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弥散强化铜合金的研究现状

从组分设计出发,详细阐述了弥散颗粒和合金元素的种类、含量及微观结构对材料性能的影响.介绍了机械合金化法、内氧化法、化学沉淀法和溶胶-凝胶法制备弥散强化铜合金的工艺过程和特点.指出了未来弥散强化铜合金组分设计和制备工艺研究中应关注的焦点问题及研究方向.

关键词: 弥散强化 , 铜合金 , 组分设计 , 制备工艺

以铜铝合金粉为原料,利用反应球磨并结合放电等离子烧结工艺制备了Al2O3/Cu复合材料,研究了球磨不同时间后合金粉的形貌、物相以及铝含量对复合材料组织与性能的影响.结果表明:铜铝合金粉球磨20 h后,生成了粒径为2～5 μm的类球状颗粒,Cu相衍射峰发生明显的宽化,在铜基体中原位生成了纳米α-Al2O3颗粒相;Al2O3颗粒的尺寸及其在基体中的分布与铝含量有关,随着铝含量增加,Al2O3颗粒逐渐长大、富集甚至团聚;复合材料的相对密度和导电率均随着铝含量的增加逐渐降低,显微硬度则逐渐升高;当铝的质量分数为0.7％时,复合材料具有最佳的综合性能.

关键词: 反应球磨 , Al2O3/Cu复合材料 , 显微硬度 , 导电率

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

李斌 , 刘贵民 , 丁华东 , 郑晓辉 , 闫涛

稀有金属材料与工程

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响.结果表明:添加0.05％的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度.烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10％时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3％IACS.

关键词: Al2O3/Cu复合材料 , 稀土La , 机械合金化

高速电弧喷涂Mo涂层性能初探

杨忠须 , 刘贵民 , 徐军 , 郭永明

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.06.007

目的：初步研究高速电弧喷涂Mo涂层的综合性能,为进一步发展热喷涂Mo涂层制备工艺提供参考。方法利用高速电弧喷涂设备在45 CrNiMoVA钢表面制备Mo涂层,采用场发射扫描电镜、X射线能谱仪、显微硬度测试仪及电子万能试验机等对涂层形貌、成分、显微硬度及结合强度进行表征和测试,并结合断口微观形貌对拉伸断裂机理进行分析。采用CETR-3型多功能摩擦磨损试验机,在润滑条件下对涂层进行不同载荷的摩擦磨损实验,通过磨损体积及表面磨痕微观形貌分析涂层的摩擦磨损性能及机理。结果 Mo涂层具有一定量的微观孔隙,氧化物含量低,与基体结合牢固可靠,平均显微硬度高达416.3 HV0.1,平均内聚强度为22.7 MPa。拉伸断口呈脆性断裂,并伴有半熔融颗粒剥落留下的剥落坑。润滑条件下,涂层在10,30,50 N载荷下的磨损体积分别为1.1×107,4.4×107,5.5×107μm3。结论高速电弧喷涂可成功制备Mo涂层,涂层与基体为机械结合。在润滑条件下,涂层的磨损体积随载荷增大而增大,不同载荷下的磨损机理均以粘着磨损为主。

关键词: Mo涂层 , 高速电弧喷涂 , 微观形貌 , 显微硬度 , 内聚强度 , 摩擦磨损

热喷涂Mo及Mo基复合涂层研究进展

杨忠须 , 刘贵民 , 闫涛 , 朱晓莹

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.005

热喷涂Mo及Mo基复合涂层因熔点高、硬度高、耐磨损、耐腐蚀及高温性能稳定等诸多特点，而广泛应用于机械零件生产及表面修复。随着以资源有效利用和机械产品再制造为一体的可持续发展战略不断推进，此类涂层将拥有更为广阔的应用前景。首先介绍了国内外在热喷涂Mo及Mo基复合涂层方面的研究发展和应用现状；随后依据热喷涂技术的发展历程，分别总结论述了不同热喷涂技术，即火焰喷涂(普通火焰喷涂、高速火焰喷涂)、等离子喷涂(普通等离子喷涂、超音速等离子喷涂、微束等离子喷涂、低压等离子喷涂)及电热爆炸喷涂中， Mo及Mo基复合涂层的制备工艺、涂层性能特点及存在的问题；接着指出了热喷涂Mo及Mo基复合涂层在新概念武器、航空航天等高科技领域的应用前景。最后，就进一步拓展Mo及Mo基复合涂层在贫油减摩、高温高速耐磨、高温耐腐蚀及氧化等复杂环境下的应用范围，结合热喷涂技术的研究热点及发展方向，指出了未来热喷涂Mo及Mo基复合涂层在材料组分设计和工艺优化研究中应重点关注的方面。

