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铜在含氯薄液膜和杂色曲霉作用下的腐蚀行为

表面技术 2022年第9期51卷 178-187页

作者：冯亚丽李雪鸣赵永姚琼邹士文肖葵北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学国家材料腐蚀与防护科学数据中心北京100083 63810部队海口571000 航天材料及工艺研究所北京100076

目的研究纯铜在含氯液膜和霉菌共同作用下的腐蚀行为与机理。方法将海南文昌采集的一株野生杂色曲霉接种到质量分数分别为0.9%和3.5%的NaCl溶液中制成孢子悬浮液,将孢子悬浮液均匀喷洒到铜试样表面后进行恒温恒湿试验,试验不同周期后采... 详细信息

目的研究纯铜在含氯液膜和霉菌共同作用下的腐蚀行为与机理。方法将海南文昌采集的一株野生杂色曲霉接种到质量分数分别为0.9%和3.5%的NaCl溶液中制成孢子悬浮液,将孢子悬浮液均匀喷洒到铜试样表面后进行恒温恒湿试验,试验不同周期后采用体视学显微镜、扫描电子显微镜观察铜试样的腐蚀形貌,采用X射线光电子能谱仪分析试验14 d的试样表面和氩离子刻蚀15 s后的成分。结果纯铜在NaCl薄液膜下的腐蚀产物具有明显的双层结构,内层靠近基体的为致密的Cu_(2)O钝化层,外层为疏松的Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)和Cu_(2)(OH)3Cl组成的Cu(Ⅱ)碱式盐;无菌时,铜表面出现大量蓝绿色的Cu(Ⅱ)碱式盐,杂色曲霉存在时,铜表面腐蚀产物主要为红棕色的Cu_(2)O钝化膜,仅有少量Cu(Ⅱ)碱式盐零星分布在Cu_(2)O膜外层;0.9%NaCl薄液膜与霉菌共同作用时,试样表面腐蚀产物主要为Cu_(2)O,当薄液膜中盐的质量分数升高到3.5%时,霉菌数量减少,Cu(Ⅱ)碱式盐较0.9%NaCl薄液膜组增多。结论纯铜的腐蚀产物由内层的Cu_(2)O钝化层、外层的Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)和Cu_(2)(OH)_(3)Cl组成双层结构。杂色曲霉通过呼吸作用影响液膜中的O_(2)浓度进而影响铜的腐蚀产物组成,霉菌存在时腐蚀产物中Cu(Ⅱ)碱式盐显著减少。含氯液膜与霉菌共同作用时,液膜中的NaCl浓度通过影响杂色曲霉的生长活性而影响腐蚀产物组成。

关键词：纯铜腐蚀薄液膜杂色曲霉 NaCl浓度腐蚀产物

T2纯铜快速冷却搅拌摩擦焊缝微观组织和力学性能研究

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机械工程学报 2022年第24期58卷 94-101页

作者：许楠陈磊刘坤刘露涛宋亓宁包晔峰河海大学机电工程学院常州213022

由于焊后余热带来的退火软化效应,T2纯铜常规搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)焊缝通常会出现位错密度降低和晶粒长大的现象,其屈服强度普遍较低。为消除焊后退火效应并改善力学性能,采用液态CO_(2)同步快速冷却FSW工艺对2 mm的T... 详细信息

由于焊后余热带来的退火软化效应,T2纯铜常规搅拌摩擦焊(Friction stir welding,FSW)焊缝通常会出现位错密度降低和晶粒长大的现象,其屈服强度普遍较低。为消除焊后退火效应并改善力学性能,采用液态CO_(2)同步快速冷却FSW工艺对2 mm的T2纯铜进行焊接。利用光学显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜、显微硬度测试以及拉伸试验对焊缝的微观组织、力学性能和加工硬化行为进行研究。结果表明,纯铜FSW焊缝的晶粒细化机制主要为不连续动态再结晶、连续动态再结晶和孪晶诱导几何动态再结晶。快速冷却FSW纯铜焊缝呈现具有纳米孪晶和高位错密度的细晶结构,在加工硬化第Ⅲ阶段表现出较大的加工硬化率。在第Ⅳ阶段,纳米孪晶为位错增殖提供储存空间,使加工硬化率降低并改善塑性。和常规FSW相比,快速冷却FSW焊缝的屈服强度和断后伸长率分别提高了31.1%和25.7%。本文提出的液态CO_(2)同步快速冷却FSW工艺通过改善焊接热循环可在焊缝中制备异质细晶结构,有助于提高焊缝的屈服强度并使其表现出良好的强塑性匹配。

