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本成果源自于教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目和江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目。鑄造Al-Si合金是兩大傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料之一，廣泛應(yīng)用在航空航天工業(yè)，軍事工業(yè)，汽車工業(yè)，電力工業(yè)，機(jī)械工業(yè)中。本項(xiàng)目的合金體系是Al-(11.0%-13.0%)Si-(0.3%-0.5%)Mg，屬近共晶類合金。

研發(fā)階段/n本發(fā)明提供了一種鋁合金表面反應(yīng)噴涂Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ－Ｓｉ復(fù)合涂層及其制法，采用熱噴涂方法，在鋁合金表面反應(yīng)合成Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ－Ｓｉ復(fù)合涂層，熱噴涂粉末組成的質(zhì)量百分比為：６０％～９５％共晶成分的Ａｌ－Ｓｉ合金粉末、５％～４０％ＳｉＯ2粉末，各組分之和為１００％；粉末粒度５～２０μｍ。涂層經(jīng)過激光或等離子重熔后，使涂層中熔化的金屬原子和基體表面的金屬原子具有足夠的能量沖破界面上的Ａｌ2Ｏ3薄膜層，原子之間發(fā)生劇烈的混合作用，生成一個(gè)冶金結(jié)合區(qū)，形成冶金結(jié)合界面。獲得的Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ－Ｓ

項(xiàng)目簡介 一種在鈦金屬表面制備 Ti-Si-C 涂層的方法，其特征是它由涂層合金粉末片制備和 激光熔覆處理組成。其中，Ti 粉、Si 粉和石墨粉經(jīng)混合球磨烘干后，在壓片機(jī)上壓制合 金粉末片，且涂層合金粉末片中各組分的原子個(gè)數(shù)百分比為：Ti 粉 50%，Si 粉 16.7%，C 粉 33.3 %。 產(chǎn)品性能、指標(biāo) 本發(fā)明熔覆工藝性能優(yōu)良，涂層組織致密，界面結(jié)合良好，主要組成相為 α-Ti、TiCx、 Ti5Si3 和 Ti3SiC2，組織為 α-Ti 基體＋

基金屬間化合物原料成本較低，具有低比重、優(yōu)異的抗氧化、抗硫蝕等特點(diǎn)，可以應(yīng)用于對強(qiáng)度要求不太高的中高溫氧化或硫蝕環(huán)境中，如有色冶煉廠和高濃度煙氣收塵設(shè)備及制酸系統(tǒng)中的煙氣凈化設(shè)備、轉(zhuǎn)化器、熱交換設(shè)備極板和殼體；汽車尾氣管、電廠排氣的煙氣管道等。從1991年起，孫祖慶教授及其研究小組在國家科技部863專家委員會、國家自然科學(xué)基金委及中國-福特基金的支持下，開展了系統(tǒng)工作。 主要創(chuàng)新性研究成果有以下幾點(diǎn)： 首次提出Fe3Al基合金的B2熱機(jī)械處理工藝，使合金在空氣中的室溫拉伸延伸率提高到15％以上。 通過自行開發(fā)的提高合金中高溫抗蠕變性能的處理工藝，研制成功Fe-28Al-XCr系金屬間化合物材料。申請兩項(xiàng)發(fā)明專利并已獲得批準(zhǔn)（專利號：ZL 93 1 14921.5）(專利號：ZL 93 1 21242.X)。 通過Cr, Ti, Mn, Ni, Mo等代位合金元素原子在Fe3Al基金屬間化合物合金亞點(diǎn)陣占位的中子衍射研究及交互作用能計(jì)算探討上述各元素對室溫塑性的影響。Fe3Al基合金熱加工過程中的變形織構(gòu)研究。 在解決了該系列合金采用傳統(tǒng)工藝制備大體積材料、并獲得薄板的基礎(chǔ)上，開展了超塑性行為、可焊性研究，并提出優(yōu)化的熱彎成型及焊接工藝。申請焊接發(fā)明專利一項(xiàng)，已公開（公開號：CN1251329A）。 Fe3Al基合金薄板在有色冶煉后處理含氧環(huán)境中的現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果顯示了它比不銹鋼優(yōu)異的抗蝕性能。通過鑒定一項(xiàng)。 B2結(jié)構(gòu)Fe3Al單晶力學(xué)行為各向異性機(jī)理研究。不同取向單晶宏觀拉伸切應(yīng)力—切應(yīng)變曲線形式、各階段加工硬化行為與各滑移系的激活方式、晶體轉(zhuǎn)動及位錯組態(tài)的演變直接相關(guān)。 目前，有關(guān)Fe3Al基合金冶煉、熱加工、焊接及組織性能控制的技術(shù)已經(jīng)成熟，在普通鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有的冶煉及軋制設(shè)備條件下，可以通過真空熔煉或非真空熔煉加電渣重熔工藝精煉來制備Fe3Al基合金鑄錠，通過鍛造及軋制設(shè)備生產(chǎn)各種規(guī)格的Fe3Al基合金板材；通過熱彎工藝及焊接工藝可獲得Fe3Al基合金焊管。

