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。     

时效对Cu-Cr-Zr-C-RE合金显微硬度及导电率的影响

研究了冷变形后时效温度和时间对用喷铸成形得到的名义成分为Cu-0.2Cr-0.5Zr-0.04RE(55%wtLa+45wt%Ce)的合金显微硬度和导电率的影响。结果表明,在470℃时效1h,显微硬度达到Hv100172.9,导电率达到80.7%IACS,此时显微硬度和导电率的配合较好。     

形变热处理对Cu0.3Cr0.1Zr合金上引铸坯杆组织性能的影响

通过对上引Cu-0.3Cr-0.1Zr合金固溶处理、冷拉拔以及随后的时效处理工艺,研究冷拉拔形变及时效对材料力学性能、导电性能及组织结构的影响规律.结果表明:时效前的冷拉拔变形能提高Cu-0.3Cr-0.1Zr合金的力学性能而保持较高的导电率;合金在950 ℃固溶1 h后,经70%冷拉拔变形和500 ℃时效4 h,合金抗拉强度和导电率分别达到了418 MPa和87 %IACS;时效合金组织转变过程为:固溶体→G.P.区→Cr+Cu₄Zr,析出相对位错运动的阻碍是合金强化的重要机制.     

时效处理对Cu-Cr-Ti合金组织与性能的影响

由于高强、高导Cu-Cr-Zr合金在工业化生产熔炼时不易控制Zr的收得率,通过采用Ti替代Zr,以期获得易熔炼以及性能与Cu-Cr-Zr合金相当的时效强化型Cu-Cr-Ti合金。采用真空感应熔炼技术,经过热锻、固溶、冷轧、时效共4道工序,制备了Cu-Cr-Ti合金板材;对时效后的Cu-Cr-Ti合金的组织状态、析出相形态、析出相与基体的界面关系进行了分析;对合金的抗拉强度和导电率进行了测试。结果表明：450 ℃时效60 min后,Cu-0.45Cr-0.14Ti合金的综合性能最佳,抗拉强度和导电率分别达到620 MPa和64.9 %IACS;Cu-0.45Cr-0.14Ti合金中纳米尺寸的Cr强化相呈现椭圆形和双花瓣形,2种形状的析出相粒子均为面心立方结构,且均与基体保持完全共格关系。     

时效对Cu-Cr-Zr合金显微硬度及导电率的影响

探讨了时效工艺及形变量对Cu 0 .3Cr 0 .15Zr合金显微硬度及导电率的影响。结果表明 ,合金经 92 0℃固溶处理后在 4 2 0℃及 4 6 0℃时效可分别达到较好的硬度和导电率 ,分别达 183HV和 6 8%IACS ;时效前对合金加以适当冷变形可加速合金时效析出过程。影响合金导电率的主要因素是基体中固溶元素的含量 ,含量越高 ,导电率越低 ,反之则越高。而时效前冷变形可以增加合金内部位错等缺陷的数量 ,加速了合金第二相的析出。     

稀土La的添加对Cu-Cr-Zr合金组织与性能的影响

本文采用真空电弧熔炼-水冷铜坩埚法制备了Cu-Cr-Zr-La合金,并在450℃对合金进行了时效处理,研究了Cr含量及稀土La的添加对合金组织和性能的影响。研究表明,Cu-Cr-Zr合金的导电率随着Cr含量的增加呈下降趋势,其布氏硬度随着Cr含量的增加先增加后减小。合金中加入微量稀土元素La后,组织细化,等轴状晶粒所占比例提高。时效态Cu-1.2Cr-0.15Zr-0.1La合金的硬度和导电率明显提高,分别达到了143.1HB和78.6%IACS。X射线衍射(XRD)分析表明,经时效处理后,Cu的晶格参数有所减小,其衍射峰向右偏移,晶格畸变程度明显减小。     

时效处理对Cu-Fe-P合金硬度和导电率的影响

研究了时效及时效前的冷变形和时效后冷却方式对Cu 2 .5wt? 0 .0 3wt%P合金显微硬度和导电率的影响。结果表明 ,合金固溶后 ,时效前冷变形可促进析出相形核和生长 ,而时效后炉冷比空冷更易获得较高导电率 ;在 5 2 5℃时效 3h ,随炉缓冷可使合金导电率达 6 7%IACS ,再经 80 %冷变形 ,4 2 0℃时效 3h后 ,可以使合金导电率和显微硬度进一步提高 ,精整变形后 ,分别达 6 8%IACS和 14 5HV。     

