热型连铸Cu—Al—Be超弹性合金丝机械性能的初步研究
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CuAlNi形状记忆合金的热型连铸余业球黎沃光陈先朝王德芳摘要:用热型连铸法终形制造直径1.5 mm的CuAlNi合金丝。
当铸型温度设定为1110 ℃时,可以拉铸出表面光洁、具有定向凝固组织的合金丝。
拉铸速度50 mm/min时,晶粒数较少,晶界平直;拉铸速度80 mm/min时,晶粒数较多,晶界较曲折。
试样经1000 ℃固溶处理后的一次抗拉强度达502 MPa,伸长率14.4%;热型连铸法制取铜基形状记忆合金,既可免除塑性加工的困难,又可获得定向凝固组织,提高合金性能,具有巨大的优越性。
关键词:热型连铸单晶形状记忆合金CuAlNi铜基形状记忆合金由于较好的性能和低廉的价格,是非常重要的实用记忆合金。
但铜基形状记忆合金有两个突出的缺点:塑性较低,加工很困难;疲劳寿命低。
其原因是由于铜基形状记忆合金的各向弹性系数相差很大,如CuAlNi的弹性各向异性因子为13,而TiNi只有2。
这导致合金变形时,在晶界处形成应力集中,引起晶间断裂[1]。
热型连铸法是将定向凝固与连续铸造巧妙结合起来的新工艺[2]。
该工艺用加热的铸型代替普通连铸中的结晶器。
普通连铸由于铸件在结晶器壁上凝固,铸件与器壁的摩擦力非常大。
对于细小件,往往会造成拉断。
热型连铸法消除了铸件与铸型的摩擦力,因此可以铸出细小的铸件,实现终形连铸。
用这个工艺有可能直接拉铸出所需形状、尺寸的形状记忆合金丝、带,而免除塑性加工困难;同时可以获得单晶或定向凝固组织,改善合金的性能。
笔者用这一工艺已制取了直径1~8 mm的单晶铜丝(杆)[3]以及其他合金丝[4,5]。
1试验过程试验用水平式热型连铸设备如图1所示。
将配好的Cu,Ni料加入石墨坩埚内熔化,并用氮气保护。
将炉温升至1 300 ℃,以加速Ni的熔化。
炉料化清后炉温降至1 200 ℃,再加入Al,Al化清后,用脱水氯化锌除气、精炼。
再加入适量的玻璃和硼砂覆盖液面,以免吸气及氧化。
铸型温度达到1 080 ℃时,压下液面控制棒,使液面升高,流入铸型。
高强韧挤压铸造Al-Cu合金的热处理研究的开题报告题目:高强韧挤压铸造Al-Cu合金的热处理研究一、研究背景铝合金具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优良的性能,因此被广泛应用于航空、汽车、船舶等领域。
而Al-Cu合金则是一种具有高强度、良好耐磨蚀性和热稳定性的铝合金,广泛应用于制造复杂零部件。
同时,挤压铸造技术是一种快速而有效的铝合金成型技术,可以制造出复杂形状的构件。
然而铝合金在使用过程中,由于应力作用、高温等因素的影响,往往会发生变形、损坏等情况。
因此,通过热处理来改善铝合金的力学性能是很有必要的。
二、研究目的本研究旨在通过高强韧挤压铸造Al-Cu合金的热处理来改善其力学性能,提高其抗拉强度、延伸率和断裂韧性,以满足其在航空、汽车等领域的应用需求。
三、研究内容1.制备高强韧挤压铸造Al-Cu合金试样;2.研究不同热处理工艺对高强韧挤压铸造Al-Cu合金试样力学性能的影响;3.采用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样的微观结构进行观察和分析;4.分析热处理工艺对试样微观结构及力学性能的影响机制。
四、研究方法1.材料制备:采用挤压铸造工艺制备高强韧Al-Cu合金试样;2.热处理工艺:采用不同的热处理工艺对试样进行处理,并测试其力学性能;3.试验方法:采用万能试验机测试试样的拉伸力学性能;采用金相显微镜、扫描电镜等手段研究试样的微观结构。
五、研究意义1.提高Al-Cu合金的力学性能,优化其在航空、汽车等领域的应用效果;2.为铝合金的热处理研究提供参考和借鉴。
六、预期成果通过热处理改善高强韧挤压铸造Al-Cu合金的力学性能,提高其抗拉强度、延伸率和断裂韧性,制备出更加符合实际应用需求的铝合金材料。
同时也为铝合金的热处理研究提供参考和借鉴。
广东工业大学硕士学位论文Cu-Cr合金的热型连铸姓名:李林升申请学位级别:硕士专业:材料加工指导教师:陈先朝;黎沃光20040528摘要摘要本课题采用热型连铸控制的方法,使第二相cr在凝固时以纤维析出,用Cr纤维承担强度,铜基体承担导电。
这样就避免了人工复合带来的不润湿,化学反应和不互溶等问题,两相界面处于低能状态,具有良好的热稳定性能和高温性能。
