高梯度定向凝固Cu-Cr自生復(fù)合材料的組織與性能.pdf

1、定向凝固Cu-Cr自生復(fù)合材料由于具有高強度、高導(dǎo)電性,同時因其在凝固過程中自動形成而避免了人工復(fù)合材料中長期存在的界面污染、穩(wěn)定性差等不足,因而在電氣化鐵路用電車線材方面有廣闊的應(yīng)用前景.該文就是以電車線的應(yīng)用為背景,采用Cu-Cr合金作為研究對象,從凝固工藝和凝固機制兩個方面,系統(tǒng)地研究了其在定向凝固工藝下的組織形態(tài)及其強化元素的析出行為.主要內(nèi)容和成果有:1.自行設(shè)計了一臺雙區(qū)加熱高梯度定向凝固裝置.該裝置采用了雙區(qū)加熱和液態(tài)合金

2、直接冷卻技術(shù),再配以合適的輻射擋板,可以提高液固界面處的溫度梯度.抽拉系統(tǒng)可以實現(xiàn)較大范圍內(nèi)(0.2-850μm/s)的連續(xù)調(diào)節(jié),抽拉過程平穩(wěn)可靠,低速抽拉時無爬行蠕動現(xiàn)象,同時具備液淬功能.2.揭示了Cu-Cr共晶的生長形態(tài),發(fā)現(xiàn)其在共晶生長過程中,共晶體(α+β)依附在α相上生長;Cu-Cr因有較好的共格關(guān)系,其共晶形貌按照其結(jié)晶結(jié)構(gòu)學特點生長,定向凝固下熱流的方向影響不顯著.3.在非平衡凝固條件下,亞共晶Cu-Cr合金凝固組織的一

3、般特征為柱狀的初生α晶之間分布著條狀的Cu-Cr共晶體,前者主要起導(dǎo)電作用,后者作為強化相,形成共晶纖維強化的自生復(fù)合材料.4.定向凝固條件下,隨著凝固速率的增加,無論亞共晶合金或過共晶合金,一次枝晶間距減小,二次枝晶生長得到不同程度的抑制.5.實驗條件下定向凝固Cu-Cr合金的抗拉強度明顯高于鑄態(tài)Cu-Cr合金,掃描電鏡(SEM)斷口表明定向凝固Cu-Cr合金斷口滑移系多于鑄態(tài)Cu-Cr合金.6.通過對初生β相(Cr)相析出機制的初步