Cu-Fe合金液相分离行为及Cu/Fe双金属复合材料研究
发布时间：2020-12-11 08:01
Cu-Fe合金属于亚稳难混熔合金,其二元平衡相图的液相线下方存在亚稳态的不混溶间隙区。在合金凝固过程中,当熔体被过冷至该区域时液相分离便会发生。国外有通过快速凝固手段研究Cu-Fe合金液相分离现象。但鲜有合金元素对Cu-Fe合金液相分离影响的研究报道。本文前期研究发现,C元素的加入会造成Cu-Fe合金发生液相分离,由于发生液相分离对合金的组织和性能具有重大影响,因此,开展C元素对Cu-Fe合金液分离行为及组织与性能影响规律的研究工作是十分必要的,对Cu-Fe合金的实际生产和新材料的开发具有重要的指导意义。基于前期研究发现,本文使用真空熔铸法制备了不同C含量的Cu-14Fe-xC合金（x=0,0.05,0.2,0.7 wt.%）,主要研究了C元素加入后合金显微组织、显微硬度及电导率的变化规律。结合Cu-Fe二元合金相图以及Cu-Fe-C三元合金相图,深入分析了不同C含量下合金的凝固行为,进一步揭示了C元素加入后合金的组织演变机理。最后利用离心铸造技术制备了 Cu/Fe双金属复合材料,并对其组织形貌和显微硬度进行了分析。主要研究结论如下:1.Cu-14Fe合金的凝固方式为正常的液固相变。在...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１真空中频感应电炉??Ｆｉｇ．?２．１?Ｖａｃｕｕｍ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｆｕｒｎａｃｅ??
抛光后的试样表面进行腐蚀，腐蚀时间为ｌ〇ｓ，随后用无水乙醇对腐蚀??后的试样表面进行清洗后风干。通过上述５个步骤我们制备出了金相观察所需??的合金试样，最终采用ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１光学显微镜对其进行金相观察，如图??２．２（ａ）所示。??２．３．３?ＳＥＭ?观察??扫描电子显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，?ＳＥＭ）是通过采集高能入射电??子束轰击物质表面时所产生的二次电子和背散射电子，来获得物质微观形貌信??息的实验表征手段。在本次研究中，采用图２．２（ｃ）中的Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ场发射扫描??电子显微镜和Ｉｎｃａ?１００能谱仪分析合金试样的微观组织和溶质元素的分布情况，??并利用Ｎａｎｏ?Ｍｅａｓｕｒｅｒ?１．２粒径分布计算软件测量第二相的晶粒尺寸。??⑷?霞?（ｂ）?ｉ?＇?Ｉ?（ｃ）??Ｉ?＊?■響??，叙：＿．職：??图２．２⑷ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１金相显微镜；（ｂ）?Ｘｐｅｒｔ型Ｘ射线衍射仪；??（ｃ）?Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ场发射扫描电子显微镜??Ｆｉｇ．?２．２?（ａ）?ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１?ｏｐｔｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；?（ｂ）?Ｘｐｅｒｔ?Ｘ－ｒａｙ?ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ；??（ｃ）?Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ?ｆｉｅｌｄ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ??１５??
