铜对孪晶诱发塑性合金组织和性能的影响

研究了铜对Fe-22.5/30 Mn-3Al-3Si TWIP钢的显微组织和力学性能的影响规律。结果表明,随着铜含量的增加,TWIP钢中奥氏体平均晶粒尺寸减小。铜含量超过0.5wt%后,TWIP钢的显微硬度明显提高。TEM观察显示TWIP钢未形变时组织中存在许多层错群和规则排列的位错列,形变后出现大量密集排列的形变孪晶和被形变孪晶分割的位错。     

原位反应TiB2／Cu-Zr复合材料的力学与电学性能

研究了自生ＴｉＢ２粒子增强Ｃｕ－Ｚｒ复合材料的力学性能和电学性能。研究结果表明：在最优工艺下,复合材料具有较好的综合性能。抗拉强度为３８１ＭＰａ,显微硬度为Ｈｖ１３８,电导率为８１．６６％ＩＡＣＳ。在此基础上,对该材料的断裂机理和导电机制进行了初步的探讨。     

石墨烯含量对铜基石墨烯复合材料力学和电学性能的影响

为改进铜基复合材料的力学和电学性能,向铜基体分别加入0.2%、0.3%、0.4%(质量分数)的石墨烯,充分混合后,采用放电等离子烧结技术(SPS)制备了石墨烯/铜(G/Cu)复合材料。通过扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱和XRD等表征了复合材料微观结构,测试了其硬度、屈服强度、抗压强度和导电率等性能,以确定石墨烯在铜基体中的合适掺杂量。结果表明:随着石墨烯含量的降低,其力电性能显著提高。当石墨烯质量分数为0.2%时,G/Cu复合材料的综合性能(力学及电学性能)达到最好匹配,实现了铜基材料的高强度、高导电性:其抗压强度和屈服强度分别为557.23 MPa和256 MPa,相对于用SPS方法制备的纯铜分别提高了59.21%和70.7%;电导率为52.3 MS/m,其IACS高达91.8%。     

退火工艺对低铝低硅孪晶诱发塑性钢组织及性能的影响

研究了Fe-24 Mn-1Al-0.7Si冷轧孪晶诱发塑性钢(TWIP)钢1 000℃不同保温时间(3,15,30,60和120 min)处理对其显微组织、力学性能以及耐腐蚀性的影响规律.结果表明,此成分TWIP于1 000℃退火,在15 min内可基本完成再结晶,进入晶粒长大阶段;延长保温时间,平均奥氏体晶粒尺寸变大,同时组织中退火孪晶数量增多,面积增大.显微硬度呈先剧烈后平缓的下降趋势.不同保温时间对TWIP钢的耐腐蚀性影响较小,通过扫描电镜及能谱仪观察分析,在5%NaCl溶液中浸泡实验,TWIP钢腐蚀类型为均匀吸氧腐蚀,腐蚀产物为Fe2O3.     

镍基高温合金微孪晶形成机制的研究进展

镍基高温合金具有优良的成分兼容性、良好的组织稳定性、抗氧化和抗腐蚀性能,被广泛用于航空发动机和地面燃气轮机的涡轮叶片等关键的热端部件。沉淀相γ'对位错运动的阻碍是镍基高温合金的主要强化作用之一。一般而言,这种阻碍作用不仅与γ'相的形貌、体积分数及尺寸有关,也取决于γ'相与位错的交互作用。通常这种交互作用机制可分为三种:切割机制、Orowan绕过机制和热激活攀移机制。当不同类型的位错切割γ'相时,在γ'相中会形成不同的高能缺陷,能够阻碍位错运动,延缓材料软化。这类结构或成分缺陷包括:反相畴界(APB)、复杂层错(CSF)、超点阵内禀层错(SISF)、超点阵外禀层错(SESF)和微孪晶。微孪晶化(Micro-twinning)是镍基高温合金中一种重要的变形机制,主要发生在中温高应力条件下。此外,中温拉伸变形过程中也有微孪晶产生。早期研究表明,微孪晶的产生与SESF有关,可以认为SESF是"胚体孪晶",且SESF是由a/3〈112〉超点阵不全位错切入γ'相产生的。基于溶质原子短程扩散的原子重排(Reordering)机制被用来解释微孪晶的形成,即a/6〈112〉不全位错切入γ'相中先产生CSF,而后CSF通过原子重排转变为SESF,最终形成微孪晶。最近的研究表明,在微孪晶产生过程中,Co和Cr原子会在成分偏析和柯氏气团的作用下发生长程扩散,因此有学者指出微孪晶的形成是原子重排短程扩散机制和偏析主导的长程扩散共同作用的结果。同时,对于高温合金微孪晶机制的研究,研究人员不再局限于其形成机制,而对微孪晶的长大机制有了进一步的理解。共格的纳米孪晶界作为金属材料中的一种特殊缺陷,可以有效阻碍位错运动,从而强化材料,这种强化方式已经在纳米铜、TWIP钢以及Ti Al合金中得到应用。研究人员发现,孪晶能够强化固溶强化的镍合金;同时,有学者发现镍基高温合金中退火孪晶界对位错运动有明显的阻碍作用。因此,微孪晶化有望成为一种强化镍基高温合金的方法。本文归纳了镍基高温合金中微孪晶形成机制的发展和演变,分析了不全位错、内禀层错、外禀层错、复杂层错、元素偏析以及柯氏气团(Cottrell atmospheres)在微孪晶化中所起的作用,同时也阐述了孪晶界面处元素偏析在孪晶长大中的作用。此外,本文还综述了微孪晶在镍基高温合金强化中的作用,指出了通过微孪晶强化高温合金过程中存在的问题,展望了微孪晶在高温合金强化中的应用,为研究高温合金的中温变形机制和孪晶强化机制提供参考。     

