定向凝固Cu-Cr自生复合材料的拉伸性能和断口形貌特征

研究了Cu-Cr自生复合材料定向凝固试样的轴向拉伸性能和拉伸断裂机制,探讨了凝固速率对性能及断口形貌的影响.结果表明: Cu-Cr自生复合材料具有良好的常温拉伸性能,随着凝固速率增加,材料的轴向拉伸强度呈上升趋势.断口形貌观察表明:复合材料中的纤维状共晶体(α β)是应力的主要承载体,共晶体的断裂是Cu-Cr自生复合材料断裂的控制机制.     

铜电车线材料的研究进展

对目前铜电车线材料的研究进展做了述评，并阐述了用定向凝固方法制备高强度高导电率铜电车线的可行性，同时报道了作者近期在这方面的一上结研究结果。     

定向凝固Cu-Cr自生复合材料显微组织和力学、电学性能研究

运用Bridgman技术制备Cu-Cr自生复合材料,研究了凝固方法和凝固速率对凝固组织及性能的影响,分析了复合材料性能提高的原因.结果表明:复合材料的组织是由α基体相和分布于α相间的纤维状共晶体复合组成,随凝固速率增加,各组织生长定向性变好且径向尺寸均得到细化;致密、均匀、规整排列的组织减少了横向晶界,而复合材料的断裂受共晶增强体的断裂控制,使得复合材料的强度、塑性、导电性均高于体积凝固试样,使复合材料的综合性能提高.     

Cu-Cr合金制备技术的研究进展

综述了Cu-Cr合金制备技术的研究现状和最新进展.主要内容包括:Cu-Cr合金的特点;Cu-Cr合金制备工艺的优缺点及研究现状,如熔渗法、混粉烧结法、机械合金化法、真空电弧熔炼法、真空感应熔炼法、定向凝固法、电渣坩埚熔炼法、激光表面合金化法、自蔓延熔铸法和快速凝固法等;最新发展起来的电磁悬浮熔炼法和悬淬法等制备Cu-Cr合金的特点.在综述的基础上,简要讨论了Cu-Cr合金未来的发展动向.     

定向凝固Cu-Cr自生复合材料的微观组织演变

为了研究定向凝固Cu-Cr自生复合材料的微观组织构成及其在不同凝固速度条件下的组织演变,在高梯度定向凝固装置上制备了Cu-1.0%Cr、Cu-1.7%Cr(质量分数)两种成分的Cu基自生复合材料,采用金相显微镜、扫描电镜以及能谱分析进行了微观组织观察和相的成分分析.研究表明:Cu-1.0%Cr亚共晶合金定向凝固组织为初生α相和棒状(或针状)共晶体(α β)的混合组织;Cu-1.7%Cr过共晶合金为α相、初生β相和共晶(α β)的混合组织;随着凝固速度的提高,α相一次胞(枝)晶逐渐细化,晶间距逐渐减小;共晶体(α β)分布在α相胞(枝)晶间,起到强化基体的作用;初生β相呈颗粒状不均匀地分布在α相基体上.     

Al-Si共晶系连续定向凝固自生复合材料的组织与性能

本文采用新型连续定向凝固(CDS)装置研究了Al-Si合金(成分为12.7%～16.6%Si)的可采用工艺范围、共生区及其连续定向凝固材料的组织与性能。实验结果表明,Al-Si共晶系合金通过连续定向凝固可以获得短纤维的自生复合材料.在凝固速度为0.02～2.0mm/s的范围内,随着凝固速度的增加,Al-Si共晶系合金的共晶硅形态经历了片/纤维转变,抗拉强度及延伸率随凝固速度的增加而增大。本文还分析了Si纤维的形成机制。      

Cu-Cr合金触头材料的研究进展

综述了Cu-Cr合金触头材料的研究现状及最近进展,主要包括:Cu-Cr合金二元相图的特点以及常规制备工艺上的困难;Cu-Cr合金的主要制备工艺包括传统的粉末烧结法、熔渗法、电弧熔炼法,以及新近发展起来的快速凝固法、激光表面合金化法、机械合金化法和自蔓延熔铸法等.详细论述了不同的强化方式对Cu-Cr合金性能、残余气体、铬含量、第三组元以及热处理工艺的影响.简要讨论了Cu-Cr合金的发展动向.     

