碳钢/不锈钢液固浇铸复合界面特性研究

界面特性对于碳钢/不锈钢双金属复合材料的质量控制至关重要。基于碳钢/不锈钢液-固复合新材料与工艺开发需要，对Q235/304液-固浇铸复合工艺进行了凝固模拟分析，并利用浇铸实验与剪切实验研究了液-固复合界面的组织与成分变化行为及其对后续轧材力学性能的影响。研究表明，不锈钢基板结合面凹槽化预处理有助于提高整体浇铸复合效果；实现有效冶金复合的温度与界面重要条件则为较高的碳钢过热钢液与不锈钢基板预热温度。其中，液-固复合工艺实现2钢种界面冶金复合的主要特征是：基板界面侧产生有一定厚度的重熔层；复合界面具有一定厚度的合金元素扩散层。据此，获得的液-固复合界面热轧态剪切强度达400 MPa以上，远高于国标210 MPa的门槛值，有望更好地提高这类双金属复合材料的服役性能。     

Cu/Al复合材料界面组织与性能的研究进展

Cu/Al复合材料拥有优异的导电、导热性能及良好的耐腐蚀性，被广泛应用于通讯、电力和新能源等领域。作为异种金属连接形成的复合材料，其在制备过程中最大的难点在于消除异种金属间热膨胀系数差异等物理性质引起的缺陷，且连接处的界面间组织是影响其性能的主要因素，所以对此进行研究十分重要。综述了超声波焊接、搅拌摩擦焊、爆炸焊和铸造法下Cu/Al复合材料界面金属间化合物（IMC）的种类、形成机理，同时总结了Cu/Al复合材料性能改进常用的辅助手段：在等离子焊接和真空铸造工艺中添加微量元素；在拉拔旋压、轧制和爆炸焊后进行热处理；在超声波焊接、轧制中进行电脉冲辅助。国内外研究者们还广泛应用计算机模拟技术来研究Cu/Al复合材料的界面组织和性能。采用自主研发的冲击射流复合铸造工艺成功制备出Cu/Al复合材料，界面组织为Al2 Cu， AlCu和Al4Cu9，最大结合强度为23 MPa。     

高界面结合强度铜/钼/铜叠层复合材料的制备研究

采用非平衡态的高能铜离子注入技术,对钼芯材表面进行改性并一次覆铜形成过渡铜层,将原本不固溶的的钼/铜界面转化为铜/铜界面,制得高界面结合强度的铜/钼/铜叠层复合材料;采用近终形的热等静压复合技术进行二次覆铜,结合小变形量冷轧工艺进行复合板材精整,降低各层协同变形量,保证了叠层复合材料的板形、芯层质量、表面粗糙度及平行度。本方法所制备的铜/钼/铜叠层复合材料具有界面结合强度高、板形良好、芯层质量好且平行度好的优点,可作为一种电子封装材料或热沉材料应用于电子、信息技术领域。     

无氧铜表面钨涂层制备及性能研究

采用化学气相沉积与热等静压相结合的方法在无氧铜表面制备了难熔金属钨涂层得到铜钨复合材料。研究了钨涂层及铜钨界面的微观组织结构,钨涂层微观组织为柱状晶组织,成分及厚度均匀,铜钨界面平整;采钎焊法评价了铜钨界面结合强度,测试过程中涂层均未剥落或损伤,表明铜钨涂层界面结合强度大于钎焊界面的结合强度;在氢气环境中对铜钨复合材料进行热循环,评价钨涂层的抗热震性能,970℃热循环5次后涂层未剥落,钨涂层抗热震性能良好。     