所屬行業(yè)領(lǐng)域 鋁及鋁合金的釬焊材料 成果介紹 本研究成果是涉及一種Al-Si-Zn-Ge系低熔點(diǎn)鋁基釬料及其制備方法，釬料合金中主要添加元素為Si、Ge、Zn，旨在解決當(dāng)前鋁基釬料所面臨的兩個(gè)關(guān)鍵問題：1、熔化溫度低的加工成型性差（如Al-Si-Cu、Al-Ag-Cu等）；2、加工成型性好的熔化溫度高（如Al-12Si）。這兩大關(guān)鍵問題直接制約著釬料合金的制備和使用，到目前為止，大量的性能

根據(jù)強(qiáng)化手段的不同, 高強(qiáng)化銅合金可分為兩類: 沉淀強(qiáng)化銅合金和彌散強(qiáng)化銅合金。沉淀強(qiáng)化銅合金是利用過飽和固溶體的脫溶沉淀, 通過時(shí)效熱處理, 達(dá)到強(qiáng)化效果。但沉淀析出相在高溫下會聚集長大或重新固溶于基體中, 隨著強(qiáng)化相的消失, 沉淀強(qiáng)化作用也隨之消失, 從而限制了這類銅合金的使用溫度和應(yīng)用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類, 其表現(xiàn)為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此,鉻鋯銅合金在做點(diǎn)焊電極材料使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)變形、粘附、使用壽命不長及熔敷現(xiàn)象, 頻繁的整修和更換電極嚴(yán)重影響了工作效率的提高。彌散強(qiáng)化銅合金則是通過在金屬基體中引入高度分散的熱穩(wěn)定性強(qiáng)的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯運(yùn)動，以達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。而Al2O3粒子硬度高, 熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性高，熔點(diǎn)高，在接近銅基體熔點(diǎn)的溫度下也不會明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強(qiáng)度和硬度。因此，Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結(jié)構(gòu)導(dǎo)電材料、高速列車架空導(dǎo)線、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、連鑄結(jié)晶器等方面。本研究開發(fā)的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金在保證傳統(tǒng)工藝內(nèi)氧化、還原徹底性和燒結(jié)致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產(chǎn)成本。 主要性能指標(biāo) 1.抗拉強(qiáng)度σb：420～560MPa； 2.延伸率：12～20%； 3.導(dǎo)電率：78～85%IACS； 4.軟化溫度：900℃； 5.導(dǎo)熱率：320～340W/ m·K； 6.電阻焊電極使用壽命為傳統(tǒng)Cr-Zr-Cu合金的3倍以上

