Cu-3Ti-2Mg合金的时效特征（英文）

研究了冷变形及时效处理对Cu-3Ti-2Mg合金组织与性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及电子背散射衍射(EBSD)对Cu-3Ti-2Mg合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度和导电率进行了测试。结果表明:铸态Cu-3Ti-2Mg合金由Cu_2Mg相、板条状Cu_4Ti相及Cu基体组成。时效处理后析出β'-Cu_4Ti相,过时效则会导致亚稳定β'-Cu_4Ti相转变为稳定的Cu_3Ti相。在本实验范围内,Cu-3Ti-2Mg合金的最佳热处理工艺是700℃保温4 h后水淬,随后冷变形60%并在450℃保温2 h炉冷。Cu-3Ti-2Mg合金的导电率及硬度HV分别是16.7%IACS和3280 MPa。     

基于团簇结构模型的镍基高温合金成分设计

应用“团簇加连接原子”结构模型对镍基高温合金成分进行了解析,指出了这些合金均源自基础团簇式[Cr-Ni12]Cr3,其中[Cr-Ni12]为在FCC结构中以Cr为心的立方八面体团簇,搭配以3个Cr作为连接原子.根据合金化组元与基体Ni的混合焓大小确定其在团簇式中的位置,最终形成多元合金化后的团簇式[(Al/Ti/Nb)-(Ni/Fe/Co)12](Cr/Al)3.采用铜模吸铸快冷技术制备φ10 mm的合金棒,并对其在1373 K保温2h后空冷.结果表明团簇式中含有一个Al时会有细小的γ'相析出,含有两个Al时[Al-(Ni10Fe2)](Cr2Al)合金中γ'相球形析出,粒子尺寸为30 ～ 60 nm;硬度测试表明前者强化效果不明显,后者由于γ'粒子长大使得合金硬度提高.当Al/Ti/Nb等比例占据团簇心部时,[(Al1/3 Ti1/3 Nb1/3)-(Ni10 Fe2)]Cr3合金的硬度最高,为2.86 GPa.     

低Nb含量Ti-Mo-Nb-Zr-Sn BCC低弹性模量固溶体合金的成分设计

依据BCC结构中的"团簇加连接原子"模型确定Ti-Mo二元团簇式[MoTi14]Mo1为基础成分式,根据合金化组元Sn、Zr和Nb与基体Ti的混合焓实现其在基础成分式中的组元替换,从而形成多元成分式[(Mo,Sn)(Ti,Zr)14]Nb1。利用铜模吸铸快冷技术制备d 6 mm合金棒状样品,并对其进行950℃保温2 h并水淬。组织结构分析和拉伸力学性能结果表明:低模量Sn、Zr和Nb分别取代基础成分式中高模量的Mo时形成的三元BCCβ-Ti合金结构稳定,且具有较低的弹性模量;当Mo0.5Sn0.5占据团簇心部,Nb作为连接原子,Zr替代部分Ti时形成的低Nb含量的β-Ti合金[(Mo0.5Sn0.5)(Ti13Zr)]Nb1(Ti68.10Mo5.25Sn6.50Zr9.98Nb10.17,质量分数,%)具有最低的弹性模量(为43 GPa),且断裂强度σb为569 MPa,应变ε为5.6%。     