宏观颗粒增强铁基复合材料的制备与性能

颗粒与基体之间难以均匀稳定的混合以及二者的界面结合强度较差是限制颗粒增强金属基复合材料制备以及推广应用的共性关键问题,而目前的主要解决措施"预制体法"以及"润湿化预处理技术"又存在生产效率较低、制备成本较高等问题.基于此,在液态模锻的基础上,提出了不做预制体、也不进行润湿化预处理的制备颗粒增强金属基复合材料的新技术——"随流混合＋高压复合"技术,并采用此方法成功制备了复合效果良好的ZTA/KmTBCr26抗磨复合材料.研究了ZTA/KmTBCr26复合材料的微观组织、硬度以及冲击性能,发现复合材料内部颗粒分布比较均匀,颗粒与KmTBCr26基体的结合紧密,属于微机械啮合.冲击试验结果表明,复合材料的冲击韧性与单一金属基体相比显著降低,冲击断口形貌显示材料的断裂是沿颗粒内部扩展的,没有出现颗粒的整体脱落,说明陶瓷颗粒与金属基体具有比较高的结合强度.考察了ZTA/KmTBCr26复合材料与单一KmTBCr26的干摩擦磨损性能,结果表明,低载荷条件下ZTA/KmTBCr26复合材料的磨损性能是KmTBCr26的1.82倍,而高载荷条件下复合材料的磨损性能则是KmTBCr26的3.3倍.      

铜/钨铜/铜热沉复合材料界面结合性能的研究

采用扩散焊接工艺制备铜/钨铜/铜热沉复合材料,研究了焊接温度、保温时间、焊接压强对焊接界面结合强度和界面扩散的影响,当焊接温度为980℃、保温时间为4h、压强为55MPa时,铜/钨铜/铜热沉复合材料的界面结合强度最大,说明此时扩散复合的效果最好,焊接接头质量最高。     

渗铜用钨骨架制备工艺的研究进展

钨铜复合材料结合了钨的高熔点、高硬度、低膨胀系数和铜的高导电、导热性能,是一种性能十分优良的复合材料。熔渗法是目前制备钨-铜材料中广泛应用的方法,而熔渗法制备钨铜材料的关键是怎样获得一定致密度的钨骨架。目前制备钨骨架常用的方法主要有以下4种：（1）高温烧结;（2）模压成形;（3）挤压成形;（4）注射成形。本文就目前这4种常用钨骨架的制备工艺进行了简要的介绍和评述。     

变形量对铜/钢固-液复合双金属材料结合界面影响研究

采用固液浇注复合的方式制备铜/钢双金属复合材料，通过Gleeble-3800热力模拟试验机研究变形量对铜/钢固-液复合材料结合界面的影响。结果表明，Fe、Cu元素在界面过渡层连续分布，随变形量增大，铜侧及钢侧晶粒尺寸均逐渐减小，硬度逐渐增大，过渡层距离逐渐增大，Fe、Cu元素扩散程度提高；在40%变形量下，材料各侧晶粒得到显著细化，硬度最高，扩散距离可达17μm。铜/钢固-液复合双金属材料界面过渡层的形成是由液态铜浇注在固态钢表面过程中产生浸润和漫流，随后元素相互扩散共同实现。     

熔铸-扩散法制备黄铜/钨铜功能梯度材料的研究

对用熔铸-扩散法制备的黄铜，钨铜功能梯度材料进行了研究，对界面区域的元素成分分布和微观组织结构进行了分析，对界面区域的电导率、结合强度及抗脉冲大电流损伤性能进行了测试。结果表明：用该法制备的黄铜，钨铜功能梯度材料，界面区域由成分和组织渐变的三层结构组成；电导率在界面区域呈渐变分布趋势，没有出现电导率突变现象；这种结构缓解了因热性能不匹配而造成的热应力，提高了黄铜与钨铜合金的结合强度；界面的抗脉冲大电流损伤性能良好。     

银包覆过渡族金属硒化物的制备及银基复合材料性能

为了提升银基复合材料中各相与基体之间的界面结合强度，改善材料性能，采用化学还原制备银包覆NbSe₂及银包覆Ti_0.09Nb_0.91Se₂颗粒，并通过粉末冶金法制备了Ag基复合材料。结果表明：银颗粒均匀分布在过渡族金属硒化物表面，包覆效果好。银包覆处理增加了过渡族金属硒化物与金属基体Ag之间的接触，改善了Ag与过渡族金属硒化物之间的润湿性，减小了Ag与过渡族金属颗粒之间的排斥力，使得过渡族金属硒化物在Ag基复合材料发生分解的可能性大大降低，提高了复合材料的力学性能，增强了过渡族金属硒化物与基体之间的界面结合强度。与含有NbSe₂的银基复合材料相比，含有Ag包覆过渡族金属硒化物的银基复合材料的摩擦性能略有下降。     

