. The softening of a composite after the annealing is accompanied by the relaxation of macrostresses in niobium and the recovery of its unit cell parameters to standard values.     

化学气相沉积钨单晶管材表面电解蚀刻形成的{110}晶面形貌

报导了具有<111>晶向(轴向)的管状钼单晶基体化学气相沉积(CVD)钨单晶涂层的电解蚀刻工艺及形成的{110}晶面形貌。实验发现,通过电解蚀刻,表面的{110}晶面可以完全被蚀刻出来。蚀刻出来的{110}晶面呈台阶结构,并同<111>晶轴相平行。蚀刻出来的{110}晶面在圆管的表面分成均等六个区。每个区内{110}晶面的台阶面的宽度呈现周期性的变化,开始台阶面较宽,逐渐变窄,然后通过一过渡区后,进入下一周期,{110}晶面的台阶面的宽度又逐渐变宽。     

Scanning tunneling microscopy (STM) of low-dimensional NbO structures on the Nb(110) surface

Method of scanning tunneling microscopy (STM) has been used to investigate a clean Nb(110) face and low-dimensional quasi-periodic NbO structures on the Nb(110) face formed during high-temperature annealing of a single crystal in a vacuum. It is shown that the structures of the NbO type are present on the Nb(110) face in the form of linear rows (chains) consisting of 10 ± 1 atoms of niobium surrounded by oxygen atoms. The height of the NbO structures above the Nb(110) surface and the spacing between the adjacent chains have been determined to be d ～ 1.2 Å and L ～ 13 Å, respectively. Two possible orientations of NbO structures in the directions 〈111〉 of the Nb(110) surface are demonstrated; the structures are mounted into domains. An atomic model of the NbO/Nb(110) surface is suggested.     

Cu/X(X=Cr,Nb)纳米多层膜力/电学性能的尺度依赖性

利用纳米压痕实验以及四探针法,系统研究了相同层厚Cu/X(X=Cr,Nb)纳米金属多层膜的力学性能(强/硬度)和电学性能(电阻率)的尺度依赖性.微观分析表明:Cu/X多层膜调制结构清晰,Cu层沿{111}面择优生长,X层沿{110}面择优生长.纳米压入结果表明,Cu/X多层膜的强度依赖于调制周期,并随调制周期的减小而增加.多层膜变形机制在临界调制周期(λ~c≈25 nm)由Cu层内单根位错滑移转变为位错切割界面.多层膜的电阻率不仅与表面/界面以及晶界散射相关,而且在小尺度下受界面条件显著影响.通过修正的FS-MS模型可以量化界面效应对多层膜电阻率的影响.Cu/X纳米多层膜可以通过调控微观结构实现强度-电导率的合理匹配.     

聚乙烯吡咯烷酮对亚微米级铜晶体的形貌控制机制

利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)调控亚微米级铜晶体的形貌,借助SEM、XRD及激光粒度分析仪对铜晶体微观性能进行了表征,采用Materials Studio软件结合Gibbs-Wulff定律(晶体生长平衡理论)推测PVP分子在Cu各晶面的吸附行为及铜晶体的形貌变化规律,研究结果表明：经PVP改性后,铜晶体由截角八面体转变为近球形。PVP在铜各晶面主要发生化学吸附,吸附强弱顺序为：(111)>(200)>(220)。PVP对亚微米级铜晶体的形貌控制机制在于PVP与Cu形成具有共价性的不稳定配合物,抑制了(111)、(200)和(220)晶面的生长,显露了更多的晶面,导致了Cu晶体更趋近于球形。     

Rolling textures in nanoscale Cu/Nb multilayers

Rolling textures in nanoscale multilayered thin films are found to differ markedly from textures observed in bulk materials. Multilayered thin films consisting of alternating Cu and Nb layers with columnar grains were produced by magnetron sputtering, with individual layer thickness ranging from 4 μm to 75 nm and Cu/Nb interfaces locally satisfying the Kurdjumov–Sachs (K–S) orientation relations. After rolling to 80% effective strain, samples with a larger initial layer thickness develop a bulk rolling texture while those with a smaller initial layer thickness display co-rotation of Cu and Nb columnar grains about the interface normal, in order to preserve the K–S orientation relations. The resulting K–S texture has 0 0 1Nb parallel to and 1 1 0Cu approximately 5° from the rolling direction. A crystal plasticity model based on the Principle of Minimum Shear captures the K–S texture approximately and suggests that Nb drags Cu along in the rotation process.     

Al、Cr和Nb在Mo(111)/MoSi2(110)界面的元素效应

运用第一性原理平面波赝势方法计算了Mo(111)/MoSi2(110)的界面结构,并通过元素界面偏析能的计算确定了Al、Cr和Nb在Mo(111)/Mo Si2(110)的偏析位置,结合脱粘功和差分电荷密度揭示了Al、Cr和Nb对Mo/Mo Si2界面结合强度的影响。结果表明:Si顶位型配位方式的界面能最小,最为稳定,在Mo(111)/MoSi2(110)界面结构中倾向于以Si顶位型配位方式结合,其界面分离面在近界面Mo Si2(110)一侧的亚界面层。Nb对界面结合不利,Cr可适当提高界面结合强度,而Al对界面强度的影响取决于其界面覆盖度。究其原因是由于Nb在界面偏析形成的Nb—Si键相比于Mo—Si键有明显减弱,Cr形成的Cr—Si键略有增强,而Al的界面覆盖度对形成的Mo—Al键强弱影响较大。     

NON-EQUILIBRIUM SEGREGATION STRUCTURE OF P IN COLD ROLLED Fe-P ALLOYS AND ITS RELATION WITH TEXTURE VARIATION

The relations between the non-equilibrium segregation process of P and the change of thetexture in Fe-P alloys have been studied by analytical electron microscope and orientationdistribution function.It was shown that P segregated preferentialy on the{110}slip planes,the P segregation structures with repeating cycle a=1.582 nm form at 450℃.<001>//ND direction abated.<111>//ND direction heightened.And{111}<110>has a tendancyto transform into{111}<143>texture in recovering process.{111}<143>direction trans-forms into{111}<112>direction after recrystalizing.A model to describe the effects ofnon-equilibrium segregation structures of P on orientation change was proposed and em-ployed to interpret the experiment results.     

空位对Cu/Sn无铅焊点界面元素扩散的影响

界面柯肯达尔空洞形成的过程伴随着空位的形成与扩散,对空位行为的研究有利于深入理解界面扩散和空洞形成过程. 运用分子动力学方法模拟Cu/Cu₃Sn界面上空位对扩散的影响,计算空位形成能、扩散势垒及空位扩散激活能. 结果表明,相同条件下含空位的模型发生扩散的几率要高于不含空位的模型. 另外,计算表明铜晶体的空位形成能大于Cu₃Sn晶体中铜空位的形成能;Cu₃Sn晶格中不同晶位的Cu空位(Cu1空位和Cu2空位)的形成能比较接近,但均小于锡的空位形成能. 此外,对Cu/Cu₃Sn界面的空位扩散势垒及空位扩散激活能的计算结果表明,Sn原子的空位扩散激活能高于Cu原子.