基于团簇模型的高强度马氏体沉淀硬化不锈钢成分设计

利用"团簇加连接原子"结构模型研究了马氏体沉淀硬化不锈钢的成分特征,结果表明,此类钢的基础三元Fe-Ni-Cr高温奥氏体下限成分对应团簇成分式[NiFe₁₂]Cr₃,其中NiFe₁₂为fcc结构,Ni为中心原子,其与12个Fe原子配位构成立方八面体团簇,Cr为连接原子.以[NiFe₁₂]Cr₃为基础成分式,根据团簇式自洽放大和相似组元替代原则,添加C,Mo,Nb和Cu形成多元新合金,采用铜模吸铸快冷技术制备合金,并在1323 K保温2 h进行固溶处理后水淬,然后再在753 K保温4 h进行时效处理.结果表明,固溶和时效后的系列合金的组织和性能随合金化组元的种类及含量发生变化,其中{[(Ni₁₃Cu₃)Fe₁₉₂](Cr₄₅Mo_2.5Nb_0.5)}C₁合金在时效处理后具有较高的硬度和拉伸强度,其硬度为397 HV,屈服强度为971 MPa,抗拉强度为1093 MPa,该成分合金在3.5%NaCl（质量分数）中性溶液中具有优良的耐蚀性能.     

等径弯曲通道变形制备高性能Cu-Cr合金的组织性能

用两种方式等径弯曲通道变形(equal-channel angular pressing,简称ECAP)制备了的具有等轴晶组织的超细晶Cu-0.4Cr合金,晶粒尺寸为500nm。研究了不同挤压方式、不同挤压道次合金的组织和性能的变化。探讨了不同退火温度对5～8道次材料导电率和硬度的影响。结果表明,经ECAP挤压后的Cu-0.4Cr合金具有很好的综合性能,拉伸强度可达565MPa;硬度和导电率分别为225 HV和66.4%IACS;723K退火1h后材料的导电率和硬度可达80.3%IACS和210.9HV;软化温度可达723K。     

高强铁素体时效不锈钢成分设计

利用"团簇加连接原子"结构模型研究了铁素体时效不锈钢的成分规律,确定了BCC Fe-Cr二元基础团簇成分式为[Cr-Fe10Cr4]Cr,其中团簇为以溶质原子Cr为心的周围被10个基体Fe和4个Cr原子包围的菱形十二面体Cr-Fe10Cr4。根据团簇式和相似组元替代形成多元合金化的合金成分式[(Ni16-m-nCumAln)-Fe160Cr64](Cr16-o-p-q-rMooTipNbqVr)。采用铜模吸铸技术制备6 mm的合金棒,分别在1030℃、1150℃下固溶处理0.5 h并在555℃时效3 h。结果表明,合金化的系列合金在1150℃下固溶处理时能获得单一BCC结构,在此基础上时效后系列合金的硬度和强度显著提高,其中[(Ni14Cu2)-(Fe160Cr64)](Cr7Mo6Ti2Nb1)合金在时效处理后具有良好的强韧性配合,分别为HV=397 HV、σ0.2=1017 MPa和σb=1287 MPa、ε=7.7%。     

Zr元素对Cu-4Ti合金调幅分解与非连续沉淀的影响

研究了Zr元素对Cu-4Ti合金调幅分解与非连续沉淀的影响,使用光学显微及透射电镜表征了合金固溶及热处理过程的微观组织,分析了Zr元素对调幅分解与非连续沉淀组织形貌的影响。通过力学及电学性能的变化,分析了Zr元素对合金性能的影响。结果表明:Zr元素阻碍Ti原子的扩散,能显著延缓Cu-4Ti合金调幅分解的过程,抑制非连续沉淀的发生,提高Cu-4Ti-0.1Zr合金在峰值时效(450℃/7 h)时的综合性能,对电导率的影响小。其抗拉强度为1155MPa,HV维氏硬度为3.3 GPa,电导率是15.4%IACS。     