表面处理方式对铜/钼/铜复合材料界面结合效果的影响

借助金相显微镜、扫描电镜观察了钼、铜界面的微观组织，研究了采用不同表面处理方式对铜／钼／铜复合材料界面结合效果的影响，并对其界面的结合机制进行了深人的讨论。结果表明，经过喷砂化学处理的材料复合后界面结合最牢固，界面剪切强度最高，达到78．9MPa，形成很强的铜和钼的机械啮合，其主要的结合机制是机械啮合机制和硬化块破裂机制；在同等复合参数条件下，3种处理方法中化学处理法的界面强度最低。     

钛等金属的SUN—Z—R复合技术

SUN-Z-R复合技术(以下称S/R)是日本昭和铅铁公司开发的独有的复合技术，可对以往不能焊接的异种金属进行焊接。SUN-Z-R复合技术的特点是：①可以自由选择板厚和熔点不同的金属进行复合；②能把价格高的薄板耐蚀材料作为复层，与廉价的基材复合，从而降低设备造价。需强调注意的是这种技术是一种线状复合，所以不能进行平板复合材料的弯曲加工。用S/R法制得的复合材料，其复合界面的组织几乎不发生变化，力学性能试验表明，其线结合部分的抗拉强度、屈服强度均大于基材。在R=3T，180°下背弯、面弯不发生剥离。Ti，Zr，Nb，Ta与碳钢…     

SPS工艺对CuCr/CNTs复合材料组织性能的影响

放电等离子烧结(SPS)工艺可以实现快速烧结成型,且制备出的复合材料致密度高、硬度高、导电和导热性能好、晶粒尺寸均匀.在采用化学气相沉积(CVD)法原位合成分布均匀的CuCr/CNTs复合粉末的基础上,运用不同的SPS工艺制备CuCr/CNTs复合材料.利用扫描电子显微镜、偏光显微镜、数字金属导电率测试仪、微拉伸试验机、显微硬度计等对其组织性能进行表征.结果表明,当烧结温度为750℃,烧结压力为45MPa,烧结时间为10min,升温速率为80℃/min时,制备的CuCr/CNTs复合材料的组织和性能较佳,导电率、硬度和抗拉强度分别为86.8%IACS、95.8(HV)、178MPa.     

不锈钢复合板界面组织形貌

界面微观组织形貌严重影响不锈钢复合板的界面结合强度及其抗蚀性能,为此,采用氩气保护轧制复合法制备了SUS304不锈钢/普碳钢复合板,对复合板界面区显微组织、元素扩散以及嵌合现象进行了观察分析。结果表明,不锈钢/普碳钢两种金属在界面区域发生了不同程度的相互嵌合,随着轧制道次增加,嵌合程度加深,界面孔洞减少,界面结合强度提高。在界面附近,碳元素穿越界面向不锈钢侧发生扩散,碳化物相主要分布在晶界上,XRD及TEM检测结果表明,富铬碳化物相为M23C6型碳化物。不锈钢复合板剪切强度随压下率增加而增大,经过总压下率为74.5%的轧制后,剪切强度达到361 MPa。     

水平连铸复合成形铜铝层状复合材料的组织与性能

提出了一种可以制备冶金结合界面双金属复合板带的水平连铸复合成形新工艺,其具有短流程、高效的特点。采用该工艺制备了截面尺寸为70 mm×24 mm（宽度×厚度）的铜铝复合板,获得了可行的制备参数,研究了所制备板坯的组织形貌和性能。结果表明,铜铝复合板制备成形过程中,会形成由金属间化合物和共晶相组成的复合界面层。铝液和铜板表面接触,发生固液转变形成（II）层:θ相。随着铜原子不断的向铝液中扩散,当铜原子含量达到一定程度,θ相发生固相转变形成（I）层:γ相。达到共晶温度时,发生共晶转变形成（III）层:α+θ共晶组织。其中I层和II层均为铜铝金属间化合物,是裂纹产生和扩展的主要区域,因此界面层厚度是决定结合强度的重要因素。通过调整工艺参数可以优化凝固过程中铜铝复合板内的温度场分布,进而控制复合界面层的形成过程,因此工艺参数之间的合理匹配是改善复合层组织结构和增大板坯结合强度的关键。      