强度和导电率都比较高。
本课题采用感应加热电源代替传统的碳化硅棒改进了热型连铸实验设备,从而大大增加了加热功率,提高了铸型的温度梯度,减小了Cu—Cr合金固+液两相区的范围,为拉铸良好表面质量的Cu—Cr合金提供了保障。
利用该设备成功地拉铸出含cr量1.29wt%的Cu.Cr合金棒材。
在未经冷加工强化情况下观察其显微组织,发现具有规则柱状晶的定向凝固组织,测试其材料性能,抗拉强度达390Mpa,延伸率29%,导电率53%IACS,综合性能显著高于用普通工艺制备的铜合金棒材。
拉铸高含cr量的Cu.Cr合金最大困难在于cr的熔点高,Cu—Cr合金结晶范围比较宽,溶质分配系数低,高温下Cr容易氧化。
因此提高温度梯度,缩小Cu.Cr合金固+液两相区的范围,增加cr的流动性,减轻Cr的成分过冷,在大加热功率的环境下控制好固液界面以及避免Cr氧化是本课题的重点。
铸件的力学性能和导电性能与铸件的表面质量有关,而表面质量与拉铸工艺参数有关。
控制好拉铸速度,冷却水量,冷却距离,铸型温度等工艺参数以控制固+液两相区在尽可能小的范围和最理想的位置可以消除表面热裂纹、豆状突起,防止拉断和拉漏。
拉铸实验表明,在熔炼温度1300℃,铸型温度“98℃,拉铸速度35mm/min,冷却距离8mm可以拉铸出表面光滑,致密的口5ram的Ca.1.29wt%Cr合金棒材。
成分为过共晶的cu—Cr合金通过控制好铸造工艺参数同样可以得到亚共晶组织。
本课题得到了纤维链状的亚共晶组织,经过力学性能、导电性能测试与分析发现:铸态的cu.cr合金抗拉强度与含cr量成正比,与拉铸速度成反比a关键词:热型连铸:定向凝固;铜合金;自生复合材料:高强度;高导电性二查三些查兰三兰至圭兰竺兰圣ABSTRACTThespecimenweremadewithheatedmouldcontinuouscastingprocess,inwhichCrphaseissolidifiedseparatelyasfiberfromCumatrix.CrfiberactsasstrengthandCumatrixactsaselectricalconductivity.Inthisway,difficultiesofsoakagedissolveinartificialcomposite,andchemistryreactioncanbeavoid.Twophaseinterphasesgetalongwellunderlowenergystate.Thespecimenhaveexcellenthotstabilityandhightemperatureperformance.Bothstrengthandelectricalconductivityarehigh,Inductionheatisadoptedinsteadoftraditionalcarborundumheatingtoimproveheatedmouldcontinuouscastingequipment.Thereby,itgreatlyincreasesheatingpower,increasescastingmouldtemperaturegradient,minishesS+LtwophaserangeofCu—Cralloy,ensureexcellentsurfacequalityofCu-Cralloy.Cu・1.29wt%Cralloywireswerecastedsuccessfulbythisequipmentanddirectionalsolidificationmicrostructureinas—castspecimenisfound.Theresultshowedatensilestrengthof390Mpa,elongation29%,andelectricalconductivity53%IACS.Theirsyntheticpropertyishigherthanthosemadebycommonprocess.ItisverydifficulttocastCu—CralloywhichcontainhighCrcontent,becauseCrhashighmeltingpoint,Cu—Cralloyhavelargerangeofsolidificationtemperature,thesolutiondistributioncoefficientislowandinhightemperatureCriseasytooxida.SoitismoreimportanttOimprovetemperaturegradienttoshortenS+LtwophaserangeofCu—CralloytomakeCrfloweasier,lightenCrconstitutuinalsuper—cooling,underhighheatingpowerconditiontocontrolS+LinterfacewellandtoavoidCrtooxide,Theperformanceofmechanicsandelectricalconductivityrelatestocastingsurfacequality.surfacequalityisdeterminedbycastingparameters.Hottearing,scabcanbeeliminated.Breakdownandleakagecanbeavoided.whencastingvelocity,coolingwatercapacity,coolingdistance,castingmould1S+Ltwophaserangeareavailable.experimentsshowedthatIIemperatureandwhenmelting英文捅要mouldtemperatureis1198℃,castingvelocityistemIperatureis1300"C.casting5mmwireofCu‘1.29wt%Cr35mm/minandcoolingdistanceis8mm,Goodecanbecasted.beachievedEvenifCrcontentisabove1.28wt%,hypo—eutecticcanstilltheirtensilestrengthwhencastingparameterarecontrolwell.TheresultshowthatbecomeincreaseswithincreaseoftheCrcontent,theirelectricconductivityforas‘castspecimen・higherwithincreaseofthecastingspeedKevwOrd:heated—moldcontinuouscasting;directionalsolidification;copperelectricalconductivity;alloys;in—situcomposite;highstrength;high111引言引言(1)研究背景及意义高强度高导电率铜广泛应用于集成电路引线框架、电阻焊电极、电气机车架空线、电气开关、热交换器等,是一种重要的功能材料[11。
热型连铸Mg-Al共晶合金线材的组织研究
吕涛;王冰;徐春杰;郭学锋;张忠明
【期刊名称】《铸造技术》
【年(卷),期】2007(28)4
【摘要】利用热型连铸法(OCC),成功拉制出φ5 mm的Mg-Al共晶合金线材。
采用光学显微镜观察了热型连铸线材的微观组织。
结果表明:热型连铸线材主要由沿水平拉制方向排列的柱状共晶组织(α-Mg+β-Mg17Al12)构成。
共晶组织形态由大量的层片状与少量的棒状构成。
【总页数】3页(P497-499)
【关键词】热型连铸;Mg—AI共晶舍金;显微组织
【作者】吕涛;王冰;徐春杰;郭学锋;张忠明
【作者单位】西安理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG249.7
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1.Mg-Al合金非平衡凝固共晶组织及形成机理 [J], 孙晶;郭全英;毛萍莉;刘正