微量Co对Cu-0.2Be合金组织性能的影响

采用大气熔铸工艺制备不同Co含量的Cu-0.2Be-XCo合金（X=0、0.5%、1.0%,质量分数）,采用维氏硬度计、金属电导率测试仪及金相显微镜对合金的性能及组织进行测试.结果表明：随着Co含量的增加,铸态Cu-0.2Be-XCo合金的中心等轴晶区域逐渐扩大、粗大柱状晶区域减小,晶粒明显细化;Co的添加提高了铸态合金硬度,但同时降低了导电率,Cu-0.2Be-1.0Co合金的硬度较Cu-0.2Be合金增加23.5%,而导电率降低39.9%.合金经950℃×1 h固溶+460℃不同时间时效后,Cu-0.2Be合金导电率及硬度随时效时间基本不发生变化,Cu-0.2Be-0.5Co合金及Cu-0.2Be-1.0Co合金导电率及硬度在时效初期（0~2 h）急剧升高,中期（2~4 h）缓慢增加,后期（4~8 h）趋于稳定.时效态Cu-0.2Be-0.5Co合金的综合性能较佳,经460℃×2 h时效,导电率为57.1%IACS,硬度（HV）为243.     

合金化与热处理对Al-6.5Zn-2.1Mg-2.0Cu合金组织和性能的影响

为了提高Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的综合性能,采用合金化的方法制备了五种不同成分的Al-6.5Zn-2.1Mg-2.0Cu-0.5Ho合金,经过均匀化和时效处理后,采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、拉伸试验机、显微硬度计、涡流电导仪等方法对各状态下合金的组织和性能进行了研究。结果表明,一定含量的Zr元素能起到细化合金组织的作用,合金在铸态、均匀化处理和时效处理状态下的抗拉强度均随Zr含量的增加先上升后下降,当Zr含量为0.2%时达到峰值,分别为260、327、417 MPa。显微硬度的变化趋势与抗拉强度的变化趋势基本一致,但导电率却随着Zr含量的增加而降低。而同一成分合金,时效处理均能提高合金的抗拉强度、显微硬度和导电率,该处理方法是提高Al-6.5Zn-2.1Mg-2.0Cu-0.5Ho合金性能的有效手段。     

直流电流时效对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金显微硬度的影响

对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金先固溶再冷变形,进行了450℃下不同时效时间及不同电流密度的时效试验。研究了不同电流密度对Cu-0.33Cr-0.06Zr合金时效后硬度的影响。研究结果表明:电流密度越大,合金到达硬度峰值的时间越短。合金在电流密度为400A.cm-2下,时效0.25h就到达峰值227HV。对比无电流下时效,大密度的直流电流在时效初期能大大提高合金的硬度,时效后期则会降低合金的硬度。     

四元Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0.1MPa纯氧中氧化行为研究

研究了Cu-20Ni-20Cr-2Si合金在900℃,0.1 MPa纯氧中的氧化行为。结果表明：合金由三相组成,氧化动力学偏离抛物线规律,其瞬时抛物线速率常数随时间而降低。与前面研究的三相Cu-20Ni-20Cr合金形成含有所有组元氧化物及它们复合氧化物的复杂氧化膜结构不同,目前研究的Cu-20Ni-20Cr-2Si合金内部形成了连续的Cr2O3层,这是由于向Cu-20Ni-20Cr合金中加入了第四组元Si后,降低了合金表面活泼组元形成氧化物所需的临界浓度,使合金表面易于形成活泼组元氧化物膜。     

电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型

通过对Cu-0.2%Al合金施加直流、交流和脉冲电场发现,Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加,呈不同程度的减小趋势.为了进一步研究溶质Al的活度减小的原因,对Al-5%Cu合金在熔融状态下进行了液态淬火.通过淬火后的金相组织观察发现,电场作用下液态金属的结构发生了明显的变化,溶质在合金溶液中的分布发生了沿某一个方向聚集的现象.从而揭示了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的本质,并在此基础上建立了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的理论模型.     

