旋转磁场调控优化Cu-Cr-Zr-Si合金组织和性能

凝固过程是金属材料制备的核心环节，该过程决定了金属的铸态组织及性能。本文以Cu-Cr-Zr-Si合金为研究对象，对其施加旋转磁场，研究了真空下不同磁场电流对Cu-Cr-Zr-Si合金的凝固组织和性能的影响。组织结果表明，随磁场电流增大，晶粒尺寸减小。当磁场电流从40 A增加至120 A，基体的晶粒尺寸从270 μm细化至58 μm。此外，还观察到晶粒形貌逐渐从柱状晶转变为等轴晶，随磁场电流增大，等轴晶区域占比逐渐增加。性能分析表明：相比于未加磁场的合金，在磁场电流 I=40，80 和 120 A 条件下，合金抗拉强度分别提高了 6.1%，7.3%和19.2%；屈服强度提高了6.1%，10.%和19.4%；伸长率则分别提高17.4%，26.1%和60.9%。强度和塑性的提高主要归因于晶粒细化和等轴晶粒占比的提高。合金电导率在很大程度上不受旋转磁场的影响。在凝固过程中施加旋转磁场被认为是调控微观组织实现性能提高并可规模化生产的关键技术。     

多粒径颗粒对石墨烯/铝基复合材料组织及性能的影响

采用球磨和真空热压烧结结合的工艺制备石墨烯增强铝基(Gr/Al)复合材料，研究不同粒径铝粉混合对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，利用球体最密堆积原理设计的多粒径铝粉混合，M₁(1μm∶10μm按1∶1.5混合)和M₂(10μm与100μm按1∶1.5混合)的致密度均高于单一粒径的试样(S),M₂致密度达到96.2%。M₁试样抗拉强度和伸长率相较于S试样有所降低，M₂试样抗拉强度和伸长率均提高，其中伸长率提升31.8%。多粒径混合可促进分散小粒径铝粉和石墨烯，有效降低孔隙率，在减少原始颗粒界面的同时增加裂纹扩展路径，大尺寸粒径颗粒的加入使得复合材料的塑性大幅提升。     

电触头用Cu-W合金的微观组织及抗烧蚀机理研究

通过熔渗法制备了真空断路器触头用Cu-70W, Cu-80W和Cu-90W（%，质量分数）合金，并通过激光烧蚀实验测试其抗烧蚀性能。通过实验验证及建立传热-流场耦合数学模型探究了Cu-W合金激光烧蚀过程，并解释了其抗烧蚀机理，阐明了W含量及激光功率对合金烧蚀行为的影响机制。计算和实验结果表明，激光能量沿光斑中心向外呈高斯分布，合金中靠近光斑中心和远离光斑中心的区域由于受热量递减会分别蒸发和熔化。Cu-W合金局部受热熔化，激光加热区域附近将出现沿区域中心向外发散的温度梯度，显著影响周围流场，使中心高温气流向四周低温区域流动，从而使合金熔体飞溅。通过仿真计算及实验验证，发现W的烧蚀深度约为50μm，远低于Cu的烧蚀深度（>100μm），表明高熔点的富W相可以通过减小烧蚀深度来显著提高Cu-W合金的耐烧蚀性。计算与实验结果呈现较高的匹配性，这将有助于数学模型在合金激光加工领域的应用。