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热冲击下Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头组织与性能

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稀有金属材料与工程 2017年第5期46卷 1353-1358页

作者：张柯柯郭兴东王悔改河南科技大学河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2... 详细信息

借助于SEM、EDS、XRD等检测手段对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头进行观察分析,研究了钎焊工艺参数及热冲击条件对Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头界面金属间化合物和力学性能的影响。结果表明:添加0.05%(质量分数)Ni能细化Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金的初生β-Sn相和共晶组织;钎焊温度270℃和钎焊时间240 s时,钎焊接头抗剪切强度最大达26.9 MPa,较未添加Ni的钎焊接头提高8.9%;随着热冲击周期的增加,钎焊接头界面金属间化合物层平均厚度增加,界面粗糙度先增大后减小,钎焊接头强度降低;添加0.05%Ni能够抑制接头界面金属间化合物的成长、钎焊接头强度的降低,有利于改善接头可靠性。

关键词： Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni钎料热冲击钎焊界面金属间化合物剪切强度

无钯镀镍碳纤维增强Sn-3.0Ag-0.5Cu复合钎料的制备

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稀有金属材料与工程 2018年第8期47卷 2573-2577页

作者：王悔改张柯柯霍福鹏张萌河南科技大学河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

采用化学镀法在碳纤维表面制备无钯镍镀层,用粉末冶金法制备了以镀镍碳纤维为增强相的Sn-3.0Ag-0.5Cu复合钎料,借助于SEM、EDS、OM等检测手段对其微观组织进行分析,研究镀镍碳纤维含量对复合钎料微观组织和基本性能的影响。结果表明:镀... 详细信息

采用化学镀法在碳纤维表面制备无钯镍镀层,用粉末冶金法制备了以镀镍碳纤维为增强相的Sn-3.0Ag-0.5Cu复合钎料,借助于SEM、EDS、OM等检测手段对其微观组织进行分析,研究镀镍碳纤维含量对复合钎料微观组织和基本性能的影响。结果表明:镀镍碳纤维主要分布在复合钎料的晶界处;随着复合钎料中镀镍碳纤维含量的增加,其弥散度逐渐降低,熔点变化不大;当镀镍碳纤维含量(质量分数)大于1%时,镀镍碳纤维在晶界处的团聚现象严重,复合钎料的电阻率显著升高。添加1%的镀镍碳纤维有助于减小液态复合钎料在助焊剂界面和Cu基板处的表面张力,降低钎料基体的电流密度,使得复合钎料的润湿性提高,电阻率有所降低。

关键词：无钯镀镍碳纤维粉末冶金 Sn-3.0Ag-0.5Cu钎料润湿性电阻率

固溶温度对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物可降解合金组织及性能影响

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稀有金属材料与工程 2021年第8期50卷 2850-2858页

作者：刘亚文九巴李欢姚怀贺俊光河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

利用OM、SEM、TEM等手段研究了固溶处理对Mg-Zn-Gd-Y-Zr合金组织的影响,并对合金的耐腐蚀性能及力学性能进行了测试。结果表明:固溶处理有效改善铸态合金的组织不均匀性,在460~510℃温度范围固溶处理后,合金的晶粒尺寸随温度升高而逐渐... 详细信息

利用OM、SEM、TEM等手段研究了固溶处理对Mg-Zn-Gd-Y-Zr合金组织的影响,并对合金的耐腐蚀性能及力学性能进行了测试。结果表明:固溶处理有效改善铸态合金的组织不均匀性,在460~510℃温度范围固溶处理后,合金的晶粒尺寸随温度升高而逐渐增大,第二相尺寸减小并趋于球形。当固溶温度高于490℃时,有少量Zn2Zr3相析出,且随温度的升高,析出相有增多及粗化趋势。在490℃固溶8 h后,合金的组织均匀,耐蚀性相对较好,腐蚀较为均匀,失重腐蚀速率为0.472±0.048 mm/a,抗拉强度、屈服强度及延伸率分别为196.2±3.5 MPa、111.1±6.4 MPa和(18.9±1.3)%。试验研究了合金腐蚀后的力学性能,结果表明:490℃固溶8 h试样在模拟体液中浸泡后,力学性能在1~7 d内急剧下降,7~14 d下降较为缓慢,随浸泡时间的延长断裂形式从准解理断裂转变为脆性断裂。

关键词：生物镁合金微观组织腐蚀力学性能

Ni改性GNSs对SnAgCuRE/Cu钎焊接头热老化特性的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1523-1535页

作者：王悔改张柯柯王冰莹王要利河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片(GNS)独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs(Ni-GNSs)增强Sn Ag Cu RE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨Ni... 详细信息

以Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni无铅钎料合金为研究对象,基于石墨烯纳米片(GNS)独特的结构、优异的物理性能和力学性能,以其为复合钎料的增强相,开展基于Ni改性GNSs(Ni-GNSs)增强Sn Ag Cu RE系复合钎料/Cu的钎焊和钎焊接头热老化试验,探讨NiGNSs对复合钎料组织及钎焊接头热老化失效断裂机制的影响。结果表明:Ni-GNSs的加入,抑制了复合钎料的线膨胀,产生晶格畸变,导致位错产生,金属间化合物(IMC)颗粒分布在位错线附近,与位错发生交互作用,阻碍位错运动,强化复合钎料,进而强化复合钎料接头。随着热老化时间延长,钎焊接头界面IMC层厚度增加,剪切强度降低;其中,添加0.05%(质量分数)GNSs的复合钎料接头剪切强度降幅最小,为8.9%,且热老化384 h后,其剪切强度仍高于Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu合金接头热老化前的剪切强度。NiGNSs的加入,使复合钎料钎焊接头界面IMC的生长系数明显降低,有效缓解了复合钎料/Cu钎焊接头热老化过程中力学性能的降低,进而改变复合钎料/Cu钎焊接头的热老化失效断裂机制,最终影响接头的可靠性。Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE0.05Ni/Cu钎焊接头的断裂位置由热老化前的钎缝区向钎缝/界面IMC移动,变为韧脆混合断裂;而添加0.05%(质量分数)GNSs复合钎料接头的断裂位置均在钎缝区,为韧性断裂,钎焊接头可靠性较高。

关键词： Ni-GNSs/SnAgCuRE系复合钎料界面IMC 钎焊接头热老化组织与性能

不同TiB2颗粒粒径的TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

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复合材料学报 2019年第7期36卷 1684-1690页

作者：国秀花宋克兴李国辉冯江龙飞河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室洛阳471023

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同TiB2颗粒粒径的3wt%TiB2/Cu复合材料,研究了3wt%TiB2/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB2颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB2颗粒粒径的3wt%TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为... 详细信息

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同TiB2颗粒粒径的3wt%TiB2/Cu复合材料,研究了3wt%TiB2/Cu复合材料致密度、导电率、硬度和耐电弧侵蚀性能随TiB2颗粒粒径的变化规律,重点分析了不同TiB2颗粒粒径的3wt%TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为。结果表明:3wt%TiB2/Cu复合材料致密度和硬度随TiB2颗粒粒径的增大而略有降低;TiB2颗粒粒径越小,TiB2/Cu复合材料的综合性能越好。随着TiB2颗粒粒径的增大,3wt%TiB2/Cu复合材料耐蚀稳定性降低,3wt%TiB2/Cu阴极材料的损耗量明显增加;当TiB2颗粒粒径为10μm时,3wt%TiB2/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能最佳。电弧蚀形貌观察表明:不同TiB2颗粒粒径的3wt%TiB2/Cu复合材料经电弧侵蚀后,3wt%TiB2/Cu复合材料均由阴极向阳极发生转移;随着TiB2颗粒粒径的增大,阴极质量损耗逐渐增加,触头表面电弧侵蚀面积增加;而在Cu基体中引入较小的TiB2颗粒,有利于减弱电接触实验过程中TiB2/Cu复合材料的喷溅现象。

关键词： TiB2/Cu 复合材料 TiB2颗粒粒径燃弧能量电弧侵蚀材料转移

多粒径TiB2/Cu复合材料耐电弧侵蚀行为

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复合材料学报 2020年第10期37卷 2526-2533页

作者：国秀花林焕然宋克兴王旭张祥峰冯江河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室洛阳471023

采用粉末冶金工艺制备了不同配比的多粒径(2μm+10μm+50μm) TiB2/Cu复合材料。通过JF04C触点材料测试系统对多粒径TiB2/Cu复合材料进行耐电弧侵蚀性能试验,研究(2μm+10μm+50μm) TiB2颗粒质量比分别为1∶1∶1、1∶1∶3、1∶3∶1、3... 详细信息

采用粉末冶金工艺制备了不同配比的多粒径(2μm+10μm+50μm) TiB2/Cu复合材料。通过JF04C触点材料测试系统对多粒径TiB2/Cu复合材料进行耐电弧侵蚀性能试验,研究(2μm+10μm+50μm) TiB2颗粒质量比分别为1∶1∶1、1∶1∶3、1∶3∶1、3∶1∶1时,TiB2/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能及电弧侵蚀形貌变化规律,探究多粒径配比对TiB2/Cu复合材料表层耐电弧侵蚀行为的影响。结果表明:当(2μm+10μm+50μm) TiB2颗粒质量比为1∶1∶1时,TiB2/Cu复合材料相对密度和导电率最高,分别为99.1%和87.1%IACS。当(2μm+10μm+50μm) TiB2颗粒质量比为1∶1∶1和1∶3∶1时,TiB2/Cu复合材料的组织均匀性较好,电弧侵蚀后材料损失相同,材料转移量最少。其中,质量比为1∶3∶1时,TiB2/Cu复合材料平均燃弧能量最低,且燃弧时间和燃弧能量最稳定。研究表明,这与复合材料的综合物理性能密切相关。在颗粒增强Cu基复合材料设计过程中,引入合适配比的多粒径TiB2颗粒有助于提高TiB2/Cu复合材料的密度、导电率等综合物理性能。电弧侵蚀过程中,不同粒径的TiB2颗粒相互协同作用,有助于提高TiB2/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能和服役稳定性。

