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。     

高强高导Cu-Nb微观复合材料的尺寸效应

高强度高电导Cu-Nb微观复合材料具有纳米结构的Nb芯丝和纯Cu层,材料的尺寸效应促使力学性能呈规律变化。通过不同线材尺寸的应力应变曲线测试研究了材料强度随内部Nb芯丝尺寸的变化规律,通过纳米压痕手段分析了材料弹性模量和纳米压痕值随随材料尺寸的变化特征。结果表明,材料的强度实测值远大于混合定律计算的理论值,且随Nb芯丝尺寸的减小强度呈指数增加,Nb芯丝纳米硬度值也随尺寸的减小显著增加。与电子自由程相关的界面电子散射作用是影响材料电导的主要因素。     

高强高导Cu-0.1Ag-0.11Cr合金的强化机制

Cu-Ag-Cr合金是一种高强度高电导新型材料.采用真空熔炼的方法制备了Cu-Ag-Cr合金,经合适的工艺处理后,在电导率基本上不降低的前提下,能显著提高合金的强度和硬度,抗拉强度达到529 MPa,电导率为92.11%(IACS),基本满足对铜合金高强高导的性能要求.在同样条件下,与Cu-Ag合金相比,其强度和硬度的提高主要是由共格析出强化造成,由于析出相尺寸较大,以Orowan机制强化,强化效应与采用Orowan强化机制计算的结果非常接近.     

高强高导铜合金合金化机理

通过对Cu-Cr-Zr系和Cu-Fe-P-Ag系两种高强高导铜合金框架材料合金成分的分析, 获得如下结论 1) 利用双相析出强化, 可以改善析出相的形态和析出过程, 也是获得高强高导铜合金的有效途径; 2) 固溶0.1%Ag元素, 通过Ag元素与其他固溶元素的交互作用, 减少基体内对导电率影响较大的元素溶入, 可改善材料的导电性和强度; 3) 通过对Cu-Fe-P-Ag系合金成分的分析, 提出了铜合金多元固溶体微观畸变累积假说, 利用此假说, 可有效地指导高强高导铜合金基体成分设计.     

石墨烯掺杂对Cu-Nb复合线材微观结构及性能影响

本文采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术成功制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的7芯复合线材(8#)、及纯铌粉末增强Cu-Nb的7芯复合线材(9#)。通过优化热处理工艺后,线材在塑性加工过程中的断芯现象得到了明显的改善,尤其是石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的复合线材(8#),其芯丝分布较为规则和均匀,协调变形能力较好。通过对不同尺寸(Φ2.49mm、Φ2.29mm、Φ2.02mm、Φ1.84mm)的两种线材的微观结构、力学性能及电学性能的分析,结果表明,相比同尺寸条件下纯铌粉增强Cu-Nb线材,石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb线材的力学性能虽然仅提高了几十个MPa,但其导电性明显增强,接近10 IACS%,最后分析了两种不同尺寸线材的塑性变形机制及引起线材性能变化的微观机理。     

高强高导铜铌微观复合材料的微观结构与性能

采用集束拉拔制备技术获得了含有N=854铌芯的Cu-Nb微观复合材料.在77 K条件下材料的电阻率为0.36 μΩ·cm,在293 K时,复合材料导电率大于70%IACS.复合材料截面面积大于5 mm2时,复合材料室温抗拉强度达到915 MPa.通过扫描电镜观察了材料拉伸断口形貌及芯丝排布情况.     

高强高导铜合金的强化技术研究与展望

介绍了铜基高强高导电铜合金及应用概况,并对这类材料常用的强化技术进行了分析和综述,展望了铜基高强高导电材料的发展趋势.     

SiCw/MgLiAl复合材料的界面结构

从热力学角度分析了SiC晶须与Mg Li Al合金的化学相容性 ,利用透射电镜及高分辨电镜研究了SiCw/MgLiAl复合材料的界面结构 ,并测试了复合材料的力学性能。结果表明 ,该复合体系化学相容性较好 ,SiC晶须与基体合金界面结合紧密 ,没有反应物 ;少数SiC晶须表面发生了沿 {1 1 1 }晶面的定向损伤 ,出现了 70 .5°或 1 0 9.5°台阶。拉伸实验结果表明 ,SiC晶须对Mg Li Al合金具有明显的强化作用 ,使复合材料的抗拉强度、弹性模量明显提高。     

非平衡磁控溅射离子镀Cu-Nb纳米晶薄膜的微观结构及性能

研究了Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。使用非平衡磁控溅射离子镀技术,在具有(100)晶面的单晶Si基体和玻璃基体上制备不同Nb含量的Cu-Nb纳米晶薄膜,研究Nb含量对纳米晶Cu-Nb薄膜微观结构和性能的影响。将样品置于卧式真空退火炉中进行400 ℃退火,用配备了能量色散X射线光谱仪的场发射扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪和四探针电阻率测试仪等分析了退火前后薄膜的微观结构、力学性能与电学性能。结果表明,沉积态Cu-Nb薄膜表面由致密的纳米晶组成,表面粗糙度最高仅为8.54 nm,且无明显的孔洞和裂纹等缺陷。随着Nb含量的增加,薄膜的平均晶粒尺寸下降5 nm,薄膜的硬度也因细晶强化而有所增加,在靶电流为1.3 A时达到最大值4.9 GPa。退火态样品在硬度、弹性模量、平均晶粒尺寸和表面粗糙度方面与沉积态薄膜相比有较小的变化,Cu-Nb薄膜表现出优良的热稳定性。Nb的加入可有效细化晶粒,达到细晶强化的效果,同时Cu-Nb不互溶的特性使得纳米晶薄膜在高温下也可保持较好的热稳定性。Nb靶溅射电流为0.5 A 时薄膜综合性能最佳,此时沉积态Cu-Nb薄膜的电阻率最低,为3.798×10^-7 Ω/m,硬度和弹性模量高达4.6 GPa和139.5 GPa,薄膜厚度为1050 nm,粗糙度R_a为4.70 nm。     

