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SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料工艺研究

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SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料工艺研究

作者：吴龙彪昆明理工大学

学位级别：硕士

半固态金属成形具有近终成形,成形零件致密、力学性能良好、机械加工量少,模具寿命长,可制造复杂结构件等独特的优点。铜合金广泛应用于各行业,传统浇铸的铜合金易产生气孔、缩孔及偏析等铸造缺陷,且铜合金的压铸本身存在模具寿命短的... 详细信息

半固态金属成形具有近终成形,成形零件致密、力学性能良好、机械加工量少,模具寿命长,可制造复杂结构件等独特的优点。铜合金广泛应用于各行业,传统浇铸的铜合金易产生气孔、缩孔及偏析等铸造缺陷,且铜合金的压铸本身存在模具寿命短的致命问题。如果采用半固态压铸技术生产铜合金产品,将有望较大的降低模具温度,提高模具寿命,体现半固态成形技术的优势,这将在铜合金的生产过程中展现出良好的前景。本文采用应变诱发激活熔化(SIMA)法制备出了较好的ZCuSn10铜合金半固态坯料,主要研究如下：首先,采用多向锻造与重熔的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料。分析重熔过程中保温时间和重熔温度对ZCuSn10半固态坯料微观组织的影响。16%变形量的坯料在900℃保温30min获得的半固态组织均匀、球化效果好,平均晶粒尺寸为64.7μm,形状因子为1.65。但在预变形阶段发现变形操作难度较大,变形量不易控制且控制不准确,棒状坯料锻造过程中容易发生断裂,此变形方法无法实现半固态坯料的连续制备以及制备坯料尺寸有局限性。其次,采用冷热轧制两种预变形用以制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,实验结果发现用冷轧和热轧预变形的SIMA法能够制备出晶粒细小、圆整度好、液相率高的ZCuSn10铜合金半固态坯料,但是在热轧预变形过程中坯料易裂开、弯曲,冷轧坯料外部完整、形变均匀,确定冷轧为制备铜合金半固态坯料的最佳预变形方式。再次,本文对冷轧与重熔制备的ZCuSn10铜合金半固态坯料组织的工艺参数进行了深入研究,包括了重熔温度、保温时间以及变形量3个主要因素。结果表明：冷轧与重熔制备铜合金半固态坯料最佳工艺是：22%预变形铜合金坯料在900℃保温15～20min。在相同的重熔温度和保温时间下,变形量越大固相率越少;大约在12%变形量是铜合金半固态组织晶粒细化的门槛值。但是当变形量增大到17%和22%时,晶粒细化趋势逐渐趋于平缓。最后,对ZCuSn10铜合金半固态组织的演变机理进行了研究,铜合金坯料预变形后在重熔处理过程中,首先发生再结晶减少组织内应力,产生大量再结晶晶界。在晶界和枝晶根部最先熔化出现液相,熔池在晶粒内部产生是枝晶臂的合并结果。液相逐渐将碎断的枝晶包围,并最先使枝晶的尖角圆整,晶粒成团块状。随保温时间的延长,形变能逐渐释放,液相量增加,在表面能的作用下发生球化。最后能够获得球化效果良好、晶粒细小、液相率高的半固态组织。

关键词： ZCuSn10铜合金半固态 SIMA 预变形组织演变

轧制-重熔SIMA法制备ZCuSn10合金半固态坯料

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金属学报 2014年第5期50卷 567-574页

作者：王佳肖寒吴龙彪卢德宏周荣锋周荣昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 四川理工学院机械工程学院自贡643000 昆明理工大学分析测试研究中心昆明650093

采用轧制-重熔的SIMA法制备了ZCuSnl0合金半固态坯料，先将铸态ZCuSn10合金加热到450℃保温15min．分别进行2-4道次轧制，然后截取试样进行重熔处理后水淬．比较了SIMA法和铸态-直接重熔工艺制备的ZCuSnl0合金半固态组织，并利用SEM的ED... 详细信息

采用轧制-重熔的SIMA法制备了ZCuSnl0合金半固态坯料，先将铸态ZCuSn10合金加热到450℃保温15min．分别进行2-4道次轧制，然后截取试样进行重熔处理后水淬．比较了SIMA法和铸态-直接重熔工艺制备的ZCuSnl0合金半固态组织，并利用SEM的EDS测定了组织中sn的分布情况，用OM和TEM观察了SIMA法制备过程中试样组织变化，综合分析了SIMA法制备ZCuSnl0合金半固态坯料过程中的组织演变机理．结果表明：采用轧制．重熔的SIMA法制备的ZCuSnl0合金半固态组织固相晶粒均匀细小，圆整度高，19．7％预变形量875℃保温15min半固态组织最优，其平均晶粒直径75．8岬，形状因子1．62，液相率17．28％；用SIMA法制备ZCuSnl0合金半固态坯料，预变形过程对晶粒细化及球化起到了关键作用，随着预变形量和重熔保温温度的提高，半固态组织晶粒尺寸减小，圆整度提高，液相率增加；采用轧制一重熔的SIMA法制备ZCuSnl0合金半固态组织球化的主要机理是预变形过程破碎了枝晶，储备了变形能，在重熔过程中促进了枝晶熔断，同时，由于Sn元素从液相中向口固相中扩散迁移，液相逐渐吞噬固相的尖角突出部分，最终生成细小、圆整的口相晶粒．

