Cu-15Fe-0.1Zr原位复合材料组织和性能的研究

用大气熔铸法结合冷拔、冷轧两种变形方式,制备了丝状和带状形变Cu-15Fe-0.1Zr原位复合材料.用扫描电子显微镜、精密万能试验机和电阻测量仪对其微观组织、抗拉强度和导电性能进行了研究.微观组织观察表明:经拉拔和轧制所制备的线材和带材的横截面组织形貌有明显差异,带材的横截面形貌为铜基体上均匀分布着蠕虫状第二相Fe;而带材的横截面组织形貌为铜基体上定向分布着与轧制方向平行的略有弯曲的长条状第二相Fe.抗拉强度和导电率的测试结果表明:相同应变量和相同退火温度下,线材的抗拉强度和导电率均高于带材;当应变量为2.77,退火温度为400℃时,二者的抗拉强度达最大值,分别为751 MPa和694 MPa;退火温度为500℃时,二者的导电率达最大值,分别为50.6%IACS和49.8%IACS;退火温度为550℃时,材料开始软化.     

退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响

研究了不同退火温度对25Mn-3Si-3Al-TWIP钢组织和力学性能的影响.结果表明经1000℃退火后,此钢种可达到640MPa左右的抗拉强度和255MPa左右的屈服强度以及82%以上的延伸率,具有较好的综合力学性能.其室温组织为单相奥氏体基体的退火孪晶,通过TEM观察内部为大量的层错和孪晶共存结构.在随后的拉伸变形过程中产生大量形变孪晶,发生了TWIP效应——孪晶诱发塑性效应,使钢板具有优良的力学性能.     

形变时效工艺对低铍Cu-Ni-Be合金力学性能和电导率的影响

运用正交设计研究形变时效工艺(冷变形量、时效温度和时效时间)对低铍含量Cu-Ni-Be合金力学性能和电导率的影响,并通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对其显微组织进行分析。研究结果表明:在形变时效处理的3个主要工艺参数中,时效时间对抗拉强度、屈服强度和相对电导率的影响最大,时效温度次之,冷变形量最小;合金在经过37.5%冷变形的轧制后,在470℃时效2h,γ″析出物细小且弥散分布在基体中,合金具有较好的综合性能。     

原位形变Cu-14.5%Fe复合材料的组织和性能研究(Ⅱ)——力学和导电性能

研究了不同形变量下原位形变Cu-14.5%Fe(体积分数)复合材料力学和导电性能.结果表明,Cu-14.5%Fe复合材料的弹性模量为134.41 GPa,与混合定律的计算值(138 GPa)相吻合;当形变量大于5后,Cu-Fe复合材料的强度已超出混合定律的预测强度,且超出的强度ΔσD与Fe纤维间距d间满足:ΔσD=-188+465×d-1/2的关系;Cu-14.5%Fe复合材料的电阻率主要受Fe元素成分的影响,在形变过程中导电率在49.54%～56.89%IACS的范围内波动.     

铜-石墨复合材料性能与石墨形状和粒径的相关性研究

以电解铜粉、鳞片状石墨粉及不同粒径的近球形石墨粉为原料,通过真空热压烧结工艺制备得到铜-石墨复合材料,并研究石墨形状、粒径对其显微组织、密度、致密度、电导率、硬度及抗压强度等性能的影响;在销盘式摩擦磨损试验机上考察其摩擦磨损性能,通过分析样品磨损表面的形貌,研究石墨形状和粒径对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：相比鳞片状石墨粉,采用相同粒径的近球形石墨粉有利于提高复合材料的致密度,获得更优异的力学性能,其抗压强度可以提高近65 MPa;随着近球形石墨粒径从19 μm减小到4 μm,复合材料的致密度、电导率、硬度、抗压强度和摩擦因数均逐渐降低,同时磨损量逐渐增大,其中,复合材料的电导率从28.6 %IACS降低至20.6 %IACS,抗压强度也降低约30 MPa。     

