界面反应及界面张力对Sn-Zn-Bi焊料润湿性的影响

通过合金化的方式得到了Sn-Zn-Bi三元及Sn-Zn-Bi-Nd四元无铅焊料,采用润湿平衡法测量了其润湿力和润湿时间,并对润湿后的焊料/Cu界面组织进行了分析.结果表明:Bi元素不参与焊料/Cu界面的扩散反应,但能够通过吸附作用降低界面张力,从而提高焊料在Cu基底上的润湿力;Zn元素优先向焊料/Cu界面进行扩散形成Cu5Zn8金属间化合物,且扩散层随焊料中Zn含量的提高而增长,此时固-液界面张力方向发生改变,润湿力提高,但润湿时间延长;Nd元素的作用类似于Bi,既能提高焊料的润湿力,也能够缩短润湿时间,是一种改善Sn-Zn基焊料润湿性的有效元素.     

Ca提高Mg17Al12相熔点的现象及EET理论分析

在AZ91合金的Ca合金化研究中发现了加入的Ca基本上都溶入Mg17Al12相中，并提高了Mg17Al12相的熔点，增加了它的稳定性，这将对AZ91合金的高温性能有重要的影响。利用EET理论计算了含Ca的Mg17Al12相的价电子结构。结果表明Ca溶入Mg17A112相中后使控制Mg17Al12相稳定性的键强增加，并且主键络上和整个结构中的共价电子数分布也更加均匀。理论计算鸽时解释了试验结果。     

长周期堆垛有序结构强化Mg-Zn-Y合金的组织与性能

为研究长周期堆垛有序( LPSO)结构对Mg-Zn-Y变形镁合金组织与性能的影响,通过铸造和热挤压工艺制备了Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及电子万能试验机等研究了2种合金在铸态、退火态以及挤压态下的显微组织和力学性能.研究结果表明,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的铸态组织均由α-Mg和18R型LPSO相构成,LP-SO相连接成网状分布在晶界.经500℃退火36 h后,Mg97 Zn1 Y2合金中部分块状LPSO相分解为细层片状,结构由18R转变为14H,但在Mg94Zn2Y4合金中未观察到LPSO相结构类型的转变.通过挤压变形,LPSO相沿挤压方向排列,合金强度得到大幅度提高,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度分别达到319和390 MPa.     

原位合成TiC颗粒增强铝基复合材料及其磨损性能

利用原位合成的方法在几种锻铝基体中合成了TiC颗粒.X射线衍射谱表明,在复合材料的显微组织中TiC是惟一反应生成物.与基体材料相比,引入TiC后材料的耐磨性能有很大幅度的提高,且磨损性能与基体材料的强度之间没有必然的联系.对磨损试样表面的sEM观察显示,在磨损过程中TiC颗粒凸起于基体,在表面起支撑载荷的作用,同时使摩擦副(滚轮)与基体表面之间形成一个储存润滑油的间隙,从而改善了磨损过程中的润滑条件,减小了试样的磨损量.     

原位VC颗粒弥散强化304不锈钢的组织与性能

为了改善奥氏体不锈钢的力学性能,采用原位铸造法制备出VC颗粒弥散强化304不锈钢基材料,并研究了VC颗粒的加入对304不锈钢的显微组织和性能的影响.研究结果表明,原位VC颗粒在铸态组织中呈现2种形貌:沿晶界呈长条状分布的颗粒和在晶内均匀分布的亚微米尺寸的等轴状颗粒.TEM结果表明,在热处理过程中有纳米尺寸的VC颗粒析出.原位合成VC颗粒的加入,使304不锈钢的室温及高温强度均得到显著提高,但在一定程度上降低了其塑性和冲击韧性.与母合金304不锈钢相比,采用原位合成工艺引入VC颗粒后,在温度为650℃、应力为100 MPa的条件下,强化钢的抗蠕变性能得到大幅度改善.     

Sn-Zn钎料Cu接头的界面反应及力学性能

研究了时效对Sn-Zn-Bi-Nd/Cu接头的界面反应和力学性能的影响.实验结果表明:经过150 ℃下400 h时效,反应扩散层中不仅原有的Cu5Zn8反应层厚度增加,在近Cu一侧还形成了Cu6Sn5反应层.此外,实验发现在Cu5Zn8反应层中易形成微裂纹,且裂纹长度随着时效时间的延长而增加.此时Sn-Zn钎料接头的剪切强度低于Sn-Pb钎料接头的剪切强度,断裂形式为贯穿CusZns反应层的解理断裂.在80℃时效后,Sn-Zn钎料接头的剪切断口位于钎料区,断裂形式为延性断裂,当时效时间达到1000 h,接头的剪切强度与Sn-Pb钎料接头的剪切强度相当.     

