热处理对Cu-Al复合界面显微组织结构与性能的影响北大核心CSCD

采用固-液复合法制备纯铜-纯铝复合材料。利用光学显微镜、XRD、SEM、EDS、显微硬度计和拉压万能试验机等手段研究结合界面的微观组织、相组成、成分分布、力学性能及断口特征。结果表明,在700℃下,可实现铜铝的固液复合,界面平整,存在一定宽度的过渡层,有元素互扩散现象。在界面生成CuAl_2、CuAl、Cu_9Al_4、CuAl_3、CuAl_4等多种金属间化合物或固溶体。Cu-Al结合界面的宽度随退火温度升高而增加,生成的中间相因相互反应而减少,界面结合强度则逐渐增大。直接复合的结合强度为29.9 MPa,经200℃×2 h和400℃×2 h退火处理后的界面结合强度则分别为59.1 MPa和74.1 MPa。直接复合的断裂方式为偏向韧性的准解理断裂,断口凹凸不平,出现少量撕裂棱,经退火处理后发生典型的脆性断裂,断口出现明显的解理台阶及大量撕裂棱。提出铜/铝复合界面主要包括富铜区,富含金属间化合物的过渡区、富铝凝固区和富铝区4个区域。     

退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织与性能的影响

研究退火温度对连铸-轧制成形铜包铝复合扁排组织、界面结构与结合强度、力学性能以及电学性能的影响。结果表明:铜包覆层在300℃开始再结晶,400℃时再结晶完成;芯部铝靠近铜包覆层的剧烈变形区在200℃完成再结晶;而在中心部位,粗晶区在250℃时已开始再结晶,400℃时再结晶完成。铜包铝复合扁排的抗拉强度和伸长率在300℃以下退火时变化较小,在300℃以上退火时变化显著。随着退火温度的增加,界面结合强度先增大后减少。在250℃及以下温度退火时,界面处无明显金属间化合物相生成,因此,在此温度范围内,界面结合强度随着退火温度的升高而升高;退火温度在300~400℃时,界面处有金属间化合物相生成,且随温度升高,界面厚度由约1μm增大到约4μm,界面结合强度由54.0 MPa逐渐降低到25.8 MPa。铜包铝复合扁排的电阻率主要受基体金属组织状态的影响,随着退火温度的升高,铜包铝扁排的电阻率逐渐降低;在本实验条件下,当界面处金属间化合物层的厚度不大于4μm时,金属间化合物层对电阻率的影响不明显。     

退火温度对铸轧成形宽幅层状铜-铝复合板界面组织及力学性能的影响

采用铸轧法获得宽幅层状铜-铝复合板,并研究了不同退火温度对铜-铝复合板界面组织和力学性能影响,探讨了界面金属间化合物作用机理,结果表明:退火温度越高,界面扩散越明显,金属间化合物越多;铜基体界面处率先生成Cu_9Al_4,铝基体界面处率先生成CuAl_2,随着铜、铝元素扩散会有CuAl生成;界面层硬度高于其它位置,由于基体软化和金属间化合物的共同作用;300℃退火铜-铝复合板界面组织和力学能性能最佳,扩散层厚度13.63μm左右,抗拉强度101.9 MPa,伸长率32.0%。     

热处理对铜包铝复合材料界面组织及结合强度的影响

研究了铜包铝棒材的断裂行为和不同热处理对铜包铝复合材料界面结合强度的影响。结果表明:铜包铝复合材料在剪切作用力下裂纹在Cu_9Al_4层与CuAl_2层结合处形核并扩展。当载荷达到17.5 MPa时,裂纹会穿过Cu_9Al_4层向铜层扩展或者贯穿CuAl_2层向共晶层延伸,当载荷达到50.0MPa时铜包铝复合材料发生断裂。400℃×60 min热处理后,CuAl_2层开始变厚,结合强度下降到40.3 MPa;450℃×60 min热处理后,CuAl_2层厚度急剧长大,结合强度急剧下降至18.4 MPa;500℃×60 min热处理后CuAl_2相消失,结合强度达到最大值60.3 MPa;530℃×60 min热处理后CuAl_2层重新形成,结合强度为13.4MPa;而高于550℃×60 min热处理以后,该材料会发生明显的熔蚀反应。     

