Al/Cu扩散偶相界面的实验研究

采用“铆钉法”制备了Al/Cu曲面接触扩散偶,用彩色金相、显微硬度测试方法对其界面区域进行了观察分析。实验结果表明,烧结温度对相层数量起主要作用,并和保温时间一起影响扩散溶解层厚度。在873 K,823~723 K,623 K扩散偶的扩散溶解层分别由4个,3个,1个相组成,在Al/Cu扩散偶中各相层的硬度由铜侧相向铝侧相逐渐增大并在出现硬度峰值后减小。     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用"铆钉法"制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶.用光学显微镜和彩色金相技术,研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素.研究表明,界面迁移过程受原子的扩散控制;温度是影响界面迁移的主要因素,保温时间是次要因素;试样烧结过程中Cu/Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大.     

固相扩散Cu/Al界面研究

利用“铆钉法”制备了界面为曲面的Cu-Al扩散偶。用光学显微镜和彩色金相技术，研究了烧结过程中界面的迁移情况及其影响因素。研究表明，界面迁移过程受原子的扩散控制；温度是影响界面迁移的主要因素，保温时间是次要因素；试样烧结过程中Cu／Al界面双向迁移并且向Al侧迁移的程度较大。     

Al/Fe/Ni界面固态扩散实验分析

采用“铆钉法”制备了含有Al／Fe／Ni和Fe／Ni两相界面和Al／Fe／Ni三相交接点的扩散偶,利用光学显微镜、扫描电镜背散射技术和微区能谱分析技术对扩散偶的界面反应区域进行了观察分析。结果表明,两相界面处金属间化合物新相的生成受扩散动力学和热力学双重因素的控制,Al／Ni和Al／Fe两相界面均生成富Al金属间化合物,Fe／Ni界面上只存在界面模糊的固溶体组织,Al／Fe／Ni三相交接点附近没有三元金属间化合物生成。     

冷轧压下率对Cu/Al复合板界面和性能的影响

研究了不同冷轧压下率对铸轧法制备的Cu/Al复合板材界面微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:冷轧过程中压下率过大时界面层会发生断裂而破碎,进而影响复合材料性能。冷轧压下率从29%逐渐增加到57%时,界面层的破碎程度逐渐加重,复合板抗拉强度逐渐增大,延伸率则随之下降,同时剥离强度先迅速减弱后缓慢增强。当冷轧压下率达到57%时,界面扩散层被严重破坏,形成大量纯铜和纯铝直接接触、无明显扩散的结合界面,铜铝复合板主要靠机械咬合力结合。     

冷轧压下率对Cu／Al复合板界面和性能的影响

研究了不同冷轧压下率对铸轧法制备的 Cu／Al复合板材界面微观组织和力学性能的影响。研究结果表明：冷轧过程中压下率过大时界面层会发生断裂而破碎,进而影响复合材料性能。冷轧压下率从29％逐渐增加到57％时,界面层的破碎程度逐渐加重,复合板抗拉强度逐渐增大,延伸率则随之下降,同时剥离强度先迅速减弱后缓慢增强。当冷轧压下率达到57％时,界面扩散层被严重破坏,形成大量纯铜和纯铝直接接触、无明显扩散的结合界面,铜铝复合板主要靠机械咬合力结合。     

Si/(Ni-Cr合金)/Cu扩散偶950℃相稳定性

在半导体硅片(Si)-扩散阻挡层(Ni-Cr合金)-金属互连材料(Cu)构成的体系中,Si和Ni-Cr合金之间以及Ni-Cr合金和Cu之间各构成一对扩散偶.通过制备扩散偶试样模拟相应的界面反应,实验测定950℃下界面反应产物的表观序列.从热力学的角度,分别对Cr-Ni-Si和Cr-Cu-Ni三元系中Si/(Ni-Cr)和(Ni-Cr)/Cu两个界面进行反应驱动力分析.计算获得的阶段性生成相表观序列与实验测得结果一致.     

累积叠轧Al/Cu复合板界面反应层核-壳结构形成机制

采用累积叠轧(ARB)结合多次退火处理制备了Al/Cu复合板,重点研究了Al/Cu界面反应层核-壳结构形成机制. 结果表明:Al/Cu界面反应层的形成主要依赖于退火过程中铜原子在界面处的扩散,反应产物包括Al₂Cu、AlCu、Al₄Cu₉. 轧制变形致使反应层破碎并在基体中均匀分布,轧后退火处理导致新的反应层不断形成.最终经多次叠轧及退火处理,原始铜板材全部转变为椭球状具有核-壳结构的Al/Cu金属间化合物颗粒. 8道次复合板抗拉强度最高,达到176.8 MPa,是退火态1060抗拉强度的1.74倍;0道次复合板延伸率较好,主要是Al/Cu界面分层后铝层均匀塑性变形,应力缓慢释放所致.     