双层陶瓷复合材料与钢钎焊接头界面的微观组织结构

用自研制双层陶瓷复合材料与钢进行了大气中钎焊连接。采用声学显微镜、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等测试手段对双层陶瓷复合材料的声显微结构及钎焊接头的微观组织及形态、特征点的化学成分等进行了研究。结果显示 ,双层陶瓷复合材料与钢钎焊连接后的多层复合结构接头的三个界面均达到较好的结合。这为陶瓷 /金属接头提供了一种新的连接途径     

额外纯Cu对Cu-Nb复合线材力学及导电性能的影响

通过拉伸试验和四点测电阻法,对中心含额外纯Cu的Cu-Nb复合线材的力学及导电性能进行测试,并利用SEM观察其微观结构和断口形貌。结果表明:从断口中心到边沿,断裂方式从正断逐渐转向剪切断裂。中间纯Cu有利于导电性和强度的优化。线材的强度随着Nb芯丝间距的减小呈指数上升趋势。当间距小于100 nm时,尺寸效应对强度有显著影响,且77 K下强度随间距减小而增大的速度大于室温下强度随间距减小的速度。而当间距大于300 nm时,尺寸效应对强度的贡献很小。     

高强度高电导铜银材料研究进展

高强度高电导铜银材料是一种具有优良物理性能和力学性能的结构材料。 本文从材料的组织结构、强化机理、电导特性以及极塑变形制备技术制备超细晶铜银材料等方面综述了材料的主要研究进展,并揭示了未来可能的研究方向。     

高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究进展

从合金的设计、制备方法和显微组织结构三方面综述了高强高导Cu-Cr-Zr系合金的研究现状,从凝固和时效两个角度提出该类合金今后的研究发展方向,即多元微合金化、多种强化手段的综合合理应用、熔炼工艺和铸造方法的优化设计以及合金显微组织结构的深入研究。     

高强度、高导电性Cu-Ag合金的研究进展

近来,通过原位复合技术制备出了高强度、高导电性的Cu-Nb、Cu-Ag线材,并开始用于高脉冲磁场实验。本文对多相结构铜合金原位复合技术以及Cu-Ag合金的组织结构、物理性能、电学性能和稳定性进行综述,并指出尚存在的不足。     

Effect of HT on the Interface Diffusion and Microstructure of Cu-Nb Micro-composites

We have fabricated high strength and conductivity Cu-Nb micro-composites by bundling and drawing process. The interface diffusion and microstructure of Cu-17vol% Nb composites experienced severe plastic deformation at different heat treatment conditions are investigated. Diffusion at Cu/Nb interface of Nb filaments is observed by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy. The interface characteristic and edge spheroidization of Nb filaments are discussed.     

The heterophase interface character distribution of physical vapor-deposited and accumulative roll-bonded Cu-Nb multilayer composites

We present a method for characterizing the full five parameter heterophase interface character distributions (HICD) using two-dimensional electron back-scatter diffraction (EBSD) images. We apply the HICD method to determine the orientation relationships and three-dimensional normal vectors of Cu-Nb interfaces in both physical vapor-deposited (PVD) pure Cu-Nb (4 μm individual layer thickness) and accumulative roll-bonded (ARB) alloyed Cu-Nb multilayer composites (200-600 nm layer thickness). The HICD analysis shows that {1 1 2}_Cu planes are most preferentially and frequently bonded with {1 1 2}_Nb planes with Kurdjumov-Sachs and Nishiyama-Wasserman misorientations in the ARB alloyed Cu-Nb multilayers. These interfaces differ from the {1 1 1}_Cu||{1 1 0}_Nb interfaces predominantly found in the PVD pure Cu-Nb multilayered thin films. Also, pure tilt type interfaces with a [1 1 1]/30° misorientation and {1 1 0}_Cu planes bonded to {1 1 2}_Nb planes were found in ARB alloyed Cu-Nb multilayers. In the ARB material the observed Cu-Nb interfaces differ from what would be obtained from random pairings of the Cu and Nb orientations in terms of the relative intensities (in multiples of random distribution) and shapes of the interface normal peaks, which indicates that these interfaces were preferentially selected during the high strain ARB process. The measured ARB textures along the interface also differ from the theoretical rolling textures for each bulk single phase metal, suggesting that during ARB layer refinement these interfaces have some influence on slip activity by constraining grain deformation or through the kinetics of dislocation-interface interactions.     

氧化态SiCp/5052Al复合材料的界面及热导性能

研究了SiC颗粒经不同氧化时间的氧化行为,采用无压渗透法制备了体积分数大于55%的SiCp/Al复合材料,分析了复合材料的微观组织与界面形貌,探讨了氧化及界面反应对复合材料热导性能的影响。结果表明:当SiC颗粒在1100℃氧化时,随着氧化时间的延长,其氧化增重及氧化层的厚度均增加,但氧化时间大于6 h时,其增加速率减缓;经氧化处理后,颗粒尖角明显钝化,所制备复合材料颗粒分布均匀,致密度比颗粒未氧化时要高;且氧化改变了复合材料的界面反应及结合,未经氧化颗粒表面出现了短棒状Al_4C_3,4 h氧化后颗粒表面形成了八面体MgAl_2O_4,6 h氧化后仍有残余的SiO_2;随氧化时间的延长,复合材料热导及界面热传导系数均呈先增大后减小的变化趋势,这与不同氧化时的实际界面状况密切相关。