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热型连铸铜-铝-镍合金的超弹和形状记忆性能周宏雷;严建肃;刘永刚;林春芳;董元源【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2008(032)012【摘要】用热型连铸技术制备了铜-铝镍合金,对经不同热处理后的合金进行了形状记忆和超弹性试验,并分析了相关机理.结果表明:该合金的超弹性变形高达13.3%~20%,远高于传统镍钛系合金,形状记忆性能也大为增加;合金组织为柱状晶,在外力作用下晶体取向与应力方向一致,不存在与应力方向垂直的晶界,不易发生晶界断裂;在超弹性变形过程中,发生了应力诱发马氏体相变,使晶体向应力有利的方向流动而得到准单晶体,材料塑性更大.【总页数】4页(P63-65,68)【作者】周宏雷;严建肃;刘永刚;林春芳;董元源【作者单位】江阴职业技术学院机电工程系,江苏江阴,214405;上海材料研究所,上海,200437;马鞍山钢铁公司,安徽马鞍山,243000;上海材料研究所,上海,200437;江阴职业技术学院机电工程系,江苏江阴,214405【正文语种】中文【中图分类】TG139【相关文献】1.形状记忆合金超弹神经网络本构模型研究 [J], 吴娇莺;吴凯滨2.Ti-Ni形状记忆合金环超弹阻尼器的阻尼特性研究 [J], 熊九郎;林萍华;董寅生;李爱群3.铜铝锰钛形状记忆合金的微观组织、超弹性和形状记忆效应 [J], 陈信任;张帆;池梦媛;张积勋;刘兴军;王翠萍;杨水源4.超弹TiNi形状记忆合金滑动接触机敏摩擦学特性的有限元分析 [J], 王立民;徐久军;严立;高玉周;林炳凤;刘一梅;潘新祥;朱新河5.环氧基形状记忆聚合物超弹-黏弹性本构及大应变率相关性 [J], 樊鹏玄;陈务军;胡建辉;赵兵;房光强;曹争利;彭福军因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011054035.5(22)申请日 2020.09.30(71)申请人 大连理工大学地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人 李晓娜 利助民 董闯 (74)专利代理机构 大连星海专利事务所有限公司 21208代理人 杨翠翠 花向阳(51)Int.Cl.C22C 9/06(2006.01)C22C 1/02(2006.01)C22B 9/20(2006.01)C22F 1/08(2006.01)(54)发明名称一种具有高温自润滑特性的Cu-Ni-Al合金及其制备方法(57)摘要一种具有高温自润滑特性的Cu ‑Ni ‑Al合金及其制备方法,属于高温耐磨铜合金领域。
该合金由L12型Ni 3Al基固溶体和FCC结构Cu基固溶体两相组成,且两相共格。
其中,前者为高温硬质相,保证其高温下耐摩擦磨损性能;后者作为润滑相,提供高温自润滑特性。
通过真空电弧熔炼以及合适的热处理工艺便可一次性获得具有高温自润滑特性的Cu ‑Ni ‑Al合金,可操作性强,重复性高。
同时,避免了合金成分不均匀及制造缺陷多的的问题。
此合金有望在高温、高重载的条件下使用,如高速列车电机转子摩擦盘,高温电加工模具以及自润滑轴承等。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 112210693 A 2021.01.12C N 112210693A1.一种具有高温自润滑特性的Cu -Ni -Al合金,其特征在于:所述合金由L12型Ni 3Al基固溶体和FCC结构Cu基固溶体两相组成,且两相共格;其中,L12型Ni 3Al基固溶体为保证合金高温下耐摩擦磨损性能的高温硬质相;FCC结构Cu基固溶体作为提供高温自润滑特性的润滑相;L12型Ni 3Al基固溶体体积分数为在35-90%;该合金在600℃的摩擦系数为0.4-0.7,磨损率为3×10-6-2.5×10-5mm 3 / N ·m;800℃的摩擦系数为0.2-0.5,磨损率为2×10-9-6×10-5mm 3 / N ·m。
钢厂连铸用Cu-Co-Be合金结晶器内套研究的开题报告【摘要】钢厂连铸技术是目前钢铁行业中广泛应用的铸造技术,结晶器是其重要组成部分。
传统结晶器内套材料为冷铝青铜,但存在耐磨性差、导热性差等问题。
因此,开发一种更为优良的内套材料具有重要的理论和实际意义。
Cu-Co-Be合金是一种具有较高的强度和韧性的耐磨、耐热合金,因此具有潜在的应用价值。
本文将从Cu-Co-Be合金的性能特点、加工工艺、应用状况等角度对该材料在钢厂连铸结晶器内套中的应用进行研究。
【关键词】钢厂连铸技术;结晶器内套;Cu-Co-Be合金【正文】1. 研究背景钢厂连铸技术是一种使用连续铸造方法生产钢材的工艺。
结晶器是连铸工艺中重要的组成部分,其作用是使钢化学成分和结晶器的壁面接触,在壁面形成一层稳定的液相膜,欧姆定律作用下,通过结晶器壁面进入结晶器内部的凝固区域,而形成定向凝固的钢坯。
目前,结晶器内套管材料主要为冷铝青铜,但该材料存在耐磨性差、导热性差等问题。