关键词：搅拌摩擦焊纯铜微观组织力学性能加工硬化行为

纯铜表面氩弧熔覆TiB_(2)/Ni复合涂层组织及耐磨性能

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焊接学报 2021年第9期42卷 90-96,I0006页

作者：马强陈明宣孟君晟李成硕史晓萍彭欣山东交通学院威海264200

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB_(2)增强Ni基复合涂层,以改善其耐磨性能.将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子... 详细信息

通过氩弧熔覆技术在纯铜表面制备TiB_(2)增强Ni基复合涂层,以改善其耐磨性能.将钛粉、硼粉和镍粉在球磨机中充分混合,采用氩弧熔覆技术将纯铜表面预置粉末熔化制备出陶瓷颗粒增强镍基熔覆层.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜分析涂层的物相及涂层中陶瓷颗粒相的组成、分布及结构,利用显微硬度仪和摩擦磨损试验机测试涂层的显微硬度和耐磨性能.结果表明,熔覆层物相主要包括γ(Ni,Cu)和TiB_(2);陶瓷颗粒增强相弥散分布于熔覆层中,其中颗粒相TiB_(2)以六边形存在,熔覆层内部与基体界面处均无缺陷产生;熔覆涂层具有较高的显微硬度,当(Ti+B)质量分数为10%时,涂层显微硬度高达781.3 HV,与纯铜基体对比,熔覆层显微硬度提高约11.7倍;在相同磨损条件下,随(Ti+B)质量分数的增加,熔覆涂层的摩擦系数及磨损失重先减小后增大;氩弧熔覆原位自生TiB_(2)陶瓷颗粒增强镍基熔覆层可显著提高纯铜表面的耐磨性能.

关键词：纯铜氩弧熔覆 TiB_(2)/Ni 显微硬度耐磨性能

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铜在电网接地工况下的腐蚀行为研究

中国腐蚀与防护学报 2023年第2期43卷 435-440页

作者：高义斌杜晓刚王启伟钟黎明付文华张邯平张甍姜春海国网山西省电力公司电力科学研究院太原030001 厦门理工学院材料科学与工程学院厦门361024

通过室内模拟加速实验、电化学测试以及X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对通电工况下铜接地网材料在酸性土壤环境中的腐蚀特征进行了研究。结果表明,通电条件对Cu的腐蚀行为有较大影响,Cu的腐蚀速率随外加电流密度的增大而... 详细信息

通过室内模拟加速实验、电化学测试以及X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对通电工况下铜接地网材料在酸性土壤环境中的腐蚀特征进行了研究。结果表明,通电条件对Cu的腐蚀行为有较大影响,Cu的腐蚀速率随外加电流密度的增大而逐渐增大;腐蚀产物以CuO和Cu_(2)O为主,Cu_(2)O的占比随外加电流密度的增大而减小。

关键词：接地工况纯铜土壤腐蚀交流电电网

纯铜连续ECAP-扩展挤压组织及性能转变机理研究

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纯铜连续ECAP-扩展挤压组织及性能转变机理研究

作者：冯瑞兰州理工大学

学位级别：硕士

连续ECAP-扩展挤压是连续制备高导电大尺寸铜排的主要途径,但是成形过程中金属的非均匀流变对材料组织均匀性和性能稳定性产生严重影响,极大的限制了高导电铜排在关键领域的应用。本研究对纯铜连续ECAP-扩展挤压过程进行有限元模拟,建... 详细信息