?第２章Ｃｕ－Ｆｅ－Ｃ合金的制备与表征???２．４性能测试??２．４．１硬度测试??采用ＨＸＳ－１０００型维氏硬度计测定合金试样的显微硬度，如图２．３所示。在??测量过程中，试验加载力为２５?ｇ，保荷吋间为丨５?ｓ。每一组试样对其进行５次硬??度测试，最终的测量结果为测量五次后去掉最大值及最小值剩余三次结果的平??均值。??Ｉ?．．??Ｉ＊?Ｖ?ｆ??，，，，??图２．３?ＨＸＳ－１０００Ｚ型显微硬度仪??Ｆｉｇ．?２．３?ＨＸＳ－１０００Ｚ?Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ?Ｔｅｓｔｅｒ??２．４．２电导率测试??合金电阻率的测量所选用的设备为ＺＹ９９８７型数字式微欧计，该仪器的测量??精度为丨试样在测量前用１５００目的砂纸进行表面打磨处理。每一组试样??对其进行５次电阻的测定，最终的测量结果为测量五次后去掉最大值及最小值??剩余４次结果的平均值。合金电阻率ｐ的表达式如下：??Ｐ?＝?Ｙ?（２－１）??式（２－丨）屮：／《为电肌；／／为横截面面积；Ｌ为长度。材料的导电率可Ｗｆｆｉ％ＩＡＣＳ??表，其人小等十国际退火铜标准规定的电阻率（无论体积或质量）与相同单位材??料的电肌率之丨＇ｉｌｌ的比值再乘以１００％。根裾标准纯铜电导率为１００％ＩＡＣＳ时的电??阻率为１．７２４１＾１ｃｍ，因此能够推断出其它材料电导率的计算公式如下：??＾．＝?Ｌ７２４１?ｘ?Ｗ〇０／〇ＪＡＣＳ?（２－２）??ｐ??ｉｔ（２－２）中：ｒｒ为电导率；ｐ为电阻率；单位为＃ｌｃｍ。??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高硬导电Cu-Ni-Si合金成分规律[J]. 李冬梅,姜贝贝,李晓娜,王清,董闯. 金属学报. 2019(10)
[2]Solidification of Immiscible Alloys: A Review[J]. Jiu-Zhou Zhao,Tauseef Ahmed,Hong-Xiang Jiang,Jie He,Qian Sun. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(01)
[3]形变热处理对Cu-2.3Fe-0.03P合金组织与性能的研究（英文）[J]. 董琦祎,申镭诺,汪明朴,贾延琳,李周,曹峰,陈畅. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[4]高性能铜基合金的研究进展[J]. 刘平. 功能材料. 2014(07)
[5]高强高导铜合金的研究现状及发展趋势[J]. 刘瑞蕊,周海涛,周啸,陆德平,刘克明,彭谦之,彭勇,钟芳华. 材料导报. 2012(19)
[6]An Investigation on Hall-Petch Relationship in Electrodeposited Nanocrystalline Cu-Ni-P Alloys[J]. Haiqing Sun and Yinong Shi Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua Road, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(03)
[7]C194合金热轧工艺及其对性能影响[J]. 向朝建,郭富安,杨春秀,汤玉琼,曹兴民,慕思国. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[8]离心铸造轧辊用高速钢的热处理[J]. 栾义坤,白云龙,宋男男,康秀红,李殿中. 金属学报. 2009(04)
[9]Cu基亚稳难混溶合金液-液相变[J]. 何杰,赵九洲,李海权. 北京科技大学学报. 2008(12)
[10]集成电路用铜基引线框架材料的发展与展望[J]. 李银华,刘平,田保红,贾淑果,任凤章,张毅. 材料导报. 2007(07)
博士论文
[1]多元合金化Cu-Fe原位复合材料的组织和性能研究[D]. 谢志雄.上海交通大学 2012
[2]高强高导电铜合金研究[D]. 陆德平.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]离心铸造双金属复合管数值模拟与工艺优化[D]. 张勃.武汉理工大学 2018
本文编号：2910171
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１真空中频感应电炉??Ｆｉｇ．?２．１?Ｖａｃｕｕｍ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｆｕｒｎａｃｅ??
抛光后的试样表面进行腐蚀，腐蚀时间为ｌ〇ｓ，随后用无水乙醇对腐蚀??后的试样表面进行清洗后风干。通过上述５个步骤我们制备出了金相观察所需??的合金试样，最终采用ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１光学显微镜对其进行金相观察，如图??２．２（ａ）所示。??２．３．３?ＳＥＭ?观察??扫描电子显微镜（Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，?ＳＥＭ）是通过采集高能入射电??子束轰击物质表面时所产生的二次电子和背散射电子，来获得物质微观形貌信??息的实验表征手段。在本次研究中，采用图２．２（ｃ）中的Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ场发射扫描??电子显微镜和Ｉｎｃａ?１００能谱仪分析合金试样的微观组织和溶质元素的分布情况，??并利用Ｎａｎｏ?Ｍｅａｓｕｒｅｒ?１．２粒径分布计算软件测量第二相的晶粒尺寸。??⑷?霞?（ｂ）?ｉ?＇?Ｉ?（ｃ）??Ｉ?＊?■響??，叙：＿．職：??图２．２⑷ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１金相显微镜；（ｂ）?Ｘｐｅｒｔ型Ｘ射线衍射仪；??（ｃ）?Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ场发射扫描电子显微镜??Ｆｉｇ．?２．２?（ａ）?ＯＬＹＭＰＵＳ?ＢＸ５１?ｏｐｔｉｃａｌ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；?（ｂ）?Ｘｐｅｒｔ?Ｘ－ｒａｙ?ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ；??（ｃ）?Ｑｕａｎｔａ?ＦＥＧ?ｆｉｅｌｄ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ??１５??