退火温度对异步轧制铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响

研究退火温度对异步轧制法制备的铜/铝复合板界面组织及力学性能的影响,采用SEM观察界面组织形貌,结合EDX、XRD分析界面物相成分,采用显微硬度和室温拉伸实验表征复合板的力学性能。结果表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板界面形变储能较高,退火温度为400℃时界面扩散明显;随着退火温度的升高,复合界面先后生成金属间化合物CuAl2、Cu9Al4、CuAl相,界面撕裂位置位于金属间化合物之间;界面层的显微硬度比基体的高,这是因为受到硬脆性化合物和高温软化的共同影响;退火温度越高,复合板抗拉强度越低,断裂伸长率越大。研究表明,异步轧制法制备的铜/铝复合板最佳退火温度为400℃。     

铝合金/镁合金爆炸复合界面低温退火后的结构演化

对AZ31B/7075爆炸复合材料进行220℃以下低温退火。用Axiover 40 MAT型光学显微镜、Quanta 200型扫描电镜、EDAX能谱仪及INSTRON 3367型力学性能试验机对复合界面结合区进行金相组织观察、成分线扫描以及剪切强度测试,研究复合界面结合区的低温退火演化机制。结果表明:随着加热温度的升高和保温时间的延长,在结合区镁合金发生回复、再结晶和晶粒长大,爆炸形成的绝热剪切带逐渐消失;原清晰的复合界面转变为具有一定厚度的由镁、铝互扩散形成的扩散层,扩散层组织结构由以固溶体为主逐渐转变为以金属间化合物为主,界面剪切断口由韧性断裂转变为脆性断裂;复合界面剪切强度取决于扩散层的组织结构,当扩散层组织以固溶体为主时,适当的加热可产生固溶强化而提高界面剪切强度,当扩散层组织以金属间化合物为主时,将降低界面剪切强度。     

钴/镍复合中间层真空扩散连接钨与钢

以钴粉/镍箔为复合中间层,采用800,900和1 000 ℃等三种连接温度,加压10 MPa并保温120 min的工艺条件,对钨/钢真空扩散连接. 研究了接头的微观组织、成分分布、力学性能及断口特征. 结果表明,连接温度为800 ℃和900 ℃时,钨/中间层界面金属间化合物生成很少,对应接头抗剪强度分别为186 MPa和172 MPa,断口均位于钨母材中近界面的位置,为典型解理断裂形貌;当连接温度升至1 000 ℃时,钨/中间层界面生成厚度小于2 μm的连续金属间化合物层,接头抗剪强度降至115 MPa,断裂也发生在钨母材中近界面的位置,断口大部分区域为沿晶断裂特征.     

界面对铜/铝异步轧制层状复合材料组织与性能的影响

利用异步轧制复合技术和退火工业制备铜/铝层状复合材料,利用扫描电子显微镜观察界面微观组织和拉伸断口形貌,进行剥离和拉伸实验研究界面的力学性能。结果表明,热处理过程促进了界面层的形成,而较高的退火温度破坏了界面结合。层状复合材料的拉伸性能介于两组元金属之间。经340℃退火后,铜基体的延伸性能与铝基体接近,并且界面开裂程度较低。在拉伸过程中,两金属基体延伸率不同,导致界面发生内部断裂。界面作为铜、铝之间的过渡层,在强化复合材料方面起到重要作用。     

界面对铜/铝异步轧制层状复合材料组织与性能的影响（英文）

利用异步轧制复合技术和退火工业制备铜/铝层状复合材料,利用扫描电子显微镜观察界面微观组织和拉伸断口形貌,进行剥离和拉伸实验研究界面的力学性能。结果表明,热处理过程促进了界面层的形成,而较高的退火温度破坏了界面结合。层状复合材料的拉伸性能介于两组元金属之间。经340℃退火后,铜基体的延伸性能与铝基体接近,并且界面开裂程度较低。在拉伸过程中,两金属基体延伸率不同,导致界面发生内部断裂。界面作为铜、铝之间的过渡层,在强化复合材料方面起到重要作用。     

退火热处理对低压冷喷涂Cu-Zn复合涂层性能的影响

以Cu-Zn混合粉末作为喷涂粉体,采用低压冷喷涂技术在1Cr13基体上制备Cu-Zn复合涂层,在不同退火温度下对复合涂层进行退火热处理,然后测试涂层的力学性能。利用X射线衍射仪、场发射扫描电子显微镜、显微硬度仪等对退火热处理前后复合涂层进行微观形貌观察和硬度测试。结果表明:铜锌复合涂层结构致密,涂层与基体结合紧密;铜锌复合涂层在200～300℃间退火时,涂层中金属颗粒间界面明显,涂层内部形成β(CuZn)、γ(Cu_5Zn_8)等金属间化合物。退火温度为200℃时,铜锌复合涂层的硬度(HV_(0.2))达到最高(1578 MPa),结合强度达到最低(7.5 MPa);铜锌复合涂层在350～450℃间退火时,涂层中金属颗粒间部分界面不明显;当退火温度为450℃时,铜锌复合涂层硬度达到最低(1024 MPa),结合强度达到最高(13.9 MPa)。     