加热工艺对冷拔-钎焊不锈钢/碳钢复合钢筋界面性能的影响

Φ22 mm×2 mm 304不锈钢管-0.1 mm铜箔-Φ17.2 mm Q195钢筋经10%减径冷拔使3层金属紧密结合,再经1150℃加热钎焊得到不锈钢/碳钢复合钢筋。研究了1 100~1 225℃保温1 h和1150℃的保温时间(0.5~4 h)对复合钢筋结合界面组织性能的影响。结果表明,1150℃加热后钎焊金属界面强度最大为296 MPa,铜箔作为钎焊层可以有效的实现不锈钢层和碳钢层的冶金结合;随1 150℃保温时间增加,不锈钢和碳钢之间的元素扩散距离和浓度增加,保温2 h,碳钢侧的Fe扩散到铜层约80μm,不锈钢侧的Cr和Ni扩散到碳钢内部约60μm,铜钎焊层出现含Cr、Ni的气泡状铁基固溶体并变大变多;界面区域的剪切强度和显微硬度随保温时间呈先增大后减小的趋势,保温2 h后达到最大值,分别为301 MPa和HV423。     

铜/钛双金属复合管的热旋锻制备及其界面组织性能

铜/钛双金属复合管兼具铜的导热性和钛的耐海水腐蚀性,是海军舰船、滨海电站的各类海水管路和蒸汽管路系统理想材料。本文采用热旋锻方法成功制备了界面结合性能良好的铜/钛双金属管,重点研究了变形温度、道次变形量等重要工艺参数对管材结合性能的影响,明确了旋锻过程中双金属的结合机制。研究结果表明,在旋锻温度600~900℃,道次变形量45%~70%的制备工艺条件下可成功制备界面冶金结合、结合性能优异的铜/钛双金属复合管,且旋锻温度越低,所需道次变形量越大。在旋锻温度800℃,变形量54.6%条件下制备的铜/钛复合管的平均界面结合强度为13.3 N·mm~(-1),最大剥离强度可达26.5 N·mm~(-1),整管抗拉强度为303.1 MPa,断后伸长率为23.5%,复合界面在极大的压扁弯曲变形下仍不会分层,变形协调性优异。分析认为热旋锻方法制备双金属复合管的界面结合机制为:两金属表面碰撞接触的瞬间氧化膜因表层金属的流动而破裂,新鲜金属基体互相咬合,实现物理结合,同时界面两侧的原子在高温热激活作用下产生相互扩散,达到冶金结合。     

钨铜复合材料的现状与发展

高导电导热性铜与高温强度、强抗电弧烧蚀钨的良好结合使钨铜复合材料具有一系列优异性能,广泛应用于电接触材料、电子封装和热沉材料。简要介绍了当前钨铜复合材料的应用、制备技术和致密化方法,阐述了钨铜复合材料的研究进展,指出了今后的应用发展前景。     

固溶时效对高体积比SiCp/6013Al复合材料导热性能及强度的影响

研究了固溶时效对高体积比SiCp/Al复合材料的导热性能及抗弯强度影响.研究发现热处理改变了复合材料SiCp/Al 界面结合状况,提高了导热性能;同时强化了基体合金,改变了SiCp 颗粒所受应力状态,提高了复合材料的强度,使高体积比SiCp/Al复合材料的导热系数达到210 W/(m*K),抗弯强度达到519 MPa.     

铝基金属梯度复合材料

介绍了各种金属梯度复合材料的制备方法,对铝熔体与碳钢、不锈钢及铜的浸渗复合工艺进行了探讨,并对铝基金属梯度复合材料的应用作了介绍。