TiC增强Fe3AI基复合材料的显微组织与力学性能

运用原位合成反应工艺制备了TiC颗粒增强Fe3AI基复合材料。显微分析研究表明，在FeAI中引入TiC颗粒，可以有效地细化材料的显微组织，从而改善材料的热变形和加工工艺性能。TiC强体不仅本身具有很高的热稳定性，而且也大幅度地提高了复合材料的热稳定性。对复合材料进行的一系列性能测试结果显示，在Fe3AI中加入TiC颗粒后，材料的室温和高温强度和抗蠕变性能得到显著提高，但是在一定程度上降低了材料的室温塑性。     

Ca,Sr加入对Mg-Al基合金显微组织和蠕变性能的影响

系统研究了Ca,Sr加入对Mg-4Al基合金(AM40)显微组织和蠕变性能的影响.铸态AM40显微组织中除了α-Mg基体外,只有少量的短棒状β-Mg17Al12颗粒.Ca加入AM40合金后能观察到沿枝晶间分布的层片状Mg2Ca相和细小的盘状Al2Ca颗粒.当Ca与Sr同时加入AM40时,显微组织中的晶界相除了Mg2Ca外,出现了另一种块状的三元Mg-Al-Sr相.由于Ca和Sr的加入,合金显微组织中形成了热稳定性很高的中间相Mg2Ca,Al2Ca和Mg-Al-Sr相,并抑制了β相的形成,因而大幅度提高了合金的抗蠕变性能. 随着Ca和Sr加入量的增加,合金的抗蠕变性能得到进一步提高.在块状Mg-Al-Sr三元相和层片Mg2Ca相的共同作用下,Ca和Sr的复合合金化比单一Ca合金化对改善合金抗蠕变性能更有效.     

高性能碱土耐热镁合金的显微组织和蠕变性能

利用光学显微镜(OM),扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)系统研究了碱土元素Sr和Ca加入Mg-4Al基合金后的显微组织,并测试了其抗蠕变性能. 实验合金的铸态组织均由α-Mg和沿枝晶界分布的第二相组成. 2% Sr加入基体合金中能观察到沿晶界的离异共晶和层片共晶Al4Sr相及块状三元τ相. 2% Ca的加入则形成了晶界层片Mg2Ca共晶和晶内的Al2Ca颗粒. 而在Mg-4Al-2Sr-1Ca中,晶界相为块状τ相和层片状Mg2Ca共晶,晶内也析出Al2Ca颗粒. 在Mg-4Al-2Sr-1Ca基础上提高Al含量,粗大不规则共晶(Mg,Al)2Ca相在晶界处形成并不断增多,Mg2Ca及τ相逐渐减少,当Al含量到7%时,出现了新的细小层片状Al4Sr相. Sr、Ca元素加入Mg-Al合金,改善了合金的抗蠕变性能,其中Mg-5Al-2Sr-1Ca和Mg-6Al-2Sr-1Ca合金显示所有实验合金中最好的蠕变抗力. 根据Power-law公式,在175 ℃/50～80 Mpa和70 Mpa/150～200 ℃蠕变下,Mg-4Al-2Sr合金在较低应力(＜60 Mpa)下蠕变表现为扩散控制的位错攀移机制,而在高应力下出现Power-law公式的失效;Mg-4Al-2Sr-1Ca合金蠕变则受到了扩散控制的位错机制和晶界滑移机制的共同作用.     

Ca,Si和RE对AZ91合金的组织和性能的影响

Ca,Si和RE合金化和复合合金化AZ91的研究结果表明：Ca单独加入合金中和Ca,Si或Ca,RE同时加入合金中都能明显改善AZ91合金的铸态组织，Si和RE在合金中以Mg2Si和Al11RE3颗粒相形式存在，而Ca则主要溶解于β-Mg17Al12中，未形成新相，DTA分析表明，Ca溶入Mg17Al12后提高了它的熔点，亦即提高了它的热稳定性，这一点对合金的高温性能十分有益，使合金的蠕变性能得到大幅提高，性能最好的是含0.3%（指质量分数，下同）的Ca和2％的RE的合金，它在200℃/50MPa下的蠕变速率相对于基体合金AZ91降低了一个数量级，单独加入Ca对铸态AZ91合金有脆化作用，但Ca,Si或Ca,RE复合加入则能大幅提高AZ91合金的室温和高温强度，同时保持了与AZ91基体合金相同的或更好的塑性。