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粉末冶金铝合金烧结致密化过程

工程科学学报 2018年第9期40卷 1075-1082页

作者：邱婷婷吴茂杜智渊曲选辉北京科技大学新材料技术研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 先进粉末冶金材料与技术北京市重点实验室北京100083

以纯Al粉为主要原料,添加Cu单质粉末以及Al-Mg、Al-Si中间合金粉,利用粉末冶金压制烧结方法制备出相对密度98%以上的Al-Mg-Si-Cu系铝合金.研究表明,烧结致密化过程主要分为3个阶段：初始阶段（室温-460℃）,坯体内首先形成Al-Mg合金液相... 详细信息

以纯Al粉为主要原料,添加Cu单质粉末以及Al-Mg、Al-Si中间合金粉,利用粉末冶金压制烧结方法制备出相对密度98%以上的Al-Mg-Si-Cu系铝合金.研究表明,烧结致密化过程主要分为3个阶段：初始阶段（室温-460℃）,坯体内首先形成Al-Mg合金液相,液相中的Mg原子分别扩散至Al或Al-Si粉末中,与Al2O3反应并破除氧化膜,形成Al-Mg-O等化合物;同时,Al-Cu发生互扩散,形成Al2Cu等金属间化合物.第二阶段（460-560℃）,Al-Cu、Al-Si液相快速填充颗粒缝隙或孔洞,坯体相对密度显著提高;此阶段的致密化机制主要是毛细管力引起的颗粒重排,以及溶解析出导致的晶界平直化.第三阶段（560-600℃）,随温度的升高,液相润湿性提高,晶粒快速长大,使得大尺寸孔洞填充,烧结体基本实现全致密,此阶段的致密化主要由填隙机制控制.在铝合金晶界处发现了Mg Al2O4和Mg Al Cu O氧化物的存在,推测Al粉表面氧化膜的破除机制与合金成分有关.由于Al-Cu液相在Al表面的润湿速率远高于Al N的生长速率,因为在本体系中未发现Al N的存在.

关键词：粉末冶金固相扩散液相烧结氧化膜氮化铝

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金包铜复合微丝拉拔过程中组织与性能的演变

中国有色金属学报 2017年第9期27卷 1838-1847页

作者：姜雁斌郭诗锦谢建新北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

采用旋锻-拉拔-扩散退火-拉拔方法制备直径60μm金包铜复合微丝,研究拉拔过程中复合微丝显微组织、力学性能和导电率的变化规律。结果表明:所制备的微丝表面光洁和金/铜界面结合状态良好,金层平均厚度约为2.0μm,横断面金包覆层面积比约... 详细信息

采用旋锻-拉拔-扩散退火-拉拔方法制备直径60μm金包铜复合微丝,研究拉拔过程中复合微丝显微组织、力学性能和导电率的变化规律。结果表明:所制备的微丝表面光洁和金/铜界面结合状态良好,金层平均厚度约为2.0μm,横断面金包覆层面积比约为10.5%。在拉拔过程中,当真应变增大至2.5时,复合微丝铜芯由退火态的等轴晶组织逐渐转变为条状纤维组织,晶内小角度晶界数量明显增大,微丝的抗拉强度由退火态的235 MPa增大至最大值451 MPa,而断后伸长率由退火态的49.5%降低至1.2%,导电率由100.0%(IACS)下降为98.3%(IACS);继续增大真应变至3.5和4.8时,加工过程中产生的变形热使铜芯发生动态回复和动态再结晶,小角度晶界数量降低,大角度晶界数量增多;当真应变为4.8时,微丝的抗拉强度为439MPa,伸长率上升至3.0%,导电率下降到94.5%(IACS)。

关键词：金包铜复合微丝拉拔界面组织性能

基于本构方程和热加工图的Al-xMg-2.8Zn合金的热变形行为研究

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稀有金属材料与工程 2022年第6期51卷 2046-2055页

作者：姚晶晶张迪张济山北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

通过热压缩模拟试验研究了Al-xMg-2.8Zn合金在变形温度为300~490℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)条件下的热变形行为。修正了应变-应力曲线中由于变形热引起的流动软化现象后,利用Arrhenius本构方程和热加工图预测并分析了Al-xMg-8Zn合金... 详细信息

通过热压缩模拟试验研究了Al-xMg-2.8Zn合金在变形温度为300~490℃、应变速率为0.001~5 s^(-1)条件下的热变形行为。修正了应变-应力曲线中由于变形热引起的流动软化现象后,利用Arrhenius本构方程和热加工图预测并分析了Al-xMg-8Zn合金的热变形行为。结果表明,随着Mg含量的增加,应变速率的升高,或者变形温度的降低,流变应力随之增大。结合热加工图和微观组织观察,确定了合金的最佳热加工参数范围。通过对比发现,随着Mg含量的增加,最佳热变形温度和应变速率范围均变大,变形失稳区域向高温和低应变速率区域扩展。