关键词： ZCuSn10合金 SIMA法变形量重熔温度半固态组织

半固态ZCuSn10铜合金重熔过程中的组织演变

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材料热处理学报 2014年第9期35卷 106-110,115页

作者：吴龙彪肖寒王佳卢德宏蒋业华周荣昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 四川理工学院机械工程学院四川自贡643000

采用拔长为预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,研究在半固态温度区间重熔加热过程中半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相形貌的演变过程。结果表明:在液固两相区间对半固态组织保温,半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相逐渐球化。在... 详细信息

采用拔长为预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,研究在半固态温度区间重熔加热过程中半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相形貌的演变过程。结果表明:在液固两相区间对半固态组织保温,半固态ZCuSn10铜合金坯料初生相逐渐球化。在900℃保温3 min后开始出现液相,且液相率、平均晶粒直径均随着保温时间的增加而增加,液相分数由5 min的23.5%增加至20 min的32.7%,平均晶粒直径由8 min的41.7μm增大至20 min的58μm,形状因子随着保温时间延长先减小后增加,在保温15 min形状因子最小为1.75。

关键词： ZCuSn10铜合金半固态 SIMA法显微组织

不同预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料

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特种铸造及有色合金 2014年第2期34卷 167-170页

作者：吴龙彪王佳肖寒卢德宏周荣锋周荣昆明理工大学材料科学与工程学院四川理工学院机械工程学院

利用镦粗、锻造拔长、冷轧3种不同预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,对3种不同预变形方式的ZCuSn10铜合金在重熔处理过程中的微观组织进行了研究。结果表明,采用锻造拔长、冷轧为预变形的SIMA法制备出的半固态坯料在900... 详细信息

利用镦粗、锻造拔长、冷轧3种不同预变形方式的SIMA法制备ZCuSn10铜合金半固态坯料,对3种不同预变形方式的ZCuSn10铜合金在重熔处理过程中的微观组织进行了研究。结果表明,采用锻造拔长、冷轧为预变形的SIMA法制备出的半固态坯料在900℃保温15min能够得到组织均匀性好,晶粒圆整度高的半固态坯料,平均晶粒直径在40～70μm之间。锻造拔长制备的半固态坯料液相析出速度和球化速度较快,冷轧制备的半固态坯料等温重熔平均晶粒直径较小。

关键词： ZCuSn10铜合金 SIMA法预变形方式半固态坯料显微组织

冷轧-重熔SIMA法制备半固态ZCuSn10铜合金的组织研究

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稀有金属 2015年第3期39卷 214-220页

作者：吴龙彪肖寒王佳卢德宏周荣锋周荣昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093 昆明理工大学分析测试研究中心云南昆明650093

采用冷轧-重熔的应变诱导熔化激活(SIMA)法制备半固态ZCu Sn10铜合金坯料,分析不同重熔工艺对半固态组织的影响。结果表明:采用冷轧-重熔的SIMA法能制备出理想的半固态坯料。重熔过程中ZCu Sn10合金组织中低熔点的(α+δ)共析组织及枝... 详细信息

采用冷轧-重熔的应变诱导熔化激活(SIMA)法制备半固态ZCu Sn10铜合金坯料,分析不同重熔工艺对半固态组织的影响。结果表明:采用冷轧-重熔的SIMA法能制备出理想的半固态坯料。重熔过程中ZCu Sn10合金组织中低熔点的(α+δ)共析组织及枝晶α相与(α+δ)共析组织连接处的过渡区域会逐渐熔化,形成液相,并使得α固相枝晶逐渐熔断,成为α固相颗粒。在850/875℃重熔时,半固态组织中的液相量较少,晶粒黏连较严重,晶粒的球化效果较差。半固态坯料的液相量随保温时间的延长而增加,保温时间从10 min延长至20 min,在850℃重熔时,液相量从6.7%增加到8.5%;875℃重熔时,液相量从17.1%增加到19.6%。900℃保温获得的半固态组织均匀,球化效果好。随着保温时间的增加,半固态坯料的液相先由24.3%增加至30.9%后减小至25.1%,液相的减少是由金相试样取样位置或金相组织分析测量的误差造成的;在相同的重熔保温时间下,重熔温度越高液相的析出速度越快,液相量越大。

关键词： ZCuSn10铜合金半固态 SIMA法冷轧组织

SIMA法制备的ZCuSn10锡青铜的等轴晶组织

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特种铸造及有色合金 2014年第3期34卷 332-336页

作者：王佳肖寒吴龙彪卢德宏周荣锋周荣昆明理工大学材料科学与工程学院四川理工学院机械工程学院

采用SIMA法制备了ZCuSnl0锡青铜等轴晶试样，然后进行450℃保温15min后自由锻或室温2道次、4道次轧制，最后在800℃和850℃保温10min后水淬处理。将SIMA法制备的合金组织与铸态直接重熔保温后水淬和常规退火处理的ZCuSnl0锡青铜组织进... 详细信息