电场对Cu-Al合金活度及液态淬火组织的影响

通过对Cu-5Al合金施加直流、交流和脉冲电场，发现Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加，其趋势不同程度地减小。为研究溶质Al活度减小的原因，对合金在熔融状态下进行淬火。淬火后的金相组织观察表明，电场作用下溶质在合金溶液中沿某一个方向聚集，这为揭示活度的本质及活度在电场下变化的原因提供了可靠的证据，同时从另一个角度证明了液态金属中存在短程有序。     

Cu和La对Al-12.6Si合金微观组织和性能的影响

研究了La加入量为0.3%时,铜质量分数(0.3%,0.8%,1.3%,1.8%和2.5%)对共晶铝硅合金(Al-12.6Si)微观组织和力学性能的影响.结果表明:当La的加入量为0.3%时,共晶硅由片状和针状变为点状和短棒状,达到了完全变质的状态.随着铜加入量的增加,合金中的Al2Cu相的数量增多、尺寸增加,合金的抗拉强度和硬度逐渐增大,延伸率有所下降;当Cu加入量为2.5%时,Al-12.6Si-2.5Cu-0.3La合金的抗拉强度为241.4MPa,延伸率为4.82%,硬度为83.9HV,与Al-12.6Si合金相比这些力学指标分别提高了58.1%,41.8%和30.9%,合金的力学性能...     

时效状态对Cu-Cr-Zr系合金性能的影响

采用不同时效状态和随后形变热处理工艺制备了Cu-Cr-Zr系合金,采用微观组织观察、硬度和导电率测试等手段研究了不同时效状态对双级时效Cu-Cr-Zr系合金性能的影响.结果表明：欠时效+冷轧+时效工艺和峰时效+冷轧+时效工艺制备的Cu-Cr-Zr-Mg-Si和Cu-Cr-Zr-Ni-Si合金均可获得力学性能和电学性能的优良组合.其中：欠时效+冷轧+时效工艺所制备的合金综合性能更优,但加工热处理过程中性能变化剧烈,材料生产过程中性能均匀性不易控制;峰时效+冷轧+时效工艺制备的合金综合性能极其稳定,易于在生产中控制.不同工艺下的合金性能差异是由析出相与位错的交互作用机制不同造成的.     

Macrosegregation and the underlying mechanism in Ti-6.5Al-1.0Cr-0.5Fe-6.0Mo-3.0Sn-4.0Zr alloy

A novel method for the analysis of composition distribution of titanium alloys over a large area(64 mm × 72 mm) was investigated by exploring the original position statistic distribution based on spark spectrum(OPA-SS) in Ti-6.5 Al-1.0 Cr-0.5 Fe-6.0 Mo-3.0-Sn-4.0 Zr titanium alloy. The results showed that OPA-SS could characterize the distribution of elements in different positions on the titanium alloy. The macrosegregation of Sn was the most pronounced, with a statistic segregation degree higher than 18%; the macrosegregation of Mo followed with a statistic segregation degree of 10%; the macrosegregation of Al and Fe was relatively milder,lower than 8%. The main reason for the macrosegregation state of the as-cast Ti-6.5 Al-1.0 Cr-0.5 Fe-6.0 Mo-3.0 Sn-4.0 Zr alloy can be the solute redistribution during liquid solidification and the diffusion rate of each element in the solid phase.     

新型TiC钢结硬质合金致密化技术

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu.0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对烧结后的合金进行热等静压和锻造处理,研究球磨时间、热等静压及锻造工艺对合金组织、性能及孔隙度的影响.研究结果表明:高能球磨使粉末细化和成分均匀化,促进烧结进程,随球磨时间的延长,合金组织细化且致密;热等静压和锻造工艺可进一步减小和消除合金中烧结后残留的孔洞等缺陷;锻造作为最后工艺,可使TiC颗粒之间的连接破碎,促使硬质相颗粒弥散分布,从而改善烧结组织,提高合金的致密性及力学性能.     

铜合金时效性能的神经网络预测模型

运用BP神经网络算法，对时效试验数据进行训练，建立了Cu-0．30Cr-0．15Zr合金时效后硬度和导电性与时效时间和时效温度的映射模型，从而可预测铜合金在一定时效条件下的硬度和导电性，预测结果与实测值吻合较好，表明神经网络用于铜合金的时效性能预测是可行的，预测的准确性取决于用于训练网络的铜合金时效试验数据的数量和质量。