高速铁路接触线用高强高导Cu-Cr-Co/Ti合金的组织性能研究

采用真空熔炼制备了Cu-0.50Cr-xCo合金和Cu-0.50Cr-0.07Ti合金,研究了Co含量、变形量、时效温度和合金元素Co、Ti对合金的组织性能的影响。结果表明：随着Co含量的增加,Cu基体中的晶界处逐渐出现未固溶的Cr颗粒;随着变形量的增加,Cu-0.50Cr-xCo合金的显微硬度、抗拉强度分别从129.1 HV和379 MPa增加到146.2 HV和440 MPa,分别增加了13%和16%。而电导率仅从66.8 %IACS下降到65.1 %IACS;提高Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度并不能提高合金的综合性能。在实际生产中,Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度要控制在450 ℃以下;Cu-0.50Cr-0.07Ti合金的抗拉强度和电导率分别达到450 MPa和73.1 %IACS,Ti元素的强化效果明显优于Co元素的,且对Cu-0.50Cr合金的导电性能影响更小。     

Mg和Si质量比对6系铝合金性能的影响

6系铝合金中Mg和Si元素是主要强化元素,其中Mg和Si质量比是其成分配比中的重要参数。通过对材料微观组织、力学性能、导电性和韧性进行测试和分析,研究Mg和Si质量比对6系铝合金组织形貌和性能的影响。研究结果表明：随Mg和Si质量比的增加,6系铝合金组织中粗晶层厚度与析出相的尺寸均减小,屈服强度、抗拉强度和硬度均小幅度降低,电导率呈上升趋势,同时抗裂纹性能逐渐提高;当比值为1.30时,屈服强度为278 MPa,抗拉强度为300 MPa,维氏硬度为97.6 ,电导率可达51.86 %IACS,压溃裂纹长度约为10 mm,承受的载荷最大,吸收功最大,压溃性能最好。     

Cu-Fe-Cr-Ni原位复合材料的结构与性能

通过感应熔炼、浇铸、热轧和冷拔制备了Cu-Fe-Cr-Ni原位复合材料,采用XRD,SEM和TEM研究了Ni元素和拉拔变形量对其显微结构的影响。用拉伸实验测试了材料的强度,用标准四探针方法测量了材料的电阻。在Cu-Fe-Cr-Ni合金铸锭中,bcc结构的第2相为近球形颗粒形态,经过后续的变形加工,颗粒演变成了近圆形横截面的纤维。对Cu-Fe-Cr-Ni原位复合材料只进行了1次550℃中间退火,就可以获得较高的拉拔变形量(η=5.32),表明Ni的加入可以改善原位复合材料的塑性。随着拉拔变形量的增大,Cu-Fe-Cr-Ni原位复合材料的强度增加,电导率下降。     

400℃退火对ECAP形变Q235钢的强度和位错强化的影响

将经过淬火预处理和等通道转角挤压加工(ECAP)的Q235钢进行400℃退火.采用拉伸试验、X射线衍射(XRD)分析及描述强度-位错密度关系的Taylor公式,研究400℃退火对ECAP形变低碳钢的强度和位错强化的影响.拉伸试验表明:400℃退火使ECAP形变Q235钢强度降低,屈服强度从825 MPa下降到725 MPa,加工硬化能力和塑性显著提高.基于XRD分析和Taylor公式的定量计算说明,400℃退火对ECAP形变Q235钢的位错强化影响很小,实际强度的降低不是来自于位错强化的降低,而是来自于其他强化机制(晶界、亚晶界等)的降低.     

中间退火及轧制工艺对Al-Mg-Li合金塑性开裂及晶粒细化的影响

采用机械热处理法制各Al-Mg-Li合金细晶板材,研究预热温度、中间退火温度及转向轧制对板材塑性开裂及品粒细化的影响.结果表明:板材在低温(≤300℃)轧制时往往开裂,将轧制温度提高到400℃,可获得无开裂的板材,但经再结晶退火后的晶粒组织粗大,约为16μm;降低中间退火温度虽然可以明显提高晶粒细化程度,但退火后采用单向轧制,当形变量较大时,板材会出现开裂问题;中间退火后采用转向轧制,不但大形变量F板材轧制不开裂,而且细化晶粒及减小板材厚度方向层状分布的程度,再结晶后2个表面层的晶粒细小等轴,平均晶粒粒径为9.26 μm;中心层晶粒组织相对粗大略成扁平状,平均晶粒粒径为12.73 μm,约占板材总厚度的1/5.     