氧化物共晶陶瓷定向凝固研究进展

定向凝固氧化物共晶自生复合陶瓷具有优异的高温强度、抗氧化性、抗蠕变性以及良好的高温结构稳定性,被认为是新一代在高温氧化性气氛中长期工作的首选超高温结构材料之一。回顾了氧化物共晶自生复合陶瓷的发展历史,总结了目前定向凝固氧化物共晶陶瓷凝固组织和力学性能方面的研究现状,同时结合作者在本领域的研究,着重分析了高温度梯度定向凝固条件下氧化铝基共晶陶瓷的组织特征、凝固特性、力学性能以及增韧机制。最后展望了定向凝固氧化物共晶陶瓷的发展趋势。     

氧化物/氧化物自生复合陶瓷的生长机理与微观结构的研究进展

基于国外定向凝固氧化物／氧化物自生复合陶瓷的晶体生长动力学行为研究,阐述了其动力学机制,分析动力学因素对微观结构的影响,探讨了晶体生长动力学行为与微观结构之间的关系;同时结合以重力、超重力下燃烧合成、快速凝固技术所制备的新型高强韧Al2O3／YSZ自生复合陶瓷,探讨了自生复合陶瓷在快速凝固条件下的晶体生长动力学行为。结合定向凝固与快速凝固两种晶体生长机制,得出过冷度、凝固界面前沿的温度梯度是影响晶体生长方式的重要因素,且受二者控制的晶体生长速率则决定材料的微观结构与形态。     

定向凝固TiAl合金成分−组织−性能研究进展

TiAl合金由于其低密度和高比强度，在航空材料中展现出良好的应用前景。通过定向凝固控制TiAl合金晶体取向，有助于大幅提升合金高温性能和服役温度，促进TiAl合金在新一代航空发动机上的应用。综述了近年来TiAl合金定向凝固的研究方法和成分?组织?性能关系的研究进展，总结了国内外定向凝固TiAl合金的主要研究单位及研究主题，简要介绍了定向凝固方法与模壳材料的应用情况。从合金成分角度，分析并总结了α、β相稳定元素和其他常见元素对定向凝固组织和性能的作用;从力学性能角度，介绍了定向凝固高Nb?TiAl合金在高温拉伸、蠕变、高周疲劳性能上的优势及相关机理;从定向凝固工艺角度，归纳了生长速率和温度梯度对合金凝固路径、片层取向及宏观、微观偏析的影响。展望了定向凝固TiAl合金的未来发展方向。     

Cu-Cr合金初生相对共晶生长的影响机制研究

制备了定向凝固Cu-1.0%Cr亚共晶自生复合材料,研究了初生α相生长对共晶生长的影响机制,探讨了亚共晶合金中共晶的生长规律.研究结果表明,Cu-1.0%Cr合金定向凝固时,在初生α相间生长的共晶受到初生相生长的影响,在热场不定向和生长空间受限的双重作用下,共晶无定向地杂乱生长.初生α相的生长引起枝晶间液相溶质分布的变化,随着凝固速度的增大,初生α枝晶间液相溶质的浓度分布趋于平缓,成分趋近于CE.Cu-1.0%Cr合金在快速凝固条件下,初生α相生长改变了共晶的生长环境,致使形成非平衡凝固组织--离异共晶.     

High Strength Conductor by Directional Solidification

The directional solidification of Cu-0.8 wt pct Cr alloy was investigated for high-strength conductors. An in-situ composite material in which the matrix is in cellular morphology and the well-distributed eutectics around the cells is formed in the directional solidification process. In such microstructure, the cellular matrix is as conductor and the coated-around eutectics as reinforcement. The formation mechanism of this microstructure is discussed from the interfacial instability. As a result, the tensile strength of the material along the solidification direction is two times more than that of the conventionally cast one, while the electrical conductivity is reduced a little by comparison with the pure Cu.     

Cu-Cr二元合金宏观偏析与温度场的数值模拟

Cu-Cr材料是两相复合材料,铬粒子通常以嵌入在铜基体中的形式存在,凝固过程中存在着严重的偏析现象,进而对凝固温度场的分布产生影响.为分析Cr相偏析对温度场分布的影响,基于Eulerian-Eulerian方法,建立了三维凝固偏析模型,利用Fluent模拟计算,偏析模型采用浓度梯度"SCr和分布面积梯度▽SCr来表示,得到了Cu-6.5%Cr的凝固偏析分布和温度场分布.结果表明:由于Cr的熔点比较高,当tt_a时,Cr先发生侧向凝固,形成糊状区;同时,Cr相的密度比Cu小,内部Cr相会发生上浮,向合金顶部移动;当tt_a时,顶部的Cr会大量聚集,形成顶部偏析,两侧Cr相"困"于糊状区,形成壁面偏析;随着凝固界面横向推移,壁面偏析对壁面温度场的分布产生影响,Cu的传热系数是Cr的3.85倍,随着Cr相偏析度的增加,降低了基体壁面的传热效率,导致温度梯度变大.研究工作将模拟结果与实验结果进行了对比,证明了模型的准确性.     