采用SIMA法制备了ZCuSnl0锡青铜等轴晶试样，然后进行450℃保温15min后自由锻或室温2道次、4道次轧制，最后在800℃和850℃保温10min后水淬处理。将SIMA法制备的合金组织与铸态直接重熔保温后水淬和常规退火处理的ZCuSnl0锡青铜组织进行了比较。结果表明，采用SIMA法能获得共析组织不超过16％的ZCuSnl0锡青铜等轴晶组织，相比常规退火及铸态直接重熔工艺，其平均晶粒直径从250～300μm减小到80～90／μm，形状因子从1．97减小到1．75；用SIMA法制备ZCuSnl0锡青铜等轴晶组织，预变形过程对晶粒细化及球化起到了关键作用，随着预变形量和重熔保温温度提高，ZCuSnl0锡青铜组织晶粒尺寸减小，圆整度提高，共析组织比例增加。

关键词： ZCuSn10锡青铜 SIMA法等轴晶组织变形量

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建筑物沉降自动化监测及成果分析

建筑技术 2017年第S1期48卷 26-28页

作者：吴龙彪赵强强江西飞尚科技有限公司南昌330200

以青岛地铁为工程背景,现场采用压差式变形传感器监测建筑物沉降。在监测全周期过程中充分体现了自动化监测的优势和作用,监测结果能实时反馈实际施工情况,开挖施工结构物沉降,注浆施工结构物隆起,并针对数据趋势进行匹配性分析.施工监... 详细信息

以青岛地铁为工程背景,现场采用压差式变形传感器监测建筑物沉降。在监测全周期过程中充分体现了自动化监测的优势和作用,监测结果能实时反馈实际施工情况,开挖施工结构物沉降,注浆施工结构物隆起,并针对数据趋势进行匹配性分析.施工监测过程没有发生大的不均匀沉降,有效保证了施工安全。该监测技术在项目中的应用情况良好,对后续工程施工起到了指导作用。

关键词：沉降地铁施工开挖注浆自动化监测

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混凝土裂缝检测与监测技术研究进展

广东土木与建筑 2022年第5期29卷 96-99,115页

作者：李菲彭自强石显吴龙彪武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉430070 武汉理工大学·江西飞尚科技有限公司联合技术研发中心江西南昌330200 江西飞尚科技有限公司江西南昌330200

混凝土裂缝检测与监测是结构健康监测的重要内容之一,对混凝土结构损伤评估、后期养护管理具有重要的参考价值。为此,对混凝土裂缝诊断技术研究进展进行综述,分析总结几种传统检测方法原理并对其检测特点进行对比。其次介绍了一些新兴... 详细信息

混凝土裂缝检测与监测是结构健康监测的重要内容之一,对混凝土结构损伤评估、后期养护管理具有重要的参考价值。为此,对混凝土裂缝诊断技术研究进展进行综述,分析总结几种传统检测方法原理并对其检测特点进行对比。其次介绍了一些新兴的监测技术,基于长标距光纤光栅监测范围达到米级别但成本达导电涂料2倍,柔性导电涂料传感元件生产施工存在缺少相关标准执行文件问题,而基于图像裂缝识技术最大干扰在于图像复杂背景的噪音。

关键词：混凝土裂缝长标距光纤光栅导电涂料图像识别

变形量对应变诱导熔化激活法制备CuSn10P1合金半固态组织的影响

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中国有色金属学报 2014年第6期24卷 1459-1465页

作者：王佳肖寒吴龙彪卢德宏周荣锋周荣昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093 四川理工学院机械工程学院自贡643000

采用锻造与重熔加热的应变诱导熔化激活(SIMA)法制备CuSn10P1合金半固态坯料,先对CuSn10P1铸锭进行退火处理,再对其进行锻造变形,然后对试样进行850及950℃保温5 min-水淬处理,获得CuSn10P1半固态坯料。采用金相显微镜和扫描电镜观察各... 详细信息

采用锻造与重熔加热的应变诱导熔化激活(SIMA)法制备CuSn10P1合金半固态坯料,先对CuSn10P1铸锭进行退火处理,再对其进行锻造变形,然后对试样进行850及950℃保温5 min-水淬处理,获得CuSn10P1半固态坯料。采用金相显微镜和扫描电镜观察各阶段试样组织形貌,计算半固态组织的固相分数,分析变形量和重熔温度对CuSn10P1半固态组织的影响。结果表明:CuSn10P1合金铸锭经680℃、24 h退火后,消除了枝晶组织,获得了以α相为主的等轴晶组织。CuSn10P1合金半固态组织固相分数随变形量的增加而降低,当变形量从8.4%增加至219%经850℃重熔时,固相分数从70.15%降低至57.83%;950℃重熔时,固相分数从58.79%降低至53.10%。重熔温度越高,变形量对固相分数变化程度影响越小。

关键词： CuSn10P1合金应变诱导熔化激活法变形量固相分数微观组织