关键词: 热喷涂 , Mo涂层 , Mo基复合涂层 , 制备工艺 , 涂层性能

超音速等离子喷涂Mo涂层的性能

杨忠须 , 刘贵民 , 王海军 , 闫涛

材料热处理学报

以45 ～ 96 μm纯Mo粉为喷涂粉末,在两种喷涂参数下采用超音速等离子喷涂工艺在45CrNiMoVA钢表面制备了均匀致密、氧化量极少的Mo涂层,研究了不同参数下涂层微观结构、显微硬度、结合强度及耐磨性.结果表明,喷涂功率和气体流量略大的1号涂层各项性能均优于2号涂层.1号涂层的显微硬度为354 HV0.1,内聚强度为35 MPa;拉伸断口呈"微凹坑"、"微凸起"及塑性断裂后留下的微皱褶;10 N干摩擦下涂层磨损率高于基体,为粘着磨损机理,50 N润滑条件下涂层磨损率是基体的1/3,为磨粒磨损机理.

关键词: 超音速等离子喷涂 , Mo涂层 , 断口 , 耐磨性

电磁轨道炮导轨失效研究现状及展望

刘贵民 , 杨忠须 , 闫涛 , 朱晓莹

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.07.011

电磁轨道炮是一种具有重大应用价值的新概念武器,在介绍电磁轨道炮导轨失效研究的发展历史及现状的基础上,主要对导轨失效形式、特征、原因以及抑制失效的方法进行了总结,并展望了未来电磁轨道炮导轨失效研究的发展趋势.

关键词: 电磁轨道炮 , 导轨 , 失效

Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜的应变率敏感性

王尧 , 朱晓莹 , 刘贵民 , 杜军

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2016.00358

为研究调制周期和界面结构对纳米多层膜应变率敏感性的影响,采用电子束蒸发镀膜技术在Si基片上制备了不同周期(Λ=4 nm,12 nm,20 nm)的Cu/Ni纳米多层膜,采用磁控溅射技术在Si基片上制备了不同周期(Λ=5 nm,10 nm,20 nm)的Cu/Nb纳米多层膜。在真空条件下,对Cu/Ni纳米多层膜进行了温度分别为200和400 ℃、时间4 h的退火处理,对Cu/Nb纳米多层膜进行了温度分别为200、400和600 ℃,时间为4 h的退火处理。采用XRD和TEM表征了Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜的结构,采用纳米压痕仪获取了不同加载应变率(0.005、0.01、0.05和0.2 s^-1)下纳米多层膜的硬度。结果表明,应变率敏感性受到界面结构和晶粒尺寸的影响,非共格界面密度提高以及晶粒尺寸变大均可导致应变率敏感性下降。当周期变大时,Cu/Ni纳米多层膜的非共格界面密度提高,晶粒尺寸变大,应变率敏感性指数m减小;当周期变大时,Cu/Nb纳米多层膜的非共格界面密度下降,晶粒尺寸变大,m基本不变。随退火温度上升,Cu/Ni和Cu/Nb纳米多层膜应变率敏感性大体上呈现下降趋势,这是由退火过程中非共格界面密度上升和晶粒长大共同引起的。

关键词: 纳米多层膜,周期,界面结构,应变率敏感性

不同退火温度下Cu/Ni纳米多层膜的结构与力学性能稳定性

王尧 , 朱晓莹 , 杜军 , 刘贵民

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.03.002

为研究不同退火温度下Cu/Ni纳米多层膜的结构与力学性能稳定性,采用电子束蒸发镀膜技术在Si(100)基片上沉积不同周期(Λ为4,12,20 nm)的Cu/Ni多层膜,在真空条件下对试样进行温度为200℃和400℃,时间为4h的退火处理,分析了沉积态(未退火态)与退火态Cu/Ni多层膜纳米压痕硬度、弹性模量与微结构的演变,讨论了不同调制周期Cu/Ni多层膜的热稳定性.结果表明:200℃下4h退火后,Λ为4,12和20 nm的Cu/Ni多层膜均保持了硬度与弹性模量的热稳定性.而在400℃下4 h退火后,Λ为12 nm的Cu/Ni多层膜出现了硬度和弹性模量的软化现象,硬度由6.21 GPa降低至5.83 GPa,弹性模量由190 GPa降低至182 GPa.这是南于共格界面被破坏,界面共格应力对Cu/Ni多层膜力学性能贡献作用削弱导致的.

关键词: Cu/Ni纳米多层膜 , 力学性能 , 界面结构 , 热稳定性 , 退火温度