连续ECAP-扩展挤压是连续制备高导电大尺寸铜排的主要途径,但是成形过程中金属的非均匀流变对材料组织均匀性和性能稳定性产生严重影响,极大的限制了高导电铜排在关键领域的应用。本研究对纯铜连续ECAP-扩展挤压过程进行有限元模拟,建立了变形过程的VPSC模型,通过实验系统研究了成形过程中材料的微观组织及力学性能,分析了平面应变状态下纯铜应变硬化及力学各向异性的形成机理。主要结论如下:有限元模拟结果表明,纯铜连续ECAP扩展挤压过程直角弯曲区和挤出成形区的具有较高的应力应变状态。扩展成形内部应变分布均匀,但存在明显温差。扩展成形过程金属流速沿中心向边缘逐渐降低。VPSC模拟结果表明,扩展挤压过程各个区域滑移系启动状态不同。此外,变形过程的等效强化程度不同导致各个区域的屈服行为具有较大差异。纯铜连续ECAP扩展挤压过程不同区域组织特征具有明显差异。扩展成形入口区域发生剧烈的剪切变形,晶粒明显细化,位错密度增大,织构类型为{110}Brass织构和{110}旋转Goss织构。扩展成形中心区域发生连续动态再结晶,晶粒尺寸显著增大,位错密度降低,并产生退火孪晶,织构类型为{001}立方织构。挤出成形区域的流速差导致晶粒尺寸沿中心向边缘晶粒尺寸逐渐增大,位错密度降低,织构类型分别为{110}Goss织构和{110}织构。沿挤压方向铜排硬度先降低再缓慢升高,导电率持续升高。挤出铜排从中心区域向边缘硬度逐渐降低,导电率呈波动变化。原始纯铜强烈的(111)取向导致力学性能表现出强烈的塑性各向异性。平面应变量较低时,纯铜原始粗大晶粒未发生破碎,随应变量增大组织内部出现大量亚晶。同时,力学性能显著提升,各向异性程度降低,其主要原因为织构强度的减弱。经过室温和低温轧制后织构均由原始{111}织构转变为{001}立方织构,但织构强度和旋转角度具有差异,织构强度的变化是导致各向异性程度降低的主要原因。纯铜硬度随应变量增大显著提高,低温比室温具有更强的应变硬化效应,主要原因为低温抑制了位错运动,引入了更高密度的位错。

关键词：纯铜连续ECAP 平面应变粘塑性自洽织构

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多晶铜表面织构冷压成形晶体塑性有限元分析

塑性工程学报 2022年第6期29卷 182-192页

作者：陈浩飞刘志奇陈东良高壮宋建丽王文安太原科技大学机械工程学院山西太原030024 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

基于晶体塑性理论和有限元方法建立了面心立方结构的纯铜材料的三维晶体塑性有限元模型,并对其钝化圆锥压头冷压成形过程进行了模拟。选取了平均晶粒尺寸分别为25、35和70μm的工件进行冷压,分析了成形过程中的载荷-压痕深度曲线、表面... 详细信息

基于晶体塑性理论和有限元方法建立了面心立方结构的纯铜材料的三维晶体塑性有限元模型,并对其钝化圆锥压头冷压成形过程进行了模拟。选取了平均晶粒尺寸分别为25、35和70μm的工件进行冷压,分析了成形过程中的载荷-压痕深度曲线、表面轮廓曲线、位移场与堆积现象、应力分布以及各滑移系的累积塑性应变。结果表明,晶粒尺寸越小,最大压痕深度处的峰值载荷越大,塑性回弹越大。冷压过程中,位移场产生堆积效应,在晶向上最为明显,且体现了面心立方晶体的高度对称性。冷压后的工件表面发生细晶强化,使其具有更高的强度和硬度。随着各滑移系累积塑性应变的增加,8条滑移系被激活。随着晶粒尺寸的减小,应力云图开始离散,S12应力表现出与位移场相同的传导方向,平均晶粒尺寸为35μm时的工件残余应力最小。

关键词：晶体塑性有限元模型钝化圆锥压头纯铜冷压成形平均晶粒尺寸

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纯铜后继屈服面的测试与晶体塑性模型模拟

力学学报 2017年第4期49卷 870-879页

作者：张克实黄世鸿刘贵龙陆大敏广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室/广西防灾减灾与结构安全重点实验室南宁530004

通过纯铜薄壁圆管试样的实测和晶体塑性模拟,用单试样法和多试样法对分别经历拉伸、扭转和组合拉扭变形的试样后继屈服面进行研究.考虑预变形方式、测点数目、测试顺序和指定平移应变等不同条件,对后继屈服面测定结果差异及屈服面内凹... 详细信息