高应变速率下等径角挤压高纯粗晶铝中的形变孪晶与退火孪晶

在室温下对铸态高纯粗晶铝进行一道次高应变率动态等径角挤压(D-ECAP)变形,利用电子背散射衍射技术(EBSD)研究挤压过程中所形成的孪晶。结果表明:利用D-ECAP能够在粗晶铝中同时制备出形变孪晶和退火孪晶,但两者在形态、Kernel平均取向差(KAM)以及与相邻晶粒的取向差三个方面存在较大差异。D-ECAP高应变率和大剪切变形使高层错能铝中形成了百微米级的形变孪晶,形变孪晶的形态为透镜状,后续变形使得孪晶界偏离∑3 60°〈111〉取向关系且KAM值主要集中于0.6°~1.8°。高应变率剪切变形下形成的大量层错和复杂的位错组态以及高形变储存能在变形温升的作用下促进了退火孪晶的形成。退火孪晶的形态较不规则,但孪晶界的取向关系更接近于∑3 60°〈111〉且KAM值主要集中于0.2°~0.5°。     

形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究进展

Ⅱ型孪晶是形状记忆合金中热弹性马氏体变体间的一种主要孪生现象,由于Ⅱ型孪晶的孪生面属于无理指数,其孪晶界面原子级别的精细结构在学术界一直存在着很大的争议。主要从实验观察和分子动力学模拟两个方面,综述了形状记忆合金中Ⅱ型孪晶界面的研究成果,并探讨了其尚存的主要问题以及解决这些问题的思路。     

Sr变质对Al—Si合金共晶硅中孪晶产生的影响

本文利用TEM观察了经Sr变质后Al-Si合金中共晶硅的生长特征。结果表明:变质后共晶硅中孪晶密度较高,且常有两个以上的{111}孪晶同时存在,生长速度对孪晶密度与孪晶特征影响很大。文章也分析了产生上述现象的原因。     

不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢力学组织性能的影响

采用拉伸性能测试、金相观察、SEM和EDS等方法研究了不同热处理工艺对Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢微观组织、拉伸力学性能及断口形貌的影响,并采用X射线衍射仪测定材料的物相组成。结果表明,冷却速度越快,TWIP钢的延伸率和强度越高;热处理后其室温组织为含有退火孪晶的单一奥氏体,冷却速度越小,奥氏体晶粒和退火孪晶的尺寸越大。拉伸时发生典型的延性断裂,在拉伸过程中退火孪晶转变成形变孪晶,使材料的塑性提高。     

锌形变孪晶样品的制备

介绍了采用普通的制样技术对锌形变孪晶样品的制备方法及过程。     

添加稀土元素Nd对Mg-6Zn-3Cu镁合金微观组织和力学性能的影响

通过采用合金制备、组织分析、力学性能测试等手段研究了Nd的加入对Mg-6Zn-3Cu合金微观组织和力学性能的影响.结果表明,Nd的加入改变了组织和相的分布;随着Nd加入量的增加,合金抗拉强度、屈服强度及延伸率先提高,达到最大值后开始下降.     

几种金属间化合物电学性能的研究进展与展望

金属间化合物具有高强轻质及电阻率较高的特点,是一种极具发展前途的功能材料。影响其电学性能的因素有添加元素、合金化元素的原子半径、电子层结构、金属键的数量及晶体结构的无序性。总结了不同类型金属间化合物的电学性能方面的研究成果,同时介绍了其作为超导材料、离子电池的负极材料、电热元件、半导体材料的应用,并展望了以后的研究和发展方向。     

形状因子对微观定向结构Cu-W复合材料触头的力学和电学性能的影响

设计了三种微观定向结构的Cu-W复合电触头材料,用差异显著的形状因子对其表征,研究了形状因子对其导电性能和力学性能的影响。基于有效介质方程(GEM)和导电通道理论并结合仿真计算,得到不同骨架结构复合材料的电流密度分布及其与形状因子的关系。结果表明,形状因子F越接近1导电通道越容易形成团簇,导电性能越好;基于Mises屈服准则计算力学性能,仿真分析了不同结构复合材料的形变特性,提出其力学性能与形状因子的关系,即随着形状因子圆形度的增大力传导微元的稳定性随之提高;形状因子的圆形度越大,力传导微元越不易发生变形,机械性能越好。根据Cu-W复合电触头材料的导电性能和力学特性,可进一步优化其综合性能。     