?第２章Ｃｕ－Ｆｅ－Ｃ合金的制备与表征???２．４性能测试??２．４．１硬度测试??采用ＨＸＳ－１０００型维氏硬度计测定合金试样的显微硬度，如图２．３所示。在??测量过程中，试验加载力为２５?ｇ，保荷吋间为丨５?ｓ。每一组试样对其进行５次硬??度测试，最终的测量结果为测量五次后去掉最大值及最小值剩余三次结果的平??均值。??Ｉ?．．??Ｉ＊?Ｖ?ｆ??，，，，??图２．３?ＨＸＳ－１０００Ｚ型显微硬度仪??Ｆｉｇ．?２．３?ＨＸＳ－１０００Ｚ?Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ?Ｔｅｓｔｅｒ??２．４．２电导率测试??合金电阻率的测量所选用的设备为ＺＹ９９８７型数字式微欧计，该仪器的测量??精度为丨试样在测量前用１５００目的砂纸进行表面打磨处理。每一组试样??对其进行５次电阻的测定，最终的测量结果为测量五次后去掉最大值及最小值??剩余４次结果的平均值。合金电阻率ｐ的表达式如下：??Ｐ?＝?Ｙ?（２－１）??式（２－丨）屮：／《为电肌；／／为横截面面积；Ｌ为长度。材料的导电率可Ｗｆｆｉ％ＩＡＣＳ??表，其人小等十国际退火铜标准规定的电阻率（无论体积或质量）与相同单位材??料的电肌率之丨＇ｉｌｌ的比值再乘以１００％。根裾标准纯铜电导率为１００％ＩＡＣＳ时的电??阻率为１．７２４１＾１ｃｍ，因此能够推断出其它材料电导率的计算公式如下：??＾．＝?Ｌ７２４１?ｘ?Ｗ〇０／〇ＪＡＣＳ?（２－２）??ｐ??ｉｔ（２－２）中：ｒｒ为电导率；ｐ为电阻率；单位为＃ｌｃｍ。??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]高硬导电Cu-Ni-Si合金成分规律[J]. 李冬梅,姜贝贝,李晓娜,王清,董闯. 金属学报. 2019(10)
[2]Solidification of Immiscible Alloys: A Review[J]. Jiu-Zhou Zhao,Tauseef Ahmed,Hong-Xiang Jiang,Jie He,Qian Sun. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2017(01)
[3]形变热处理对Cu-2.3Fe-0.03P合金组织与性能的研究（英文）[J]. 董琦祎,申镭诺,汪明朴,贾延琳,李周,曹峰,陈畅. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(05)
[4]高性能铜基合金的研究进展[J]. 刘平. 功能材料. 2014(07)
[5]高强高导铜合金的研究现状及发展趋势[J]. 刘瑞蕊,周海涛,周啸,陆德平,刘克明,彭谦之,彭勇,钟芳华. 材料导报. 2012(19)
[6]An Investigation on Hall-Petch Relationship in Electrodeposited Nanocrystalline Cu-Ni-P Alloys[J]. Haiqing Sun and Yinong Shi Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 72 Wenhua Road, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(03)
[7]C194合金热轧工艺及其对性能影响[J]. 向朝建,郭富安,杨春秀,汤玉琼,曹兴民,慕思国. 稀有金属材料与工程. 2009(S1)
[8]离心铸造轧辊用高速钢的热处理[J]. 栾义坤,白云龙,宋男男,康秀红,李殿中. 金属学报. 2009(04)
[9]Cu基亚稳难混溶合金液-液相变[J]. 何杰,赵九洲,李海权. 北京科技大学学报. 2008(12)
[10]集成电路用铜基引线框架材料的发展与展望[J]. 李银华,刘平,田保红,贾淑果,任凤章,张毅. 材料导报. 2007(07)
博士论文
[1]多元合金化Cu-Fe原位复合材料的组织和性能研究[D]. 谢志雄.上海交通大学 2012
[2]高强高导电铜合金研究[D]. 陆德平.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]离心铸造双金属复合管数值模拟与工艺优化[D]. 张勃.武汉理工大学 2018
本文编号：2910171
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