B元素对8030铝合金组织性能的影响

通过添加不同含量的B元素,制备了一系列8030（AlFeSiCuB）铝合金。采用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、透射电子显微镜（transmission electron microscopy,TEM）、拉伸测试和导电率测试等手段对其进行了表征。结果表明,添加B元素后明显细化了合金的晶粒,晶界也更加干净,经过均匀化退火后,晶界上的微合金化元素和杂质元素均匀地扩散到合金内部,进一步净化了晶界,合金的抗拉强度和导电率都得到明显的提高。当B元素的含量为0.04 wt.%（wt.%为质量分数）时,合金的综合性能最优,均匀化退火后,合金的导电率达到60.8 %IACS。经过90%的冷变形,合金的抗拉强度从94.1 MPa升高到167.2 MPa。     

退火温度对单向纤维晶纯铜线材组织性能影响

对退火前后单向纤维晶纯铜线材组织进行了观察，测试了其力学与导电性能，结果表明：在300℃以下退火时，线材的金相显微组织与退火前相比没有明显变化，仍然保持为连续纤维晶，其抗拉强度有所下降，延伸率有所增加；在400℃退火时，线材发生完全再结晶，且有孪晶生成；500％退火时，再结晶晶粒长大；在400℃以上退火时，抗拉强度大幅度下降，延伸率显著增加；在200～400℃的范围退火时，电导率增加，但增幅较小。     

镀钨碳纳米管增强铜基复合材料的制备及性能

采用羰基热分解法对多壁碳纳米管表面进行镀钨处理,并以镀钨碳纳米管和电解铜粉为原料,进行机械球磨混粉和放电等离子体烧结,制备了镀钨碳纳米管/铜基复合材料.采用场发射扫描电镜观察了粉体和复合材料的组织形貌,并对复合材料物相进行了X射线衍射分析.探讨了镀钨碳纳米管含量和放电等离子体烧结温度对复合材料致密度、抗拉强度、延伸率和电导率的影响.结果表明,镀钨碳纳米管质量分数为1%和烧结温度为850℃时,复合材料的致密度、抗拉强度和电导率最高.与烧结纯铜相比,复合材料的抗拉强度提高了103.6%,电导率仅降低15.9%.     

Aluminum matrix composites reinforced by molybdenum-coated carbon nanotubes

To extend the application of carbon nanotubes (CNTs) and explore novel aluminum matrix composites, CNTs were coated by molybdenum layers using metal organic chemical vapor deposition, and then Mo-coated CNT (Mo-CNT)/Al composites were prepared by the combination processes of powder mixing and spark plasma sintering. The influences of powder mixing and Mo-CNT content on the mechanical properties and electrical conductivity of the composites were investigated. The results show that magnetic stirring is better than mechanical milling for mixing the Mo-CNTs and Al powders. The electrical conductivity of the composites decreases with increasing Mo-CNT content. When the Mo-CNT content is 0.5wt%, the tensile strength and hardness of Mo-CNT/Al reach their maximum values. The tensile strength of 0.5wt% Mo-CNT/Al increases by 29.9%, while the electrical conductivity only decreases by 7.1%, relative to sintered pure Al. The phase analysis of Mo-CNT/Al composites reveals that there is no formation of Al carbide in the composites.     

高强高导Cu-Sn-Fe合金的微观组织与性能

采用自制的铜模具制备不同成分Cu-xSn-yFe(其中x、y表示质量百分比)合金,研究对比了铸态及不同处理态下Cu-xSn-yFe合金抗拉强度和电阻率的变化规律。结果表明:随着Sn和Fe添加量的增加,Cu-xSn-yFe合金的抗拉强度和电阻率均增加。正火处理会增加合金电阻率,而与正火态的电阻率相比,轧制后的电阻率皆较低。Sn含量的变化对Cu-xSn-yFe合金电阻率的影响较大,降低含Sn量可改善Cu-xSn-yFe合金的导电性。经退火处理后,Cu-xSn-yFe合金的电阻率明显降低,抗拉强度也会略有所降低。当Fe含量为10 wt·%,Sn含量为3 wt·%时,该合金冷轧制处理后的抗拉强度达775 MPa,但电阻率仅为7.509μΩ·cm.当Fe含量为5 wt·%,Sn含量为2 wt·%时,该合金经退火处理后其抗拉强度为552 MPa,且电阻率为1.92μΩ·cm.     

