形变Cu基原位复合材料热稳定性研究

利用光镜和扫描电观察了形变Ｃｕ－３Ａｇ－１０Ｃｒ原位复合材料退火时Ｃｒ纤维形态的变化。研究发现,Ｃｒ纤维不稳定性表现为四个阶段：纵向分裂,圆柱状化,断开球化和粗化。分析了其机理并测定了断开动力学曲线。     

形变Cu基原位复合材料热稳定性研究

利用光镜和扫描电镜观察了形变Cu 3Ag 10Cr原位复合材料 (η =3 95 )退火时Cr纤维形态的变化 .研究发现 ,Cr纤维不稳定性表现为四个阶段 :纵向分裂、圆柱状化、断开、球化和粗化。分析了其机理并测定了断开动力学曲线。     

Cu-Cr原位复合材料中Cu/Cu、Cu/Cr界面HRTEM分析

对大变形制备的Cu-Cr原位复合材料的相界面进行HRTEM分析.结果表明:在Cu/Cu界面观察到两种界面衬度,即完全共格和错配位错衬度;Cu/Cr界面观察到完全共格和波纹图衬度.且发现在应变量η=6.43时,Cu/Cr界面中的Cr侧通过晶内畸变位错调节与基体的应变差异,保持界面的共格状态.     

Cu-Cr原位复合材料组织性能研究

采用感应加热熔炼及通过热锻和线拉变形结合中间热处理制备了Cu-15％Cr原位复合材料，用SEM和TEM等技术对形变Cu—Cr原位复合材料的Cr纤维形成过程、立体形态进行了分析。结果表明，在变形过程中Cr树枝晶发生转动，平行于线轴方向排列；Cr纤维立体形态则为卷边的薄片状。测定了形变Cu—Cr原位复合材料的抗拉强度，分析表明，强度随变形量的增加而提高，与纤维相间距呈Hall—Patch关系。     

Cu-Fe-Cr原位复合材料的纤维相结构

通过感应熔炼和冷拔变形制备了Cu 16Fe 2Cr原位复合材料 ,将铜基体选择腐蚀后提取出了纤维 ,采用SEM和TEM观察分析了纤维相结构。在较低的应变量 (η =1.6 7)时 ,纤维不均匀 ,随着变形量的增大 (η =5 .42 ) ,纤维外形变得均匀。在 η =5 .42时 ,一个显著的特点是单根Fe Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元 (宽度约为 10 0nm) ,通过亚单元共同的 [110 ]衍射获得了晶粒之间的相对取向 ,相邻晶粒的取向角在 3°～ 15°之间。     

Cu-Fe-Cr原位复合材料中的纤维相

通过感应熔炼、铸造、锻造和冷拔变形制备了Cu-16Fe-2Cr(质量分数,％)原位复合材料,最终线材(其轧制后的冷拔变形量达到η=ln(A_0/A)=5.42,A_0和A分别为冷拔起始和冷拔后线材的横截面面积)的抗拉强度为980 MPa。将Cu基体选择腐蚀后提取出纤维,采用SEM和TEM观察分析纤维相组织形态。在较低的应变量时,一些Fe—Cr纤维保持着与铸态树枝晶相同的bcc单晶结构,选区电子衍射表明纤维已经形成了〈110〉织构。在较高的应变量时,单根Fe-Cr纤维分为一些由晶界隔开的平行亚单元(宽度约为100 nm),通过亚单元共同的[110]衍射获得了晶粒之间的相对取向关系,相邻晶粒的偏差角在11°—82°之间。根据Hall-Petch关系讨论了原位复合材料的强度问题。     

Cu-Cr原位复合材料组织性能研究

采用感应加热熔炼及通过热锻和线拉变形结合中间热处理制备了Cu-15%Cr原位复合材料,用SEM和TEM等技术对形变Cu-Cr原位复合材料的Cr纤维形成过程、立体形态进行了分析.结果表明,在变形过程中Cr树枝晶发生转动,平行于线轴方向排列;Cr纤维立体形态则为卷边的薄片状.测定了形变Cu-Cr原位复合材料的抗拉强度,分析表明,强度随变形量的增加而提高,与纤维相间距呈Hall-Patch关系.     