自生复合Al11La3/Al共晶材料的轴向拉伸性能及其断裂机制

本文研究了自生复合Al₁₁La₃/Al共晶材料从室温到673K时的轴向拉伸性能和轴向拉伸断裂机制.结果表明:在G=700K/cm、R=11.1μm/s的定向凝固条件下,该材料轴向拉伸性能在室温时为260MPa、在673K时为265MPa.对拉伸过程的动态观察和断口形貌的分析表明:自生复合Al₁₁La₃/Al共晶材料在室温到673K温度范围内,其轴向拉伸断裂机制相同:纤维相Al₁₁La₃的断裂是整个共晶体断裂的控制机制:其轴向拉伸的断裂模型为:弹性变形、裂纹萌生、界面脱粘、搭桥过程、宏观断裂.     

In situ nanoparticulate-reinforced lead-free Sn–Ag composite prepared by rapid solidification

Rapid solidification technology has been successfully adopted for the preparation of in-situ nanoparticulate-reinforced Sn–Ag composite solder. The applied rapid solidification process promotes nucleation and suppresses the growth of intermetallic compounds (IMCs) of Ag₃Sn during the eutectic solidification, yielding fine Ag₃Sn nanoparticulates with spherical morphology in the solidified solder structures. Those spherical, homogeneously-distributed nanoparticulates IMCs are benefit to improve the surface area per unit volume and obstruct the dislocation lines passing through the solder. Hence, this in-situ nanoparticulate-reinforced Sn–Ag composite exhibits higher microhardness.     

对流作用下胞晶侧向生长实时观察

对透明模型合金的晶体生长过程进行实时观测, 是研究晶体凝固过程的有效手段, 对认识晶体组成结构形成机理及控制金属组织结构具有重要的意义. 采用自行设计的定向晶体生长室和观察测量装置, 在不同的晶体生长速度下, 对丁二腈-5wt%乙醇透明模型合金定向凝固的界面生长形态进行了实时观测研究. 实验发现, 由于重力对流和微对流机制对晶体生长过程的影响, 使得胞晶在生长过程中有明显顺流偏转现象.     

微量Mg元素添加对Cu-Cr合金析出行为及性能的影响

通过熔炼铸造工艺制备了Cu-Cr和Cu-Cr-Mg合金,评价了Mg元素对Cu-Cr合金硬度、导电和抗软化性能的影响,研究了Mg元素对Cu-Cr合金析出相的细化作用,探讨了Mg元素的迁移行为。结果表明,相比于Cu-Cr二元合金,时效态Cu-Cr-Mg合金具有更高的硬度和软化温度,且保持较高的导电性能。两种合金的主要时效强化相均为纳米Cr析出相,Mg元素的加入抑制了纳米沉淀相的长大和结构转变,峰时效态Cu-Cr-Mg合金的析出相与基体可能仍保持共格界面关系,过时效态合金中出现与Heulser相结构相同的析出相,且峰时效态Cu-Cr-Mg合金经过高温保温处理后,其强化相的尺寸明显小于Cu-Cr合金析出相。EDS的结果表明,在时效初期Mg和Cr共存于析出相内部,而在时效后期析出相内部只有Cr元素存在,Mg元素发生迁移,同时理论估算结果显示,Mg元素可明显降低Cu(fcc)/Cr(bcc)之间的界面能,导致其偏聚于基体/析出相界面处,这可能是Mg元素能够细化析出相和提高合金性能的主要原因。     

定向凝固超高强度NiTi基自生复合材料

在NiTi合金中添加少量Al、Nb、Hf强化元素, 采用定向凝固原位自生法制备了一种NiTi基自生复合材料, 并在950 ℃对定向凝固棒分别进行了12 h、50 h及100 h的均匀化热处理, 对热处理后的试样进行了室温抗拉强度测试。结果表明, 定向凝固组织为沿[001]方向生长的细小的棒状胞晶组织, β-Nb相和Ti₂Ni相增强体颗粒沿NiTi胞晶间的[001]方向排列。随热处理时间的延长, 胞晶尺寸逐渐粗化, 两增强相粒子分布更加弥散均匀。热处理后NiTi基自生复合材料的最大抗拉强度达到1972 MPa, 超过了4130和8640超高强度钢, 与4140和4340超高强度钢的强度基本相当, 达到或超过了多种国内外现役的超高强度钛合金。