铝包铜复合导电头的界面组织及失效机制

采用固-液复合方法制备了铝包铜复合导电头,利用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS),对Cu/Al复合界面的微观组织形貌及相组成进行分析,并采用剪切试验、微观硬度测试、涡流导电仪及电化学测试对Cu/Al复合界面的结合强度、微观硬度、界面导电性及耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,固-液复合法制备的铝包铜导电头Cu/Al界面由大量金属间化合物与Al基体的混合物相组成,界面过渡层平均宽度约为500μm,存在分布不均匀且尺寸较大的类孔型缺陷及细小的裂纹,界面连接强度较低,为6~10 MPa,界面耐腐蚀性和导电性较差。导电头使用前后Cu/Al异质界面组织及性能对比分析表明,铝包铜导电头界面失效的主要原因是界面大量缺陷和较厚的界面过渡层致使界面处导电性变差,从而在通电时电阻发热严重恶化界面,最终导致失效。     

铜/铝复合材料的固-液复合法制备及其界面结合机理

采用固-液复合法制备了铜／铝双金属复合材料,并对铜,铝复合界面的组织结构和结合性能进行了研究。在分析工艺参数对铜／铝复合界面影响规律的基础上,对复合工艺进行了优化。结果表明,在使用混合熔剂对铜板进行预处理的情况下,当铜板预热温度为400℃、铝液浇注温度为700℃时,可以获得铜／铝界面过渡层厚度为45μm、界面剪切强度达57MPa的良好复合界面。进一步研究表明,铜,铝复合界面的结合是通过铜／铝接触面上铜的熔化和向铝中的扩散实现的。     

热压退火处理对AZ31/L2热轧复合板结合强度的影响

采用热轧工艺一道次制备出AZ31镁合金/L2纯铝复合板材,并研究了退火工艺对复合板结合强度的影响。结果表明,在50 %压下率和425 ℃轧制条件下,AZ31和L2板材经单道次热轧变形后完全复合,复合板外观完整、无宏观裂纹,结合面剪切强度为29 MPa。退火温度≥300 ℃时,AZ31/L2复合板界面处生成硬脆的中间相,导致结合强度严重下降。经250 ℃×15 MPa的热压退火处理后,复合板结合强度达到37 MPa,剥离面内密布大量条带状撕裂棱,热压退火工艺可以提高复合板的结合强度。     

以铝硅合金为过渡材料的Be激光焊接接头显微结构及剪切断口分析

以AlSi合金为过渡材料,运用激光焊接技术实现Be与Be的连接.采用扫描电镜(SEM)、微控电子万能试验机和纳米压痕仪对焊接接头的显微组织及性能进行研究.结果表明:熔合区和焊缝区组织由Be与AlSi合金形成的复合相构成,熔合区宽度约10 μm左右.焊接接头剪切强度～283 MPa,剪切断裂形式属于准解理断裂,断裂部位多在焊缝区,具有以准解理为主并伴有塑性的混合型断口特征,分析认为熔合区附近热应力诱发的微裂纹、焊缝中形成的金属间化合物以及气孔是导致焊接接头失效的裂纹源.     

Conclad连续挤压法制备侧向复合型Cu/Al复合材料

通过Conclad连续挤压法,在挤压温度为500℃下制备出了界面平直度较好,界面层厚度为93μm,界面结合强度高的侧向复合型Cu/Al复合材料。对复合材料界面的力学性能、界面形貌及微观组织进行分析,可知越靠近界面处硬度越高,界面层的抗拉强度为48 MPa,复合界面层存在除铜基体和铝基体以外的金属间化合物,排序从铜基一侧到铝基一侧依次为Cu_9Al_4、CuAl和CuAl_2。而CuAl2是一种脆性相,它的存在容易引起界面结合处出现断裂现象。     