鋁合金結(jié)晶組織的微細(xì)化會顯著提高鋁材的強(qiáng)韌性、組織均勻性、致密性、 耐蝕性、加工工藝性和表面質(zhì)量等，并減少偏析和裂紋等諸多鑄造缺陷。目前， 國內(nèi)外通常采用 Al-Ti-B 或 Al-Ti-C 中間合金來細(xì)化晶粒，但 Al-Ti-B 中間合金 126 的形核襯底質(zhì)點(diǎn) TiB2 本身的直徑大小在 0.5-3.0μm，而且往往以較大的聚集團(tuán) 形式存在，如此大的顆粒團(tuán)在加入到鋁合金中后會帶來一系列的副作用。而普 通 Al-Ti-C 中間合金細(xì)化效果不穩(wěn)定，易衰退，難以滿足鋁制品產(chǎn)品質(zhì)量的要 求。 Al-Ti-C 中間合金之所以細(xì)化效果不穩(wěn)定和容易衰退，是由于其中的 TiCx 晶體存在較多碳空位，從而使之失穩(wěn)，且隨 TiCx中碳空位數(shù)量的增加，Al 原子 在 TiCx 表面的偏聚及有序化受到抑制，由原來的完全共格逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌耆?格。因此，減少 TiCx中的碳空位是提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生核效率的關(guān)鍵。 研究表明，無空位的 TiC 是鋁的有效生核襯底，在接近凝固點(diǎn)的鋁熔體中， Al 原子能夠依附于其周圍形成一個(gè)完全共格的有序區(qū)，最終促進(jìn) α-Al 生核和鋁 晶粒細(xì)化。經(jīng)過長期的研究和探索發(fā)現(xiàn)，TiCx 中的碳空位可以被原子半徑較小 的 B、N 等原子填充，最終形成摻雜型的 TiCxB1-x和 TiCxN1-x等粒子，從而降低 空位濃度并提高異質(zhì)生核能力。 B 摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金中含有大量直徑在 1μm 以下（亞微米）的 TiCxB1-x 晶核襯底粒子，且彌散分布，當(dāng)將該中間合金以微量（0.15%左右）加 入到待細(xì)化的鋁及其合金熔體中后，立即釋放出大量的亞微米級的摻雜型 TiC 晶核，從而使待細(xì)化鋁合金的晶粒組織得到顯著細(xì)化甚至超細(xì)化（指晶粒直徑 在微米級）。因此，采用摻雜型 Al-Ti-C 晶種合金對鋁熔體進(jìn)行晶粒細(xì)化處理 將是鋁加工行業(yè)又一次重要的技術(shù)進(jìn)步。

根據(jù)強(qiáng)化手段的不同，高強(qiáng)化銅合金可分為兩類: 沉淀強(qiáng)化銅合金和彌散強(qiáng)化銅合金。沉淀強(qiáng)化銅合金是利用過飽和固溶體的脫溶沉淀，通過時(shí)效熱處理，達(dá)到強(qiáng)化效果。但沉淀析出相在高溫下會聚集長大或重新固溶于基體中，隨著強(qiáng)化相的消失，沉淀強(qiáng)化作用也隨之消失，從而限制了這類銅合金的使用溫度和應(yīng)用范圍。目前被大量使用的鉻鋯銅合金就屬于這一類，其表現(xiàn)為導(dǎo)電、導(dǎo)熱性損失較大，軟化溫度低(僅為500℃) 等。因此，鉻鋯銅合金在做點(diǎn)焊電極材料使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)變形、粘附、使用壽命不長及熔敷現(xiàn)象，頻繁的整修和更換電極嚴(yán)重影響了工作效率的提高。彌散強(qiáng)化銅合金則是通過在金屬基體中引入高度分散的熱穩(wěn)定性強(qiáng)的第二相質(zhì)點(diǎn)，阻礙位錯運(yùn)動，以達(dá)到提高強(qiáng)度的目的。而Al2O3粒子硬度高，熱力學(xué)和化學(xué)穩(wěn)定性高，熔點(diǎn)高，在接近銅基體熔點(diǎn)的溫度下也不會明顯粗化，可以有效提高合金的高溫強(qiáng)度和硬度。因此，Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金可以用在電阻焊電極、集成電路引線框架、微波管結(jié)構(gòu)導(dǎo)電材料、高速列車架空導(dǎo)線、熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、連鑄結(jié)晶器等方面。本研究開發(fā)的Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金在保證傳統(tǒng)工藝內(nèi)氧化、還原徹底性和燒結(jié)致密性的前提下簡化了工藝過程降低了生產(chǎn)成本。

一種對可改善鋁基復(fù)合材料潤濕性的Al-Si-Ti系三元活性釬料；其成分為：7~14%Si，0.1~1.2%Ti，余Al；施焊時(shí)，預(yù)置后適當(dāng)加壓，再加熱至約610℃。對體積分?jǐn)?shù)為30%的氧化鋁短纖維強(qiáng)化的純鋁基復(fù)合材料采用Al-12Si-0.5Ti釬料可獲得接頭有效系數(shù)達(dá)99%以上的優(yōu)質(zhì)接頭，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)有各文獻(xiàn)報(bào)道的焊接效果。