真空扩散焊接(VDW)法制作扩散偶在研究原子扩散中的应用

利用扩散偶来研究碳、氮原子和氧原子在钢中的扩散是一种很有用的方法［１］。本文作者利用真空扩散焊接工艺来制作扩散偶，并为此设计制作了一台小型真空扩散焊接设备。已使用这种方法制作的扩散偶研究了碳、氮原子在不同成分钢中的扩散规律，并测出了这些原子的扩散系数。     

原位观察铜网格增强Al/Cu复合材料的断裂行为

将一种按正交法编织的铜网格作为增强体引入到铝基体中制备了Al/Cu复合材料,再借助原位拉伸扫描电镜(SEM),观察了铝铜复合材料的组织演变,研究了其断裂机理与力学性能之间的关系.结果表明:在相同轧制变形量下,25 ℃冷轧和400 ℃热轧均可破碎增强体铜网格,并使其均匀分布于基体铝板.复合板原位拉伸下的载荷-位移曲线均表现出明显的弹性阶段、塑性阶段和失效阶段,微裂纹在Cu颗粒周围和应力集中处萌生,主裂纹及其扩展主要是Cu颗粒周围界面分层开裂与微裂纹沿滑移线方向的扩展共同作用下形成的,并且最终沿滑移线的断裂路径与单轴拉伸方向呈45°.发生在Al层的塑性断裂和Al/Cu结合界面上的界面分层断裂是Al/Cu复合板两种主要的失效方式.     

Investigation on the interface of Cu/Al couples during isothermal heating

The evolutionary process and intermetallic compounds of Cu/Al couples during isothermal heating at a constant bonding temperature of 550℃ were investigated in this paper. The interfacial morphologies and microstructures were examined by optical microscopy, scanning electron microscopy equipped with energy dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction. The results suggest that bonding is not achieved between Cu and Al at 550℃ in 10 min due to undamaged oxide films. Upon increasing the bonding time from 15 to 25 min, however, metallurgical bonding is obtained in these samples, and the thickness of the reactive zone varies with holding time. In the interfacial region, the final microstructure consists of Cu₉Al₄, CuAl, CuAl₂, and α-Al + CuAl₂. Furthermore, these results provide new insights into the mechanism of the interfacial reaction between Cu and Al. Microhardness measurements show that the chemical composition exerts a significant influence on the mechanical properties of Cu/Al couples.     

激光诱导氧化辅助铣削SiCp/Al复合材料试验研究

为了提高碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)的切削加工性,本文提出了一种激光诱导氧化辅助铣削的复合加工方法。在激光参数为平均功率10 W,扫略速度为2 mm/s,扫略间距为10 μm的条件下,能够获得疏松多孔氧化层,从而提高加工效率和加工质量。本文主要研究该材料在激光辐照下的氧化机理,以及铣削过程中铣削参数对切削力和表面完整性的影响规律。在铣削深度为0.1 mm,每齿进给量为0.005 mm/z时,加工质量最佳。     

Microstructural characterization of Cu/Al composites and effect of cooling rate at the Cu/Al interfacial region

Cu/Al composites are of vital importance in industrial applications because of their numerous advantages. The influence of bonding temperature and cooling rate on the microstructure and morphology of Cu/Al composites was investigated in this paper. The interfacial morphology and constituent phases at the Cu/Al interface were analyzed by optical microscopy and field-emission scanning electron microscopy equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy. The results indicate that effective Cu-Al bonding requires a higher bonding temperature to facilitate interdiffusion between the two metals. The microstructural characteristics are associated with various bonding temperatures, which impact the driving force of interdiffusion. It is observed that cooling rate exerts a significant influence on the morphology and amount of the intermetallic compounds at the interfacial region. Meanwhile, microhardness measurements show that hardness varies with the bonding temperature and rate of cooling.     

FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

纤维(FRP)与混凝土的粘结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题.采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的粘结性能进行了试验研究.分析了FRP应变、局部粘结剪应力发展规律以及沿粘结长度在各级荷载下的分布规律.考察了混凝土强度和FRP粘结长度对粘结强度等粘结性能的影响.验证了FRP有效粘结长度,探讨了有效粘结长度的影响因素,计算得到了局部粘结剪应力-滑移关系曲线.通过对试验结果的统计回归分析,提出了局部粘结剪应力-滑移本构关系模型以及有效粘结长度计算公式,分析结果与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用及完善相应规范的编制参考.