AZ31B/Cu复合材料的扩散焊制备与界面显微组织分析

采用真空扩散焊工艺,在加热温度500℃、保温时间40 min、压力2.5 MPa、真空度1.0×10-2 Pa下制备了变形镁合金AZ31B/Cu双金属复合材料,并对复合材料界面区的微观结构和力学性能进行分析,探讨了界面反应层的形成机理。结果表明:铜在镁合金一侧富集出现晶界渗透现象。镁合金/Cu界面的组织依次为:α-Mg和沿其晶界析出相Mg17(Cu,Al)12/α-Mg/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu2Mg金属间化合物/(α-Mg+Mg2Cu)共晶/Cu(Mg)固溶体。硬度在基体两侧到界面中心区域内呈台阶式增加,最高显微硬度达到3510 MPa。Cu2Mg两侧的共晶液相出现具有先后次序,晶界渗透区与Cu2Mg之间先形成Mg-Cu共晶液相,然后共晶液相中的Mg原子穿越Cu2Mg层扩散至Cu侧,在Cu2Mg与Cu(Mg)固溶体之间形成Mg-Cu共晶液相。复合材料的界面抗剪强度达到61 MPa,剪切断裂发生在界面扩散层内,断口由撕裂棱和撕裂棱两边的大小不一的解理台阶构成。     

ECAP结合退火工艺制备铜铝双金属复合棒材的界面组织及结合性能

利用室温4道次ECAP挤压结合退火工艺成功制备铜铝双金属复合棒材。采用扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、X射线衍射分析（XRD）和电子背散射衍射（EBSD）等方法研究铜铝双金属复合棒材结合界面微观组织,并通过剪切试验测试其界面结合强度。结果表明,在ECAP剧烈剪切作用下,铜铝双金属复合棒材首先通过塑性变形在界面处产生机械结合,后续退火热处理促进了铜铝原子之间相互扩散,在压力、温度和浓度梯度综合作用下,Cu/Al界面处形成了良好的冶金结合,界面层厚度约为1.47 μm,生成的金属间化合物主要为CuAl2;界面层内晶粒细小、均匀,为大角度晶界结构的超细晶组织,无明显的择优取向。铜铝双金属复合棒材平均剪切强度为28.94 MPa,界面结合质量良好,剪切破坏形式主要为脆性断裂。     

退火温度对铜/铝/铜复合板结合性能的影响

采用冷轧复合法制备Cu/Al/Cu 3层复合板,研究不同退火温度对Cu/Al/Cu复合板结合性能的影响。采用光学显微镜(OM)及扫描电镜(SEM)观察界面过渡层的微观组织形貌,采用EDX分析界面物相成分,采用室温拉伸实验检测结合界面的结合强度。结果表明,退火温度越高,界面扩散层越明显,扩散层厚度越大,增长的速度越快;随着温度升高,复合界面处生成金属间化合物Cu_9Al_4、CuAl_2和CuAl。退火温度达到550℃时,界面层还会生成Cu_4Al_3和Cu_3Al_2。界面的结合强度随着退火温度的升高先上升后下降,最后趋于稳定。冷轧复合法制备的Cu/Al/Cu复合板最佳退火温度为350℃。     

退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和力学性能的影响

研究了退火温度对冷静液挤压铜包铝线材组织和性能的影响规律,在界面断裂形式分析的基础上探讨了其作用机理.结果表明:直径为6 mm的冷静液挤压态铜包铝线材合理的退火温度为350℃.低于200℃退火时,纯Cu包覆层只发生回复,复合线材的力学性能得以部分恢复;350℃退火时,铜层再结晶基本完成,复合线材的抗拉强度降到最低,延伸率则达到最高;400℃退火时,铜层晶粒开始长大,复合线材的延伸率开始劣化.界面结合强度随温度的变化呈先增加后降低的趋势,而界面的断裂则由低温退火时的铝基体塑性断裂转变为高温退火后Cu/Al界面的脆性断裂.     

高氮奥氏体钢的冲击断口形貌研究

通过采用金相及扫描电子显微镜对高氮奥氏体Fe-20Mn-19Cr-0.5C-0.6N钢不同冲击温度下的断口形貌进行观察,并结合冲击韧性研究了材料在不同温度下的冲击断口形貌变化规律。研究结果表明:在20~-50℃冲击时,断面纤维率超过88%,断口放射区形貌由全韧窝态转变为以粗大撕裂棱和二次解理组成的准解理混合断裂形貌,断口纤维区和剪切唇均由韧窝组成。在-60~-196℃冲击时,冲击断面纤维率逐步降至0%,断口放射区形貌以细小撕裂棱和一次解理为主的混合断裂形貌,随着冲击温度的降低,断口纤维区和剪切唇由拉长韧窝为主转变为以等轴细小且平坦韧窝为主的形貌。