关键词： Al-Mg-Zn合金热变形行为本构方程热加工图

机器学习辅助高性能银合金电接触材料的快速发现

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金属学报 2022年第6期58卷 816-826页

作者：何兴群付华栋张洪涛方继恒谢明谢建新北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室昆明650106

为了快速发现高性能银合金电接触材料,从文献中收集了32组铸造法制备的银合金电接触材料的成分和性能数据,采用特征量筛选方法识别出影响合金性能的关键合金因子,采用支持向量机算法建立了合金导电率和硬度预测模型,实现了合金成分的快... 详细信息

为了快速发现高性能银合金电接触材料,从文献中收集了32组铸造法制备的银合金电接触材料的成分和性能数据,采用特征量筛选方法识别出影响合金性能的关键合金因子,采用支持向量机算法建立了合金导电率和硬度预测模型,实现了合金成分的快速设计。选取预测性能优异的Ag-19.53Cu-1.36Ni、Ag-10.20Cu-0.20Ni-0.05Ce和Ag-11.43Cu-0.66Ni-0.05Ce (质量分数,%) 3种成分设计方案进行工业生产条件的实验验证,性能预测结果与实验结果误差均小于10%,3种合金导电率均≥79%IACS,Vickers硬度均≥87 HV,综合性能均优于已有铸造法制备的银合金电接触材料。上述研究结果表明,本工作建立的机器学习成分设计方法可靠性好,有助于提高合金成分设计效率,快速发现综合性能优异的银合金电接触材料。

关键词：机器学习银合金电接触材料成分设计

HCCM水平连铸黄铜管坯表面点状缺陷的形成机理与控制

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中国有色金属学报 2017年第12期27卷 2408-2419页

作者：莫永达姜雁斌刘新华谢建新北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

研究热冷组合铸型(HCCM)水平连铸H62(UNS C27400)黄铜管坯外表面点状缺陷的特点和形成机理,提出消除点状缺陷的措施。结果表明:管坯外表面点状缺陷主要为富锌低熔点物质,其锌含量达80%(质量分数);点状缺陷的出现沿连铸方向呈周期性特征... 详细信息

研究热冷组合铸型(HCCM)水平连铸H62(UNS C27400)黄铜管坯外表面点状缺陷的特点和形成机理,提出消除点状缺陷的措施。结果表明:管坯外表面点状缺陷主要为富锌低熔点物质,其锌含量达80%(质量分数);点状缺陷的出现沿连铸方向呈周期性特征,管坯上部的点状缺陷数量明显多于下部的;连铸过程中,挥发的锌在冷型内表面形成的锌液滴与管坯外表面接触后发生熔蚀反应,使管坯外表面形成富锌的点状缺陷;通过快速降低冷型段内管坯温度,减少锌元素挥发及石墨铸型内表面锌液滴的形成,可有效消除点状缺陷。

关键词： HCCM水平连铸黄铜管坯富锌物质表面缺陷形成机理

淬火温度对马氏体合金钢性能和晶界结构的影响

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材料热处理学报 2014年第8期35卷 86-90页

作者：唐荻李维李志超李辉陈银莉北京科技大学冶金工程研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

研究了淬火温度对马氏体合金钢性能和显微组织的影响。采用不同的淬火温度进行热处理,测量了硬度和室温冲击韧性,在光学显微镜、SEM和TEM下观察了显微组织,利用EBSD技术采集了晶粒取向分布并用Channel 5软件分析了晶界特征,实验结果表明... 详细信息

研究了淬火温度对马氏体合金钢性能和显微组织的影响。采用不同的淬火温度进行热处理,测量了硬度和室温冲击韧性,在光学显微镜、SEM和TEM下观察了显微组织,利用EBSD技术采集了晶粒取向分布并用Channel 5软件分析了晶界特征,实验结果表明:随着淬火温度的增加,硬度和室温冲击韧性都呈现先上升后下降的规律,在900℃淬火达到强韧性最佳组合,硬度达39 HRC,室温冲击吸收功66 J。在奥氏体晶粒不发生长大,析出物形态、分布无显著差异的情况下,钢的强韧性增加的主要原因为马氏体组织中特征晶界数量的增加。

关键词：马氏体合金钢淬火温度力学性能显微组织晶界特征

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Nb对中碳低合金耐磨钢组织和性能的影响

工程科学学报 2015年第7期37卷 905-912页

作者：耿志达武会宾赵爱民汪小培张岩程俊业北京科技大学冶金工程研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分析了微量合金元素铌对低合金耐磨钢组织和性能的影响.加入质量分数为0.034%的Nb后,耐磨钢的硬度提高HB 9,-20℃夏比冲击功从29.4 J提高到37.6 J,耐磨性能提高3.5%.硬度和韧性... 详细信息

