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磁场对形变Cu-Fe原位复合材料组织与性能的影响和机制
结题报告
批准号:
50961006
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
陆德平
依托单位:
学科分类:
E0105.金属基复合材料与结构功能一体化
结题年份:
2012
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆磊、刘克明、谢仕芳、陈志宝、邹晋、胡强、魏仕勇
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中文摘要
高强度高导电铜基材料是电子、信息、交通、能源、冶金、机电等领域不可缺少的关键材料,铜基形变原位复合材料具有超高的强度和良好的电导率,是超高强高导铜基材料的重要发展方向。但对于Cu-Fe形变原位复合材料,由于铸态组织中初生相粗大、宏观偏析严重,固溶于铜基体的Fe原子不易析出,使材料的强度与导电综合性能不高。本项目以Cu-Fe形变原位复合材料制备的科学原理为研究对象,在前期研究的基础上,依据强化与导电理论,提出了"调控凝固组织、增加固溶、促进析出"的研究思路。研究磁场对凝固组织的影响规律及作用机制,实现对Cu-Fe材料凝固组织的调控;研究磁场对时效析出的影响规律及作用机制,利用磁场和时效的协同作用促进Fe从铜基体中有效析出;研究磁场、形变和时效的协同作用下,材料的微观组织、强度和电导率的变化规律,探索科学的磁-热-机械处理工艺,为制备超强高导Cu-Fe原位复合材料提供理论依据。
英文摘要
形变Cu-Fe系原位复合材料由于其铸态组织中初生相粗大、宏观偏析严重,固溶于铜基体的Fe原子不易析出,致使材料的强度、电导率和塑韧性等综合性能不高,限制了其在相关领域的广泛应用。本项目采用CALPHAD技术对Cu-Fe系进行了相平衡热力学计算,实现了材料成分的优化设计。通过研究磁场和Ag微合金化对Cu-Fe合金铸态组织及固溶度的影响规律,发现磁场可促进第二相枝晶的球化,随着磁场强度的增加,第二相枝晶的球化效应更加明显,Fe在Cu基体中的固溶度逐渐减小;发现Ag微合金化可促进固溶Fe原子的析出和Fe相的细化。研究了不同磁场和磁场参数变化对Cu-Fe材料固相线、液相线及液相不混溶间隙区的影响,发现随着磁场强度的增加,材料的固相线和液相线温度均不断上升,液相不混溶间隙区逐渐缩小。通过研究不同磁场和磁场参数变化对Cu-Fe材料时效过程的影响,发现在Cu-Fe合金的热处理过程中施加强磁场,可降低扩散原子的跃迁激活能,提升其克服势垒的能力,使固溶Fe原子的扩散系数增加。通过Ag微合金化、磁场处理、形变、适当预备热处理、中间热处理和最终时效处理的协同作用,对形变Cu-14Fe原位复合材料的强度、电导率和塑性进行了综合调控,形成了一种有效的调控工艺。提出了分段的强化机制物理模型,当冷变形应变量较小时,材料的强度符合修正的混合法则;随着冷变形应变量的增加,材料的强化机制逐渐偏离混合法则,其强度满足Hall-Petch关系;随着冷变形应变量的进一步提高,材料内的位错密度下降,抗拉强度与纤维平均间距之间逐渐偏离Hall-Petch关系,其抗拉强度主要由界面障碍强化模型决定;磁场处理和Ag微合金化使形变Cu-Fe原位复合材料在更低的变形量下满足Hall-Petch关系。提出了修正的界面散射电阻率数学模型;磁场处理和Ag微合金化可进一步促进固溶Fe原子的析出,降低杂质散射电阻率,使复合材料的电导率上升。最终的形变Cu-14Fe-0.1Ag原位复合材料经10T强磁场等时时效1 h可获得的较好强度 / 电导率组合有1149MPa / 60.3 %IACS、1093 MPa / 61.9 %IACS和 1006 MPa / 63.7 %IACS等。
期刊论文列表
专著列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:--
期刊:稀有金属材料与工程
影响因子:--
作者:刘克明;陆德平;周海涛;A.Atrens;邹晋;杨艳玲
通讯作者:杨艳玲
DOI:--
发表时间:--
期刊:江西科学
影响因子:--
作者:陆德平
通讯作者:陆德平
DOI:--
发表时间:--
期刊:材料热处理学报
影响因子:--
作者:刘克明;周海涛;陆德平;Andrej Atrens;邹晋;陈志宝;谢仕芳
通讯作者:谢仕芳
DOI:--
发表时间:--
期刊:江西科学
影响因子:--
作者:杨艳玲;陆德平;万珍珍;胡强;陈志宝;邹晋;刘克明;魏仕勇;谢仕芳
通讯作者:谢仕芳
Effect of Ag micro-alloying on the microstructure and properties of Cu-14Fe in situ composite
Ag微合金化对Cu-14Fe原位复合材料组织与性能的影响
DOI:10.1016/j.msea.2010.04.051
发表时间:2010-07-15
期刊:MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
影响因子:6.4
作者:Liu, K. M.;Lu, D. P.;Zeng, S. M.
通讯作者:Zeng, S. M.
C对Cu-Fe和Cu-Cr合金组织与性能的影响规律
  • 批准号:
    51561010
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陆德平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金