合金元素及中间退火对Cu-Cr系形变原位复合材料组织和性能的影响

采用冷拔结合中间退火工艺制备出Cu-13%Cr-0.24%Zr、Cu-15%Cr-0.24%Zr和Cu-15%Cr形变原位复合线材。研究了Cr含量、Zr元素、中间退火温度及次数对线材极限抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Zr元素可显著提高材料的强度,且对其导电性能影响不大;提高Cr元素含量,对材料的强度有一定贡献,但效果不明显。增加中间退火次数和提高中间退火温度都会使材料的极限抗拉强度降低,导电率升高。本实验中,通过两次500oC中间退火工艺制备的Cu-15%Cr-0.24%Zr线材获得较为优异的综合性能,抗拉强度达到1056MPa,导电率达到73%IACS。     

Cu-Cr-Zr形变原位复合材料的微观结构及热稳定性研究

采用真空熔铸与形变原位复合的方法制备了Cu-Cr-Zr形变原位复合材料.研究了Cu-Cr-Zr合金铸态、变形态和最终变形态经不同温度退火后材料的显微组织,测定了三种工艺的最终变形态经不同温度退火后材料的抗拉强度.结果表明,Cu-Cr-Zr合金经室温变形后,Cr相由铸态的树枝晶逐渐转变成细纤维状形,横截面呈薄片弯曲状,且应变量越大,纤维越均匀细化;随着最终退火温度的提高,Cu基体发生回复再结晶,Cr纤维逐渐分裂最终球化;Cu-Cr-Zr形变原位复合材料抗软化温度达到550℃.当退火温度低于600℃时,电导率随着温度的升高而增大,而当温度高于这个温度,电导率急速下降.     

高强度高导电的形变Cu-Fe原位复合材料

通过合金成分和变形工艺研究, 制备了一种高强度高导电性的形变Cu-Fe原位复合材料.实验结果表明, 铁含量越高, 强度越高, 导电性越低; 加入少量镁或锆, 可提高强度, 但同时损失导电性.在变形过程中, 加入适当的中间热处理, 在改变强度不太大的前提下, 能大大提高导电性.通过合理选择合金成分和变形工艺流程, 可制备不同强度和导电性等级要求的Cu-Fe原位复合材料.     

自生复合Cu-Cr合金综合性能的热稳定性

研究了用于电车线材料的自生复合Cu Cr合金的综合性能及其热稳定性。实验表明 :自生复合Cu Cr合金不仅在室温下具有优良的综合性能M指标 (σ2b·σr) ,而且还具有良好的热稳定性。室温下 ,自生复合Cu Cr合金线的综合性能可高达 18.3× 10 6MPa2 · % ,高于目前所知各种铜合金电车线 ;而在 5 0 0℃ ,3h加热保温条件下 ,自生复合Cu Cr合金的综合性能仅下降 3%。同时分析了自生复合合金热稳定性与强化机制的关系     

冷轧Cu-15Cr原位复合材料性能及Cr纤维相高温稳定性

采用冷轧变形结合中间退火得到形变Cu-15Cr原位纤维增强复合材料。利用扫描电镜、电子拉力试验机及数字微欧计研究退火温度对材料的Cr纤维形貌、抗拉强度及导电性能的影响。结果表明:Cr纤维的高温不稳定性是边缘球化和晶界开裂的结果;随退火温度升高,Cr纤维的高温失稳过程为Cr纤维发生边缘球化、球化向Cr纤维中心扩展、Cr纤维晶界开裂(三叉晶界处)、Cr纤维断裂。随退火温度升高,Cu-15Cr原位复合材料抗拉强度逐渐降低,导电率先逐渐升高,在550℃达到峰值84.4%IACS后迅速下降;经450℃退火,能得到具有较好综合性能的冷轧Cu-15Cr原位复合材料,其抗拉强度达到656 MPa,导电率达到82%IACS。     

