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(qiáng)度、高導(dǎo)電性,同時(shí)因其在凝固過(guò)程中自動(dòng)形成而避免了人工復(fù)合材料中長(zhǎng)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(duì)象,從凝固工藝和凝固機(jī)制兩個(gè)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(qiáng)化元素的析出行為.主要內(nèi)容和成果有:1.自行設(shè)計(jì)了一臺(tái)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(shí)現(xiàn)較大范圍內(nèi)(0.2-850μm/s)的連續(xù)調(diào)節(jié),抽拉過(guò)程平穩(wěn)可靠,低速抽拉時(shí)無(wú)爬行蠕動(dòng)現(xiàn)象,同時(shí)具備液淬功能.2.揭示了Cu-Cr共晶的生長(zhǎng)形態(tài),發(fā)現(xiàn)其在共晶生長(zhǎng)過(guò)程中,共晶體(α+β)依附在α相上生長(zhǎng);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(xué)特點(diǎn)生長(zhǎng),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(qiáng)化相,形成共晶纖維強(qiáng)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(wú)論亞共晶合金或過(guò)共晶合金,一次枝晶間距減小,二次枝晶生長(zhǎng)得到不同程度的抑制.5.實(shí)驗(yàn)條件下定向凝固Cu-Cr合金的抗拉強(qiáng)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(guò)對(duì)初生β相(Cr)相析出機(jī)制的初步