Cu-Co-Be合金是一种具有高强度、高韧性、良好的耐磨、耐腐蚀性的合金材料。
因此,将其应用到结晶器内套材料中有着潜在的应用价值。
但其在加工工艺、应用状态等方面存在着一定的问题,需要进行深入研究和探索。
2. 研究目的本文旨在研究Cu-Co-Be合金在钢厂连铸结晶器内套材料中的应用。
具体包括以下几个方面:(1)探究Cu-Co-Be合金的性能特点及其在钢厂连铸结晶器内套的应用。
(2)研究Cu-Co-Be合金在加工过程中的特点和优化方案。
(3)对比冷铝青铜结晶器内套与Cu-Co-Be合金结晶器内套的性能差异。
(4)总结Cu-Co-Be合金结晶器内套的应用优点和局限性。
3. 研究方法(1)文献资料查阅法:通过学术期刊、论文、专著、国内外学术会议和相关网站等途径查阅关于Cu-Co-Be合金的相关研究资料。
(2)实验研究法:对Cu-Co-Be合金进行加工工艺的研究和优化,制备结晶器内套,并通过对比实验与冷铝青铜结晶器内套进行性能差异的比较实验。
铸造高强韧Al-Cu-Mg合金性能分析摘要:本文作者结合工作经验,从Al-Cu合金的优缺点分析,研究一种有较高抗拉强度,但伸长率比挤压铸造Al-Cu-Mg 合金更高的挤压铸造铝合金,重点分析在不同压力下的合金组织和性能。
关键词:合金;Al-Cu合金;铸造;0、前言Al-Cu合金具有结晶温度范围宽,流动性能较差,热裂倾向大等缺点,普通铸造方式很难生产形状复杂的零件,因而限制了其应用范围。
挤压铸造结合铸造和锻造的特点为一体,使液态或半固态金属在高压作用下充型、凝固、成形,可获得晶粒细小、组织致密度高、材料性能高的毛坯或零件,能有效克服铸造Al-Cu 合金的上述缺点。
一种挤压铸造Al-Cu-Mg-Mn合金,在挤压铸造条件下,合金具有优良的强韧性。
在此基础上,进一步优化成分,开发了一种抗拉强度更优异的挤压铸造Al-Cu-Mg 合金。
该合金在75 MPa压力下,抗拉强度达到510 MPa、伸长率为7.9%。
1、实验材料与方法合金的主要成分w(%)为:5.0 Cu,0.4 Mn,此外还含有单个元素成分不超过0.15、总量不超过0.80的Zr、V、RE、Ti和B,余量为铝。
实验用原材料为:纯度99.8%铝锭、Al-50%Cu、Al-10%Mn、Al-10%Zr、Al-4%V、Al-5Ti-1B、Al-10RE等中间合金。
合金在石墨坩埚电阻炉中熔炼,铝锰合金、铝锆合金、铝钒合金与纯铝同时室温装炉;720 ℃下加铝铜合金;740 ℃下加铝钛硼合金后搅拌3 min。
用固体精炼剂在730~740 ℃下精炼除气,静置8 min,除渣,加少量覆盖剂,加铝稀土合金,静置5min,搅拌均匀,730 ℃浇注。
挤压铸造实验在100 t四柱液压机上进行,采用直接挤压铸造,模具材料为调质H13钢,用石墨机油润滑,实验前预热至250 ℃,挤压比分别为0、25、50、75、100 MPa,挤压速度为0.03~0.06 m/s,保压30 s左右,铸件直径80 mm,厚30 mm。
北京市“高性能铜铝复合材料连铸直接成形技术与应用”获国
家技术发明2等奖
佚名
【期刊名称】《新材料产业》
【年(卷),期】2015(0)2
【摘要】2015年1月9日,北京科技大学谢建新教授领衔完成的科技成果“高性能铜铝复合材料连铸直接成形技术与应用”获得国家技术发明二等奖。
据了解,我国铜资源匮乏,但铜的消耗量巨大,75%以上依赖进口,迫切需要开发高效节铜技术。
【总页数】1页(P93-93)
【关键词】铝复合材料;技术发明;成形技术;应用;连铸;性能;北京市;铜
【正文语种】中文
【中图分类】TB331
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1.装备制造技术里的大国情怀——记2017年度国家技术发明奖一等奖获奖项目“高性能碳纤维复合材料构件高质高效加工技术与装备” [J], 吕东光
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3."高性能竹基纤维复合材料制造关键技术与应用"项目r获国家科学技术进步奖二等奖 [J], 中国林业信息网
4.金钼股份高性能钼合金材料制备项目获国家技术发明二等奖 [J],
5.中南大学黄伯云院士等完成的高性能炭/炭航空制动材料的制备技术获2004年度国家技术发明奖一等奖 [J], 晓松
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