Zr对Cu-15Cr原位复合材料Cr纤维相及性能的影响

通过冷轧变形并结合中间退火制备了Cu-15Cr和Cu-15Cr-0.24Zr形变原位纤维复合薄板材料。采用扫描电子显微镜、拉伸试验机和电阻率测试仪研究了Zr及退火温度对Cr纤维形貌、合金强度及导电性能的影响。结果表明:Cr纤维随退火温度升高依次发生:边缘球化、晶界开裂和纤维断裂;Zr的加入使Cr纤维球化、断裂行为延迟约100℃;Zr提高了复合材料的抗拉强度,并使其抗软化温度提高100℃;450℃时,Cu-15Cr的抗拉强度/导电率达到良好的匹配,为656 MPa/81.7%IACS,550℃时,Cu-15Cr-0.24Zr的抗拉强度/导电率达到良好的匹配,为722 MPa/81.3%IACS。     

Thermal stability of Cr–Cr3Si eutectic microstructures

The thermal stability of Cr–Cr₃Si lamellar eutectic composites was investigated at temperatures up to 1400 °C. In drop-cast Cr–Cr₃Si, coarsening was found to be interface controlled. The coarsening rate could be reduced by microalloying with Ce and Re, two elements which were chosen because they were expected to segregate to the Cr–Cr₃Si interfaces. Similarly, directional solidification, which is also expected to lower the Cr–Cr₃Si interfacial energy, was found to dramatically decrease the coarsening rate.     

Microstructure of directionally solidified Cu-Cr composites

Cu-Cr composites were prepared by self-made directional solidification equipment with the high temperature gradient and double-zone heating. The microstructural evolution was investigated during the directional solidification with the different solidification rate for Cu-1.0%Cr, Cu-1.7%Cr and Cu-5.6%Cr alloys, respectively. It is shown that for the hypoeutectic Cu-1.0%Cr alloy, the general microstructures consist of primary α(Cu) phase and the rod-like or needle-like (α β) eutectics, and for the hypereutectic Cu-1. 7%Cr and Cu-5.6%Cr alloys, α(Cu)phase, primary β(Cr) phase and (α β) eutectics coexist. With the increase of the solidification rate, the morphology evolution of every phase is that, 1st cellular(dendrite) of α(Cu) phase thins and cellular(dendrite) spacing shortens gradually, (α β) eutectics set in α(Cu) cellular or dendrite, and primary β(Cr) phase distributes unevenly on α (Cu) matrix, whose morphology undergoes the change from dendrite to particle.     

Sintering mechanisms of Cu-Cr metallic composites

Sintered Cu-Cr composites are widely used as electrical contacts for medium voltage circuit breakers. These materials take advantage of the high thermal and electrical conductivity of Cu and of the refractory and oxygen getter properties of reinforcing Cr particles. Although uniaxial compaction followed by free sintering is a cost-effective route for the net-shape manufacturing of Cu-Cr contacts, the sintering mechanisms of these composites are not well documented. This work analyses the solid-state sintering mechanisms of Cu-Cr powder mixtures using dilatometric and thermogravimetric analyses, completed with microstructural observations. Comparison of pure Cu and of Cu-Cr sintering evidences two main effects of Cr on the sintering of the Cu matrix: i) Cr prevents swelling by fixing in the solid phase the gas compounds produced by reaction of the powder with the atmosphere; ii) Cr limits densification through constrained sintering of the Cu matrix. These effects can balance each other. The role of Cr content and atmosphere is analyzed and discussed to the purpose of optimizing the densification of the composites.     

Structures and properties of deformation-processed Cu-16Fe-2Cr in-situ composites

1　INTRODUCTIONTheCubasedinsitucomposites,whichconsistofCumatrixsreinforcedwithbccorfccmetalssuchasNb[13] ,Ta[4 ] ,Cr[56 ] ,Fe[8,9] andAg[10 ,11] havebeendevelopedtomeettheincreasingindustrialre quirementsformaterialswithhigherstrengthandhigherelectricalconductivity .Thesesocalledinsitucompositesare generallymanufacturedbyvacuumcastingorpowdermetallurgyfollowedbyheavycolddrawingorrolling ,andaresuperiortotheartificialcompositessuchascarbonfilamentreinforcedcoppercompositesduetotheirecon…