Finemet型纳米晶软磁合金的双团簇特征与成分优化

基于Finemet合金的成分及其非晶前驱体的晶化特征,提出了Finemet型合金的"双团簇"结构模型和团簇式成分,即Finemet合金的非晶前驱体可看作由2类团簇结构构成:一种为基于a-Fe(Si)有序固溶体(例如Fe_3Si相)的[Si-Fe_(14)](Cu_(1/13)Si_(12/13))_3弱稳定团簇结构;另一种为对应于Fe-B-Si-Nb系块体非晶合金的[(Si,B)-B_2(Fe,Nb)_8]Fe强稳定团簇结构。将2种团簇成分式按等比例混合,设计并制备了多个新成分合金。热分析和磁性测量结果表明,所有成分的非晶样品均显示多峰晶化特征,其中,[(Si_(0.8)B_(0.2))-B_2Fe_(7.2)Nb_(0.8)]Fe+[Si-Fe_(14)](Cu_(1/13)Si_(12/13))_3(即Fe_(74)B_(7.33)Si_(15.23)Nb_(2.67)Cu_(0.77))非晶两晶化峰的峰间距(ΔT_p=T_(p2)-T_(p1))最大,约为192 K。该非晶样品在813 K等温退火60 min后获得典型的纳米晶/非晶复相结构,其饱和磁化强度B_s约为1.26 T,矫顽力H_c约为0.5 A/m,1 k Hz下的有效磁导率m_e约为8.5×10~5。新成分纳米晶合金的综合软磁性能均优于典型成分为Fe_(73.5)Si_(13.5)B_9Cu_1Nb_3的已有Finemet纳米晶合金。     

高硬导电Cu-Ni-Si合金成分规律

用团簇加连接原子模型设计了系列用于制作引线框架的Cu-Ni-Si合金。在Cu含量小于95%的浓溶质区,采用单团簇模型[(Ni_(2/3)Si_(1/3))-Cu_(12)]Cu_(1～6)设计合金成分;在Cu含量大于或等于95%的稀溶质区,采用双团簇模型{[(Ni_(2/3)Si_(1/3))-Cu_(12)]Cu3}A+{[Cu-Cu12]Cu3}B设计合金成分。利用XRD、OM、TEM、Vickers硬度计、电导率测量仪等实验获得Cu-Ni-Si合金的成分规律。结果表明,在Cu-Ni-Si合金的成分范围内存在Cu含量为95.0%～95.8%的成分敏感区,此区间内合金同时存在时效析出强化和调幅分解强化,致使Vickers硬度突然增加,导电率降低,两者变化趋势相反,且与成分之间无规律性依赖关系。成分敏感区前后的浓溶质区和稀溶质区的合金中,不存在调幅分解强化,Vickers硬度(H)随Cu含量(CCu)增加而减少,分别满足H=-12.6CCu+1362.7和H=-26.2CCu+2777.3的线性关系;相应的导电率(σ)随CCu的线性增加关系分别为σ=0.2CCu+28.6和σ=5.2CCu-466。     

含Fe和Mn的Ni_(30)Cu_(70)固溶体团簇模型与耐蚀性研究

提出了一个极限田溶体合金的团簇模型,在此基础上优化设计了添加Fe和Mn的Ni_(30)Cu_(70)(原子分数,%)固溶体合金成分.在该模型中,固溶的Fe和Mn以Ni为第一近邻形成12配位立方八面体原子团簇(Fe_(1-x)Mn_x)Ni_(12)而分散到Cu基体中,因此极限固溶体合金成分为[M_1/_(13)Ni_(12)/_(13)]30Cu_(70)=[(Fe_(1-x)Mn_xNi_(12)]Cua_(30.3),M=(Fe_(1-x)Mn_x).采用X射线衍射和电化学腐蚀测试等方法,研究了[(Fe_(1-x)Mn_x)Ni_(12)]Cu_(30.3)合金的微观组织与耐腐蚀性能的关系.实验结果表明,对应于极限同溶体状念的[(Fe_(0.75)Mn_(0.25))Ni_(12)]Cua_(30.3)合金,在3.5%NaCl溶液中具有相对好的耐腐蚀性能.     