Microstructure and properties of in-situ synthesized Cu-1 wt%TiC alloy followed by ECAP and post-annealing

A dispersion-strengthened copper alloy with 1 wt% TiC for commercial electrical-contact wires was prepared by in-situ reaction casting, grain-ultrafining by equal-channel angular pressing (ECAP) and subsequent annealing with aim to obtain excellent comprehensive performance. The results showed that fine TiC particles were in-situ synthesized in the as-cast Cu matrix and aggregated in clusters, and thus mechanical properties of the as-cast alloy deemed insufficient. Continued ECAP at 473 K significantly refined the grains of the as-cast alloy and improved the distribution of TiC particles. Due to multiple strengthening mechanisms, the ECAP-processed alloys maintained good conductivity with obviously enhanced tensile strength and hardness values. After post-ECAP annealing, the elongation and conductivity of the fine-grained copper alloy increased with the adequate tensile strength. The novel combined process endows the alloy appropriate performance to serve current high-frequency electrification railway systems.     

基于正交试验对铸造铝合金电导率和抗拉强度影响规律的分析

挑选了铝合金中常用的9种合金元素,根据这些元素对铝合金物理性能和微观组织的影响规律和影响机制进行了分类。通过设计四因素三变量正交试验分析了这些合金元素对Al-7Si合金导电性能和抗拉强度的影响规律,为开发兼具高导电(热)性能和高强度铸造铝合金提供了有价值的工艺参考。通过对比发现,Sr元素能有效将共晶Si相变质为纤维状,这有利于合金电导率的提升;质量分数为0.6%的Fe也能适当提升合金的电导率。Sb元素能有效将共晶Si相变质为细小片状,这有利于合金抗拉强度的提升;质量分数为0.5%的Ni或0.5%的Zn也能适当提升合金的抗拉强度。Sr和Sb同时加入合金中,共晶Si相的变质效果会恶化,并导致粗大片状共晶Si相析出。     

深冷处理对Cu-Fe原位复合材料性能的影响

对Cu-14Fe和Cu-14Fe-0.1Ag原位复合材料深冷处理前后的力学性能和导电性进行了研究。结果表明:深冷处理后Cu-14Fe的抗拉强度提高了106 MPa,而Cu-14Fe-0.1Ag的抗拉强度却没有变化;深冷处理后Cu-14Fe的电导率增加了6.06%IACS,而Cu-14Fe-0.1Ag的电导率几乎没有增加。     

Effect of pre-recovery on microstructure and properties of rolled Al-12.18Zn-3.31Mg-1.43Cu-0.20Zr-0.04Sr aluminum alloy

The independently designed and manufactured ultra-high-strength aluminum alloy Al-12.18 Zn-3.31 Mg-1.43 Cu-0.20 Zr-0.04 Sr was investigated via scanning electron microscopy observations, X-ray diffraction analysis, hardness tests, electrical conductivity tests, tensile tests, intergranular corrosion tests, and exfoliation corrosion tests. The effect of pre-recovery on the microstructure and mechanical properties of this aluminum alloy was also studied. The results show that the pre-recovery heat treatment releases deformation energy, inhibits recrystallization, and decreases the dislocation density. Although the pre-recovery heat treatment has little effect on the hardness, electrical conductivity, and elongation of this aluminum alloy, it can dramatically improve the alloy's tensile strength(the maximum tensile strength increased from 785.0 MPa to 809.2 MPa). Moreover, the tensile properties of this aluminum alloy have a certain degree of isotropy, and the pre-recovery heat treatment does not affect this property. In addition, the rolled aluminum alloy exhibits good corrosion resistance, but the effect of the pre-recovery heat treatment on the alloy's resistance to intergranular and exfoliation corrosion is negligible.