关键词：粉末冶金多粒径 TiB2/Cu复合材料电弧侵蚀材料转移

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TiB_2/Cu复合材料的电弧侵蚀行为

复合材料学报 2018年第3期35卷 616-622页

作者：李国辉刘勇国秀花冯江宋克兴田保红河南科技大学材料科学与工程学院洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心洛阳471023

采用放电等离子烧结法(SPS)制备TiB_2质量分数为1wt%~5wt%的TiB_2/Cu复合材料,测试其导电率和硬度。当TiB_2质量分数由0增至5wt%时,复合材料的导电率由96.9%(International Annealed Copper Standard,IACS)降至65.1%(IACS),布氏硬度由42.8增至65.2。对所制备的不同TiB_2质量分数的TiB_2/Cu复合材料在直流24V、不同电流条件下进行电接触实验,探究TiB_2添加量和电流对TiB_2/Cu复合材料耐电弧侵蚀性能的影响。结果表明,TiB_2/Cu复合材料的平均燃弧时间、平均燃弧能量和材料损耗量随着电流的增加而增加,TiB_2/Cu复合材料的阴极损耗量高于阳极,整体上TiB_2/Cu复合材料由阴极向阳极转移。在24V和25A条件下,不同TiB_2质量分数的TiB_2/Cu复合材料的燃弧时间和燃弧能量随操作次数增加不断波动,整体上呈逐渐增加的趋势,3wt%TiB_2/Cu复合材料的稳定性最高,平均燃弧时间和燃弧能量最低。随着TiB_2质量分数的增加,TiB_2/Cu复合材料损耗量降低,表面蚀坑变浅。

关键词： TiB2/Cu 复合材料放电等离子烧结电弧侵蚀燃弧时间材料转移

Cu-0.8Mg-0.15Ce合金热变形行为与机制研究

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中国稀土学报 2019年第1期37卷 76-83页

作者：孙国强刘勇田保红张毅王冰洁宋克兴河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属共性技术河南省协同创新中心河南洛阳471023 河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南洛阳471023

通过Gleeble-1500D热模拟试验机,进行了Cu-0.8Mg-0.15Ce合金的等温压缩试验,变形温度范围为500～850℃,变形速率范围为0.001～10 s^(-1)。研究了不同条件下流变应力的变化规律、合金的热加工图以及合金变形机制,分析了变形温度、变形速... 详细信息

通过Gleeble-1500D热模拟试验机,进行了Cu-0.8Mg-0.15Ce合金的等温压缩试验,变形温度范围为500～850℃,变形速率范围为0.001～10 s^(-1)。研究了不同条件下流变应力的变化规律、合金的热加工图以及合金变形机制,分析了变形温度、变形速率和流变应力之间的关系。结果表明:合金在热变形过程中,其真应力-真应变曲线表现出明显的加工硬化、动态回复和再结晶特点,随着变形温度的升高和变形速率的降低,其流变应力和峰值应力不断降低;可用双曲正弦本构关系来描述热变形过程中的流变应力,计算出合金热变形过程中的激活能为Q=281.47 kJ·mol^(-1),在此基础上构建了该合金的本构方程;合金在热变形过程中的最优加工参数为:变形温度800～850℃,变形速率0.001～0.1 s^(-1)。

关键词： Cu-0.8Mg-0.15Ce合金热变形流变应力动态再结晶本构方程

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海洋工程用铜镍合金的腐蚀与防护研究进展

材料导报 2024年第18期38卷 152-159页

作者：韩秋丽安士忠宋克兴刘海涛周延军程楚张彦敏河南科技大学材料科学与工程学院有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南省有色金属材料科学与加工技术重点实验室河南省科学院

铜镍合金因具有良好的耐海水腐蚀性能、高的传热系数、优良的抗微生物附着性能和冷热加工性能，被广泛应用于船舶海水冷凝系统、滨海电厂的热交换器等海洋工程领域。本文围绕海洋工程用铜镍合金的腐蚀行为，首先概述了铜镍合金铸态、变... 详细信息

铜镍合金因具有良好的耐海水腐蚀性能、高的传热系数、优良的抗微生物附着性能和冷热加工性能，被广泛应用于船舶海水冷凝系统、滨海电厂的热交换器等海洋工程领域。本文围绕海洋工程用铜镍合金的腐蚀行为，首先概述了铜镍合金铸态、变形态及热处理的组织结构特点，接着归纳分析了合金元素、温度、pH值和硫离子对铜镍合金耐蚀性的影响，重点综述了合金化法、牺牲阳极法、缓蚀剂法、防腐涂料法和膜技术等铜镍合金耐蚀性的提升方法，最后展望了海洋工程用铜镍合金的发展趋势。

关键词：海洋工程耐蚀铜合金铜镍合金腐蚀行为