高强高弹Cu-2Ti合金时效热处理行为研究

为了研究Cu-2Ti合金的时效析出规律,设计了合金时效工艺参数,研究了合金性能与析出相的关系,并利用电导率的变化推导了析出相转变动力学方程。结果表明:Cu-2Ti合金的最佳时效工艺参数为350℃保温6 h,此时其抗拉强度和导电率分别为905 MPa和13.3%IACS,Cu-2Ti合金时效析出相转变动力学符合Avrami方程。     

时效时间对Cu-0.2Be-0.5Co合金组织及性能的影响

研究了时效时间对Cu-0.2Be-0.5Co合金显微硬度和导电率的影响,采用透射电子显微镜(TEM)观察分析了微观组织随时效时间的变化。结果表明:Cu-0.2Be-0.5Co合金在460℃时效条件下显微硬度和导电率随时效时间的变化规律基本一致:时效初期(0~2 h)急剧升高,时效中期(2~4 h)缓慢增加,时效后期(4~8 h)趋于稳定。析出相结构为Be12Co化合物相,与Cu基体的位向关系为[112]α∥[011]Be12Co。析出相的大量析出和弥散分布导致合金硬度的显著增加,由固溶态的97 HV0.1增加至时效2 h后的243 HV0.1;铜基体晶格畸变程度的恢复导致合金导电率显著增加,由固溶态的32.3%IACS增加至时效2 h后的57.1%IACS。在试验范围内,Cu-0.2Be-0.5Co合金经950℃×1 h固溶+460℃×2 h时效处理后综合性能优良。     

Cu-4.5％Ti合金的固态相变特征及性能

利用透射电镜(TEM)研究了Cu-4.5%Ti合金在固溶淬火、时效阶段的固态相变特征,采用维氏硬度计和FQR7501涡流导电仪测试了合金在400～500℃时效不同时间后的硬度和导电率。结果表明:合金在固溶淬火时就已发生了调幅分解和有序化,时效初期过渡态的1/4{1 1/2 0}有序化Cu_3Ti相连续转变为具有D1a结构的β′-Cu_4Ti有序相。经高温长时间的时效后,部分亚稳态的β′-Cu_4Ti有序相最终转变为平衡态的β-Cu_4Ti相。此亚稳、共格、有序的棒状β′-Cu_4Ti相使合金获得了最大的硬度,而调幅组织和β′-Cu_4Ti相在时效的早期对合金的强化贡献巨大。500℃时效2 h后,合金的硬度和电导率分别为290 HV0.3和9%IACS。     

时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响（英文）

研究了时效处理对Cu-3Ti-3Ni合金组织与性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对Cu-3Ti-3Ni合金的组织和析出相进行了表征,并对其硬度、导电率和弹性模量进行了测试。结果表明:Cu-3Ti-3Ni合金时效处理后析出Ni_3Ti及β'-Cu_4Ti相。随着时效时间的延长,部分合金元素回溶于Cu基体,连续的亚稳定β'-Cu_4Ti相向不连续的稳定Cu3Ti相转变。Ni_3Ti相及β'-Cu_4Ti相的析出减少了Ti原子的固溶,导致导电率升高。经过合适的时效处理,Cu-3Ti-3Ni合金中的Ni_3Ti相及连续的亚稳定β'-Cu_4Ti相析出完全,导致硬度升高,但时效处理对合金弹性模量影响不大。在本实验范围内,Cu-3Ti-3Ni合金的最佳时效处理工艺是300℃时效2 h后炉冷,随后450℃时效7 h炉冷。Cu-3Ti-3Ni合金的HV硬度、导电率及弹性模量分别是1.83 GPa、31.34%IACS(国际退火铜标准)及148.62 GPa。     

基于团簇加连接原子模型设计Mg-7.1Al-3.0Ce高强铸造合金

采用了团簇加连接原子模型描述了Mg-Al-Ce固溶体中的近程有序结构,构建了该类合金的理想成分式[(Al,Ce)_1-Mg_(12)]Mg_1,并据此设计了成分为[(Al_(0.925)Ce_(0.075))-Mg_(12)]Mg_1(Mg_(92.86)Al_(6.61)Ce_(0.54),at%;Mg-7.1Al-3.0Ce,mass%)的ACe73合金,通过永久模重力铸造(PM)工艺获得铸态合金。结果表明:合金显微组织为α-Mg基体中均匀分布着大量不连续的β-Mg17Al11相和针状Al_(11)Ce_3相,拉伸实验测得该合金抗拉强度为210 MPa,屈服强度为99.3 MPa,伸长率为9.0%,相比于其他PM工艺制备的Mg-Al-Ce铸态合金,强度最高。     

Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金中的团簇规律

在提出的"团簇加连接原子"结构模型基础上,找出了Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金的团簇规律,通过对已有的Zr-Al-Ni-Cu块体非晶合金成分的分析,确定了主要使用的团簇模型是[Cu_5Zr_6]Al、[Ni_4Zr_9]Al和[Ni_3Zr_8]Al。     

时效态Cu-3Ti-1Ni合金的组织与性能（英文）

研究Ni的添加及时效处理对Cu-3Ti合金组织与性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对Cu-3Ti-1Ni合金的组织和析出相进行表征,并对其硬度和导电率进行测试。结果表明:Ni的添加导致铸态Cu-3Ti合金在凝固过程中形成Ni Ti相,组织由树枝晶转变为等轴晶。时效处理后析出共格的亚稳定β'-Cu4Ti相,过时效导致β'-Cu4Ti相转变为非共格的层片稳定相Cu3Ti。同时,时效处理导致出现了退火孪晶,且在合金基体中发现位错线的聚集。Ni的添加提高了Cu-3Ti合金的导电率,降低了其硬度。在实验范围内,Cu-3Ti-1Ni合金的最佳时效处理工艺是300°C时效2 h后炉冷,随后450°C时效7 h炉冷,其硬度及导电率分别是HV 205及18.2%IACS(国际退火铜标准)。     

深冷处理对Cu-3Ti-5Ni合金组织与性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)对Cu-3Ti-5Ni合金深冷处理前后的组织演化及析出相进行了表征分析,采用维氏硬度计、涡流电导仪分别分析了深冷处理对合金硬度和导电率的影响。结果表明,Cu-3Ti-5Ni合金经深冷处理后,析出细小颗粒相,Ni3Ti第二相析出更完全。TEM分析发现深冷处理后针状Ni3Ti析出相的周围出现了位错的缠绕,基体中的位错线向位错环转换。适当时间的深冷处理可有效提高Cu-3Ti-5Ni合金的硬度,经深冷处理15 h后合金硬度达最大值217 HV10,但深冷处理对合金导电率的影响甚微。     

Zr对Cu-4Ti-0.05RE合金组织和性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)对Cu-4Ti-0.05RE和Cu-4Ti-0.12Zr-0.05RE两种合金的微观组织进行观察。对比分析发现添加Zr元素会抑制时效过程中形成片层组织(即延缓过时效的发生);两种合金在峰值时效时析出相均为亚稳的β′-Cu4Ti相,而在过时效状态下均会出现稳定的β-Cu3Ti相。采用显微硬度计和电导率测试仪分别研究两种合金在时效过程中显微硬度和电导率的变化规律。发现Cu-4Ti-0.05RE合金在450℃,6h达到峰值时效,此时合金的显微硬度HV是3150MPa,电导率是11.99%IACS;而Cu-4Ti-0.12Zr-0.05RE合金在450℃,8h达到峰值时效,此时合金的显微硬度HV是3350MPa,电导率是11.41%IACS。     

形变热处理对Cu-6Ni-3Ti合金组织和性能的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对Cu-6Ni-3Ti合金形貌和成分进行表征，研究了形变热处理对合金组织与性能的影响。结果表明，铸态合金组织呈明显的树枝状结构，主要由α-Cu和CuNiTi相组成，热处理后合金硬度显著降低；随着冷变形量的增加，时效后合金的导电率显著升高，但也导致峰值硬度后合金的硬度大幅降低；90%变形量+450℃时效2 h后，合金的硬度与导电率分别为203 HV0.5和52%IACS。