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分析了微量合金元素铌对低合金耐磨钢组织和性能的影响.加入质量分数为0.034%的Nb后,耐磨钢的硬度提高HB 9,-20℃夏比冲击功从29.4 J提高到37.6 J,耐磨性能提高3.5%.硬度和韧性提高的主要原因是组织的细化和析出强化,含Nb钢在奥氏体化过程中析出纳米级的细小Nb C第二相,并且钉扎奥氏体晶界,抑制晶粒的长大,钉扎类型符合Zener模型,但不同于之前研究者所得的比例系数.

关键词：耐磨钢铌微合金化晶粒细化抗磨损性

高熔点差三元合金累积叠轧-扩散合金化制备工艺

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稀有金属材料与工程 2023年第8期52卷 2765-2774页

作者：王文静冯启航刘雪峰涂英明北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 北京科技大学材料先进制备技术教育部重点实验室北京100083 宝山钢铁股份有限公司上海201900

为解决高熔点差多元合金制备方法存在的元素偏析、合金性能受限、制备成本高等问题,提出了高熔点差组元合金的累积叠轧-扩散合金化(ARB-DA)制备新工艺。采用SEM、EDS、TEM、XRD和万能试验机表征了累积叠轧-扩散合金化Cu-21Ni-5Sn合金的... 详细信息

为解决高熔点差多元合金制备方法存在的元素偏析、合金性能受限、制备成本高等问题,提出了高熔点差组元合金的累积叠轧-扩散合金化(ARB-DA)制备新工艺。采用SEM、EDS、TEM、XRD和万能试验机表征了累积叠轧-扩散合金化Cu-21Ni-5Sn合金的组织和性能,研究了累积叠轧和阶梯式扩散热处理工艺对Cu-21Ni-5Sn合金成分均匀性的影响和机理,并揭示了后续时效制度对Cu-21Ni-5Sn合金性能的影响和机理。结果表明:通过累积叠轧7道次+650℃/5 h+1000℃/8 h阶梯真空扩散热处理工艺,制备出了元素误差小于5%、成分均匀的Cu-21Ni-5Sn合金。采用累积叠轧实现减薄中间层、缩短扩散距离,增加晶界、位错等原子扩散通道,低熔点Sn元素与Cu、Ni元素在650℃形成高熔点(Cu,Ni)_(3)Sn金属间化合物临界层,在1000℃高温加速Cu、Ni元素扩散。Cu-21Ni-5Sn合金在40%预冷变形下于470℃时效60 min充分调幅分解,基体中析出致密的与基体共格的DO22及L12有序固溶体,与α铜基体之间的取向关系为(111)_(Cu)//(220)_(DO_(22)),(200)_(Cu)//(310)_(l1_(2))。合金抗拉强度达到峰值925 MPa,弹性模量为135.4 GPa,合金导电率达到6.23%IACS。

关键词：高熔点差合金累积叠轧-扩散合金化成分均匀化时效

连铸工艺参数对纯铝管坯组织与力学性能的影响

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中国有色金属学报 2021年第9期31卷 2330-2338页

作者：王一笑刘新华谢建新田宇兴郑志凯毛晓东北京科技大学新材料技术研究院北京100083 现代交通金属材料与加工技术北京实验室北京100083 中铝材料应用研究院有限公司北京102209

采用热冷组合铸型连铸制备d 70 mm×5mm纯铝管坯,研究连铸工艺参数对纯铝管坯表面质量、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在铸造温度750℃、热型温度700~720℃、冷却水流量1000 L/h的条件下,可连续稳定的制备出内外表面光滑的高质... 详细信息

采用热冷组合铸型连铸制备d 70 mm×5mm纯铝管坯,研究连铸工艺参数对纯铝管坯表面质量、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在铸造温度750℃、热型温度700~720℃、冷却水流量1000 L/h的条件下,可连续稳定的制备出内外表面光滑的高质量管坯。当连铸速度为20~60 mm/min时,铝管表面为强轴向取向柱状晶组织,随连铸速度增大,晶粒尺寸逐渐变小。当连铸速度为80~100 mm/min时,铝管外表面组织由柱状晶向等轴晶转变。在热型温度720℃、速度60 mm/min的条件下制备的纯铝管坯具有较优的表面质量和力学性能,内外表面粗糙度均小于1.6μm,管坯抗拉强度为58.4 MPa,屈服强度为20.6 MPa,断后伸长率为28.9%,无需进行铣面可直接进行后续冷加工,有效缩短管材的制备工艺流程。

关键词：纯铝管热冷组合铸型水平连铸柱状晶组织