金属纳米多层膜力学性能研究进展

新型功能材料及器件向小型化,集成化和复合化发展的趋势,使得尺寸在纳米尺度的层状材料和柔性多层器件在使用过程中的服役行为成为其发展的关键科学问题。本文结合作者近几年对Ag/M系列和Cu/M系列多层膜力学性能的研究工作,对金属纳米多层膜的微结构特征及其对力学性能的影响进行了回顾和总结,主要包括多层膜的晶粒形貌对其强化机制和塑性变形行为的影响,组元强度错配对多层膜硬化行为的影响,界面结构与其强度极值的关系、不对称界面结构引起的异常弹性模量增强和多层膜的室温蠕变机制及界面结构对蠕变性能的影响等几个方面,并对多层膜的力学性能研究进行了展望。     

He对仅含位错的纯Fe力学性能的影响研究

在反应堆运行过程中,核材料中的He通过核反应产生,并对材料性能的影响较大。通常认为,He会造成材料强度的上升,韧塑性的下降。制备了不同变形量的仅含位错的纯铁样品,开展了He原子对于样品力学性能影响研究,并对影响机理进行了初步分析。结果表明,不同的变形量下,He的注入使得样品的拉伸强度或有所提升,或变化不大,但所有样品的延伸率均得到了不同程度的提高。该结果与通常认为的"氦脆"现象不相一致,由此可见,He并不总是降低金属材料的力学性能。     

超音速激光沉积增材制造CNTs/Cu复合材料微观结构及力学性能研究

目的 研究超音速激光沉积增材制造CNTs/Cu复合材料的微观结构及力学性能。方法 对CNTs进行表面镀铜处理,提高它与Cu黏接相之间的润湿性,增强CNTs/Cu之间的界面结合,利用超音速激光沉积技术(Supersonic Laser Deposition,SLD)增材制备不同CNTs含量的CNTs/Cu复合材料,对比研究了CNTs含量和退火温度对CNTs/Cu复合材料微观结构及力学性能的影响规律,并采用能谱仪对拉伸断口微区进行元素分析测定。结果 SLD制备的CNTs/Cu复合材料具有优异的塑性变形能力,而强度较高的CNTs通过嵌入铜粉颗粒之间的缝隙提升了沉积质量。对复合材料微观组织进行表征发现组织无明显孔隙、致密性良好,且无烧蚀现象。CNTs的加入有效提高了CNTs/Cu复合材料的抗拉性能,并且随着CNTs含量的上升,CNTs/Cu复合材料的极限抗拉强度(Ultimate Tensile Strength,UTS)稳步上升;当CNTs质量分数为0.3%时,CNTs/Cu复合材料的UTS为36.33 MPa,是CNTs质量分数为0.05%时的1.35倍。随着退火温度的升高,CNTs/Cu复合材料的UTS表现为先增大后减小的趋势,在500 ℃时UTS达到最大值。结论 由于激光加热软化的效果与表面镀铜的包覆作用,CNTs能够均匀地分布在CNTs/Cu复合材料内部,同时明显增强复合材料内部颗粒的界面结合强度,后续的热处理有助于使材料从不稳定的机械结合逐步转换为冶金结合,显著提高复合材料的抗拉性能。     

石墨烯/金属复合材料力学性能的研究进展

综述了石墨烯/金属复合材料在力学性能研究方面的现状、进展及发展趋势,讨论了线弹性非均质材料的微观力学模型在阐明石墨烯强化机制中的作用,着重阐述了石墨烯的结构完整性以及分散方法的选择等对于提高石墨烯/金属复合材料力学性能的重要性,归纳了当前石墨烯强化金属基复合材料研究存在的问题,并从原料研制、理论探索、工艺开发和协同增强等方面指出了石墨烯/金属复合材料力学性能的研究趋势。     

累积叠轧制备的Cu/Al/Cu复合板材金属间化合物层演变及其对力学性能影响研究

目的 研究在不同温度条件下Cu(商业纯铜)/Al(AA1060)/Cu复合板材累积叠轧过程中界面金属间化合物层对材料性能的强化规律.方法 在不同温度条件下(350～500℃)累积叠轧制备Cu/Al/Cu层状复合板材,深入分析其界面金属间化合物层形状、元素分布及其对力学性能的影响规律.结果 金属化合物层的厚度随着轧制温度的升高逐渐增加,且随着轧制温度的不同,形貌呈现很大的差异.当轧制温度为350℃和400℃时,金属间化合物相对平整.轧制温度升高到450℃时,金属间化合物层呈现锯齿形,使该工艺条件下加工的材料同时具有较好的强度(273 MPa)和塑性(4.06％).结论 制备Cu/Al/Cu层状复合材料过程中,通过优化轧制温度这一重要轧制参数,能实现强度和塑性的综合提高.