亞共晶Cu-Cr自生復合材料線材水平連鑄過程及性能研究.pdf

1、本文采用連續(xù)定向凝固技術—熱型連鑄方法成功制備了Ф8的亞共晶Cu-1.0Cr自生復合材料連續(xù)線材，探討了凝固工藝參數(shù)的選擇及其對Cu-Cr自生復合材料試樣表面質量的影響；利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、圖像分析技術等多種分析測試手段，考察并對比了體積凝固(退火態(tài))與連鑄態(tài)試樣的組織形貌特征、演變過程以及兩相生長機制的多方面的凝固特性，并且明確凝固參數(shù)與凝固組織的對應關系；研究了Cu-Cr自生復合材料線材

2、的常溫力學性能，探討了該材料的斷裂特征和斷裂機制，利用微歐計測量試樣的電阻，對其導電性能本質及與凝固參數(shù)之間的關系進行了分析探討，實驗成果與結論表明：通過理論分析和實踐操作得出了最佳工藝參數(shù)，且制備出了表面質量良好的棒材。亞共晶Cu-Cr合金具有一定的結晶溫度范圍，在本實驗中，鑄型前沿存在固液兩相(糊狀區(qū))共存區(qū)域，固液兩相區(qū)域的液/固液界面和固液/固相界面的位置控制對鑄棒表面質量的好壞有著重要的影響。在線材制備過程中出現(xiàn)了表面裂紋、冷

3、隔、軸向溝槽條紋、波狀彎曲、拉斷等宏觀缺陷，主要為工藝參數(shù)搭配不當所致，可以通過調整參數(shù)使之消除。 亞共晶Cu-1.0Cr自生復合材料連鑄態(tài)組織表現(xiàn)為：初生α相和(α+β)共晶組織混合相間組織，(α+β)共晶組織與初生α相均勻相間、平行于凝固方向生長，最終呈長/短纖維狀排列。組織經(jīng)過宏觀晶粒淘汰演化，穩(wěn)定凝固階段的所有晶粒沿(200)晶面及[100]最優(yōu)取向一致生長。隨著凝固速率的提高，凝固界面形態(tài)的演化，在速率保持穩(wěn)定后會出現(xiàn)

4、平面晶組織——胞晶組織——胞/枝狀晶——粗樹枝晶組織——細樹枝晶組織等一系列的形貌變化。初生α相的一次胞/枝晶間距λ1隨凝固速率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，λ1大小的調整由“分枝”、“淹沒”兩種機制來共同作用；共晶組織的數(shù)量呈現(xiàn)單調遞減趨勢。(α+β)共晶組織受到初生α相形貌影響而且還受到凝固前沿熱場、溶質分布以及生長空間等因素的影響。Cr元素在晶界處偏析量最大，宏觀上為正偏析，并且隨著凝固速率的增大，胞/枝晶間Cr元素偏析程度降低；

5、β-Cr相由共晶反應生成，其與共晶中的α相一起構成強化相達到強化作用。 連鑄態(tài)Cu-Cr自生復合材料試樣具有良好的塑性性能、強度及小的屈強比，但其指標參數(shù)都隨凝固速率的增加而增加；該材料具有良好的二次加工能力。凝固速率沒有改變試樣的斷裂形式，但引起了特征尺寸的變化；拉伸斷口上分布著大量的韌窩，韌窩通過撕裂棱相互連接起來；隨著凝固速率的增加，韌窩的尺寸均勻、細小密集，并且具有一定的方向性，在韌窩內壁發(fā)現(xiàn)大量的滑移線及二次裂紋?；?/p>