通过纯铜薄壁圆管试样的实测和晶体塑性模拟,用单试样法和多试样法对分别经历拉伸、扭转和组合拉扭变形的试样后继屈服面进行研究.考虑预变形方式、测点数目、测试顺序和指定平移应变等不同条件,对后继屈服面测定结果差异及屈服面内凹现象进行探讨.在此基础上,比较了单试样和多试样两种方法的合理性与有效性.数值模拟采用能反映Bauschinger效应的晶体塑性模型,试样有限元模型每个单元的晶体取向均随机生成,能反映多晶材料变形特征.模拟试验加载过程与真实试验一致.研究表明:(1)采用本文方法可再现真实试验过程,模拟后继屈服面测试展示的现象与实测相近,证实了方法的有效性和合理性;(2)模拟测试与实测均发现,薄壁圆管组合拉扭加载测得的后继屈服面可能出现内凹,单试样法测得屈服面的内凹现象尤为显著;(3)若试验材料的材质比较一致,用多试样法测试后继屈服比用单试样法更合理.

关键词：纯铜后继屈服内凹晶体塑性实测与模拟

电解重量法-电感耦合等离子体质谱法联合测定纯铜中铜和痕量元素

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冶金分析 2023年第11期43卷 45-50页

作者：唐语胡维铸王亚朋本钢集团有限公司技术中心先进汽车用钢开发与应用技术国家地方联合工程实验室

纯铜中铜及痕量元素影响材料的物理化学性能，准确测定其含量具有重要意义。本文用硝酸溶解纯铜样品后，用直流电源对消解液进行电解，通过称量得到电解前后铂金网的质量差值，用其除以样品质量计算得到样品中铜的含量；采用电感耦合等... 详细信息

纯铜中铜及痕量元素影响材料的物理化学性能，准确测定其含量具有重要意义。本文用硝酸溶解纯铜样品后，用直流电源对消解液进行电解，通过称量得到电解前后铂金网的质量差值，用其除以样品质量计算得到样品中铜的含量；采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定电解液中的痕量元素含量。据此，通过电解重量法和ICP-MS联合使用，建立了一次电解后即可实现纯铜中铜和痕量元素测定的方法。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法对电解液中铜基体的含量进行了测定，结果表明，铜基体在试液中的质量浓度约为0.5μg/mL;基体效应试验表明电解液中铜基体对痕量元素测定的影响可忽略。在选定的实验条件下，各痕量元素校准曲线线性相关系数均大于0.999 0,方法检出限为0.010～0.025μg/L,定量限为0.03～0.08μg/L。将实验方法应用于纯铜标准样品和实际样品分析。结果表明：测定值与认定值基本一致，测定结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为0.097%～4.8%,加标回收率为96%～105%;对于实际样品，各元素测得结果与标准方法基本一致，测定结果的相对标准偏差(RSD,n=9)为0.096%～5.0%。

关键词：电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS) 纯铜电解痕量元素铜

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纯铜反复锻造工艺

锻压技术 2020年第4期45卷 21-27页

作者：张健伟石凤健叶思珍张浩然江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003 江苏科技大学材料科学与工程国家实验教学示范中心江苏镇江212003

采用DEFORM软件分析了纯铜反复锻造时的变形行为、速度场、载荷、等效应变以及工艺路线对等效应变的影响。结果表明:高宽比为1的试样,采用楔形凸模在第1次锻造的变形初期,试样存在转动现象,然后,试样左、右两侧沿纵向发生剪切,最后充满... 详细信息

采用DEFORM软件分析了纯铜反复锻造时的变形行为、速度场、载荷、等效应变以及工艺路线对等效应变的影响。结果表明:高宽比为1的试样,采用楔形凸模在第1次锻造的变形初期,试样存在转动现象,然后,试样左、右两侧沿纵向发生剪切,最后充满型腔;采用平端面凸模第1次反向锻造时,材料首先沿水平方向流动,然后,试样左、右两侧沿纵向发生剪切,最后充满型腔。上述变形过程会导致试样变形不均匀。按照A路线反复锻造后,试样上、下表面的等效应变较高,两侧较低;按照B路线锻造,可以在提高应变水平的同时提高变形均匀性。实验研究表明,经B路线4道次反复锻造后,试样获得了超细晶组织。

关键词：纯铜反复锻造等效应变工艺路线超细晶